黄原胶(Xanthan gum),又名汉生胶，是由野油菜 黄单胞杆菌(Xanthomnas campestris )以碳水化合物为 主要原料（如玉米淀粉）经发酵工程生产的一种微生 物胞外多糖。它具有独特的流变性，良好的水溶性、 对热及酸碱的稳定性、与多种盐类有很好的相容性， 作为增稠剂、悬浮剂、乳化剂、稳定剂，广泛应用于食 品、石油、医药等20多个行业，是目前世界上生产规 模最大的微生物多糖。

1黄原胶的分子结构和理化性能 1.1黄原胶的分子结构

黄原胶是由D -葡萄糖、D -甘露糖、D -葡萄 糖醛酸、乙酸和丙酮酸组成的“五糖重复单元”结构 聚合体，分子比为2.8:3:2:1.7:0.51 -0.63。黄原 胶分子的一级结构是由1,4键连接的D-葡萄 糖基主链与三糖单位的侧链组成，其侧链由D-甘 露糖和D-葡萄糖醛酸交替连接而成，分子比为2: 1，三糖侧链由在C-6位置带有乙酰基的D-甘露 糖以a - 1,3键与主链连接，在侧链末端的D-甘露 糖残基上以缩醛形式带有丙酮酸。

黄原胶的分子量在2 x 106 ~ 50 x 106之间。近 年来，国内外学者对黄原胶在水溶液中的构象进行 了大量的研究，认为黄原胶在氣化钠水溶液中主要 以多分子缔合状态存在，少量以单分子状态存在，且 为蠕状链，缔合状态的分子呈分段的双股螺旋构象， 这是黄原胶的二级结构。黄原胶的双螺旋依靠微弱 的共价键形成网状立体结构，这是黄原胶的三级结 构，它在水中以液晶的形式存在。

1.2黄原胶的理化性质

黄原胶是一种类白色或浅米黄色的可流动的粉 末,是目前国际上集增稠、悬浮、乳化、稳定于一体，

收稿日期：2002 - 09 - 06

作者筒介：最凌鸿（1969-)，男，江西武宁人，讲师.

性能最优越的生物胶。黄原胶无味、无臭、无毒、食 用安全，易溶于水。在水溶液中呈现多聚阴离子，具 有独特的理化性质。具体表现为：（i)在极宽的剪切 率和浓度范围内保持极高的假塑性；（2)在热水和冷 水中有良好的溶解性；（3)有良好的增粘性和悬浮能 力，在低浓度下具有较髙的粘度；（4)有很髙的稳定 性,耐酸碱、高盐环境，抗髙温、低温冷冻，抗生物酶 解，抗污染能力强；（5)可同多种物质（酸、碱、盐、表 面活性剂、生物胶等）互配，具有满意的兼容性；（6) 有良好的分散作用、乳化稳定作用。

2黄原胶国内外发展现状

自20世纪50年代以来，采用发酵工程技术生 产多种微生物多糖是国际上的热门课题，并已有数 种微生物多糖已具备相当的工业化规模。黄原胶就 是其中最具代表性、商品化程度最髙的一种。

美国首先对黄原胶进行了研究并于60年代实 现工业化生产。黄原胶的开发应用现状,目前生产黄原胶的国家和地区主要 有美国、法国、英国、日本、德国、韩国、中国和台湾 省。全世界的黄原胶产量达5万1/年以上，其中能 够大规模生产黄原胶的国家有美国、法国、奥地利和 日本。目前仅美国Kelco公司，就达到年产1.5 ~ 2 万t的生产规模，是世界上最大的黄原胶生产厂。 法国Rheme - Poulenc公司近年以8000万法郎的代 价，把他在法国Melle的综合企业中生产黄原胶的 能力扩大了 20%,成为世界第二大黄原胶生产厂 家。据统计,1993年世界黄原胶产量25kt,消费量为 23kt。1997年需求27kt,年需求平均增长5.7%。 1997年国际市场份额分别为美国Nutrasweet kelco占 62 % ,法国 Rhone Poulene 占 21 % ,奥地利 Tungbun- zlauer 占 11%，SBI 占 6%。

早年黄原胶主要用于石油钻探，进入90年代， 其主要用途已转向食品，约占总量的60%。美国作 为黄原胶的最大生产国和消费国，其70%用于食 品。美国1975年食品用黄原胶为950t, 1979年为 llOOt。占黄原胶总用量的29%, 1993年达7000 - _t。占黄原胶总用量的70%,主要用于低热量食 品、调味汁、布丁、微波食品等。

我国1979年才开始对黄原胶进行研究开发，虽 然起步较晚，但我国科技工作者依靠自己的智慧和 力量,从自然界中筛选出黄原胶生产菌株，并研制开 发出高附加值的发酵产品——黄原胶，并于八十年 代投入商品化生产。自80年代中期，山东烟台微生 物多糖厂、江苏金湖黄原胶厂率先进行工业规模的 黄原胶生产以来，国内黄原胶的生产厂由2、3家增 加到今天的十几家。年总产量也由百十吨增加到 4000t左右（见表1)。我国黄原胶的生产技术不断 进步，生产规模日趋大型化，应用面也逐步扩大。目 前，我国还未形成规模优势，全国生产能力不到美国 Kelco公司的四分之一，“十五”期间预测发展到3万 t,预计近几年将建成2 ~ 3家年产千吨的黄原胶厂。 然而，在产量的不断增加中，产品质量应有更明显的 改观，在其产业化的过程中，有关生产工艺的规范 化、生产过程的质量控制、产品的质量指标、检测方 法等方面，都存在一些不容忽视的问题，值得探讨。

表1全国黄原胶生产企业及规模

生产企业生产规模

(t/年）类别

江苏金湖黄原胶厂500食品级、工业级

河北新河生物化工有限公司300工业级

山东中轩集团500食品级、工业级

甘肃省武威顺兴生物化工厂300食品级、工业级

河南天冠集团500食品级、工业级

河南沁阳生物化学厂300

300工业级

上海国润生物技术有限公司工业级

陕西宝鸡富阳公司生化厂300工业级

山东淄博顺达生化厂300食品级

黑龙江甘南柠様酸厂300食品级

黑龙江鸡西鑫源生物化工制品厂300工业级

合计11家3900

3黄原胶生产

3.1菌种

黄原胶发酵的菌种一般采用野油菜黄单胞菌 (亦名甘蓝黑腐病黄单胞菌），此外，菜豆黄单胞菌 (X.phaseoli)、锦葵黄单胞菌（X. malvacearum)和胡萝 卜黄单胞菌(X.carotae)亦可作为发酵菌种。

3.2培养基

以葡萄糖、蔗糖或淀粉等为碳源，以蛋白质、鱼 粉、豆粉或硝酸盐为氮源，加KH2 P04、MgS04、CaC03 等无机盐和Fe2+、Mn2+、Zn2+等微量元素，以及生成 促进剂谷氨酸、柠檬酸等。

3.3生产工艺

目前国外采用的生产工艺为：

菌种—摇瓶—种子罐-发酵罐—发酵液—后处 理—烘干—粉碎-成品包装

发酵罐为专用搅拌式反应器，目前也逐步改为 气升式发酵罐，以减少能耗。后处理采用的是物理 脱水与化学沉淀相结合办法。

国内生产黄原胶常用的工艺流程与国外相同， 但发酵罐为标准型通用反应器。后处理采用的是乙 醇沉淀法，酒精消耗量很大。其生产工艺流程如下:

菌种—摇瓶-发酵罐—发酵液—热压式真空脱 水—喷雾干燥—成品包装

采用上述工艺后，可省去原后处理乙醇沉淀的 大量消耗，节约成本。

黄原胶的生产包括发酵和提取两部分。发酵工 艺有连续法和间歇法，黄原胶的开发应用现状,但真正工业化的是间歇法。 实际过程是:种子发酵、种子扩大和发酵。

提取工艺包括：

(1)发酵液处理。经离心法、过滤法或酶处理法 预处理除去菌体及不溶性杂质，并对发酵液进行浓 缩。

(2)沉淀反应：用钙盐、铝盐、季铵盐或酸沉淀法 制取精制品；用有机溶剂沉淀法制取食品级精制品。

(3)过滤沉淀物并进行洗涤。

(4)干燥、粉碎、筛分，成品包装。

食品级黄原胶的提取方法，一般采用甲醇、异丙 醇、乙醇等低级醇作为沉淀剂。由于后提取使用乙 醇,成本髙，生产和应用均受到限制。

1987年我国研究成功采用非醇法生产黄原胶， 1991年正式获得国家发明专利权。这是我国黄原 胶生产的关键性突破，彻底解决了后提取成本髙的 问题，从而为黄原胶大量国产化开辟了可行之路。

非醇提取法生产黄原胶采用XC—8420菌种， 其发醇过程为.•菌种在种子罐中经分级培养后，接种 到发酵罐中，在30丈条件下，通气、搅拌，发酵时间 为48h~60h,放罐后用稀盐酸调pH值为2。黄原胶 即沉淀下来，经脱水干燥后得淡黄色成品。

在后提取工艺中完全不使用酒精等有机溶剂。 与通常的溶剂提取法相比大大降低了生产成本，免 除溶剂回收、储存装置、节约能源、提取设备及车间 也不再要求防爆。

4黄原胶在食品工业中的应用

黄原胶作为食品添加剂，已被许多国家接受。 这种多糖通过控制产品的流变学行为而显著改善 食品的质地、口感、外观品质，提髙其商业价值，已在 饮料、糕点、果冻、罐头食品、海产品、肉制品加工等

E

领域中成为重要的稳定剂、悬浮剂、乳化剂、增稠剂、 粘合剂及具髙附加值、髙质量的加工原料。具体可 概括为以下几个方面。

4.1耐酸、耐盐的增稠稳定剂

应用于各种果汁饮料、浓缩果汁、调味料（如酱 油、蚝油、沙拉调味汁）的食品中。黄原胶的稳定效 果明显优于其它胶,具有较强的热稳定性，一般的高 温杀菌对其不会有影响，黄原胶的开发应用现状,可用于各种果汁饮料、果肉 饮料、植物蛋白饮料等，用量0.08% ~0.3%。黄原 胶优良的耐盐、耐酸碱性可以完全取代酱油中的传 统增稠剂淀粉等，可以克服淀粉沉淀的缺点，且能使 酱油细腻均一，提高挂壁性和着色性，延长货架期， 果酱、豆酱等风味调制酱，用黄原胶作增稠稳定剂， 使酱体统一，涂拌性好,不结块，易于灌装，且提高口 感。

4.2乳化剂

作为乳化剂用于各种蛋白质饮料、乳饮料等中，防 止油水分层和提髙蛋白质的稳定性，防止蛋白质沉淀， 也可利用其乳化能力作为起泡剂和泡沫稳定剂，如用 于啤酒制造等。在以豆类蛋白为主的乳化体系中加入 0.02 %的黄原胶后，乳化性明显提髙，并使混合体系具 有高的剪切率和热诱导的髙粘特性。

4.3填充剂

作为稳定的高粘度填充剂,可广泛应用于各类点 心、面包、饼干、糖果等食品的加工，在不改变食品的传统 风味的前提下,使食品具有更优越的保形性，更长的保质 期，更良好的口感，有利于这些食品多样化和工业化规模 生产。在各种冷冻食品生产中，黄原胶具有防止其失水， 延缓老化,延长保质期的作用。

4.4乳化稳定剂

作为乳化稳定剂应用于冷冻食品，在冰淇淋、雪 糕中黄原胶能调整混合物粘度，是使其具有均匀緣 定的组成，组织滑软，由于黄原胶的粘度和温度的关 系有可塑性和剪切性能，故在加工操作时粘度下降， 阻力减小，有利于工艺进行，而在冷却老化阶段，粘 度恢复，有利于提高膨胀率，防止冰淇淋组织中大冰 晶的形成，使冰淇淋口感润滑细腻，同时提髙了产品 的冻融稳定性，而且在融化时奶油和水混合均匀，不 会产生浆液分离现象。一般老化时间2 ~3h,用量 0.2% ~0.4%。

4.5应用于面制品

黄原胶在面食制品中，是值得推广的添加剂。 在挂面、拉面、方便面生产中，加入黄原胶，增强了面 团的筋力，压出的面片有籾性，烘干时降低断条率，同时改善产品口感，吃口有筋，清新爽滑，对油炸方 面还可节省用油，降低成本。在速冻饺子馄饨皮中 加入黄原胶，能提高产品的口感，减少烂皮和混汤 度;在馅类产品中加入总量的0.05% ~ 0.1 %的黄 原胶，可以有利于汤汁的保水,保证产品在开水中煮 透，黄原胶的开发应用现状,汤汁香味浓郁，并可提髙和改善口感，黄原胶用 面包、蛋糕等的添加剂成分，可增加松软度和延长产 品的货架期。

4.6其它应用

除以上用途外，黄原胶在肉制品、果蔬保鲜罐头 等食品的加工中亦有广泛应用。

5展望

近年来，世界黄原胶生产国家经过不断的技术 改造，其生产能力已达5万余t/年，产品供不应求， 价格一直比较坚挺，工业级黄原胶价格在3.5万~ 4.5万元/t范围内波动，食品级则根据质量、供需双 方情况波动幅度更大，为5万~ 10万元/t。黄原胶 应用领域之广，价格之昂贵是许多其它微生物多糖 所无法比拟的，国内外对市场需求潜力巨大，发展前 景十分诱人。国内黄原胶生产厂家已增至数十家， 黄原胶生产将成为我国发酵领域的又一新兴产业。