黄原胶(Xanthan gum)，又称黄胶、汉生胶、黄单 细胞多糖，黄原胶的流变性质及其在食品工业中的应用，是野油菜黄单胞杆菌(Xanthomonas campestris)以碳水化合物为主要原料，经发酵工程生 产的一种用途广泛的微生物胞外酸性杂多糖[1]， 简称XC。

黄原胶是上世纪50年代美国农业部北部地区 研究所NRRL)首先发现的。1960年美国Kelco公 司进行小型试验，1961年进行半工业化生产，1969 年得到美国FDA的认可[2]，开始出售食品级黄原胶， 此后，法国和日本亦先后开始生产黄原胶，1979年 全世界黄原胶年产量已达到1.8X07kg[3]。

黄原胶具有独特的流变性、良好的水溶性、 对热及酸碱的稳定性、与多种盐类有良好的相 容性，作为增稠剂、悬浮剂、乳化剂、稳定剂，可 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且用途极为广泛的微 生物多糖。

1黄原胶的结构

收稿曰期:2006-04-26

黄原胶分子是由D-葡萄糖、D-甘露糖、D-葡萄 糖醛酸、乙酰基和丙酮酸构成的“五糖重复单元”机 构聚合体，分子摩尔比为28: 3: 2: 17: (0.51^.63)，相 对分子质量在2>4064>107之间。它的一级结构是 由玫1—4)键连接的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，分子比例为2: 1;接于C3位上由脱水葡 萄糖单位交替形成的三糖侧链，消除了如同&纤维 素一样的无分枝葡萄糖聚合物联结的、高度有序的 典型不溶性结晶的特征。在C6位置带有乙酰基的 D-甘露糖以〇(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' 这种在 两个甘露糖基之间有部分葡萄糖醛酸所构成的侧 链，在黄原胶的独特性质中，尤其是对酶、酸和碱的 稳定性以及假塑性，起着重要的作用。 

黄原胶的高级结构是侧链和主链间通过氢键 维系形成螺旋和多重螺旋。黄原胶的二级结构是侧 链绕主链骨架反向缠绕，通过氢键维系形成棒状双 螺旋结构；黄原胶的三级结构是棒状双螺旋结构间 靠微弱的非极性共价键结合形成的螺旋复合 体。这种有趣的结构一方面使主链免遭酸、碱、 生物酶等其它分子的破坏作用，保持黄原胶溶液的 粘度不易受酸、碱影响，抗生物降解；另一方面，该 结构状态又使其一定浓度的水溶液呈现溶致液晶 的现象[6、]。

无规线团

黄原胶的结构和构象，决定着其溶液的特殊性 质，它们之间存在着一定的关系，见下表：

表1黄原胶结构与溶液性质之间的关系

2黄原胶的流变特性

黄原胶的外观为淡褐黄色粉末状固体，亲水性 很强，没有任何的毒副作用，黄原胶的流变性质及其在食品工业中的应用，美国FDA于1969年批 准可将其作为不限量的食品添加剂，1980年，欧洲 经济共同体也批准将其作为食品乳化剂和稳定剂。

结构决定性质，黄原胶的性质由其二级结构决 定，黄原胶具有很强的耐酸、碱、盐、热等特性。黄原 胶最显著的特性是其控制液体流变性质的能力，它 即便在低浓度时也可形成高粘度的、典型的非牛顿 溶液，具有明显的假塑性(即随着剪切速率的增大， 其表观粘度迅速降低)。溶液粘度的影响因素还包括 溶质浓度、温度(既包括黄原胶的溶解温度，又包括 测量时的溶液温度)、盐浓度、pH值等。

2.1假塑流变性

黄原胶溶液是一种典型的假塑性流体，其溶液 粘度随剪切速率的增加而明显降低。在高剪切速率 下，聚合体结构解聚为无规则线团结构，使粘度迅 速降低；当剪切速率解除时，分子结构又恢复到双 螺旋网状聚合体状态，使溶液粘度瞬间恢复到最 大。由图可见。随着浓度的增加，黄原胶溶液表观粘 度随剪切速率变化的程度亦增加。溶液浓度增高， 剪切稀化的程度加剧，从而表现出更强的假塑性流 体特征[8]。

1X10* 1X10。

2.2增稠性

黄原胶具有良好的增稠性能，特别是在低质 量浓度下具有很高的黏度。吉武科[9]等在25°C条 件下，用NDJ- 1型3号转子对黄原胶进行黏度测 定。从表中看到，随着浓度的递减，粘度不成比例 的降低，0.3%是高粘度的分界点；0.1%的粘度仅 有100mPa*s，而许多其他胶类在浓度为0.1%是， 粘度几乎为零。可见，黄原胶具有低浓度高粘度 的特性。黄原胶溶液的粘度是同质量浓度下明胶 的100倍左右。

悬浮性和乳化性

黄原胶溶液与其他水溶液相比，即使在很低的 浓度下，溶液粘度依然较高，这种高粘度特性使之 成为一种极为有效的增稠剂和稳定剂。再加上黄原 胶理化性质稳定，因而具有良好的悬浮性和乳化 性。

黄原胶因为具有显著的增加体系粘度和形成 弱凝胶weak gel)结构的特点而经常被使用于食品 或其他产品，以提高O/W乳状液的稳定性。但是近 年来发现只有当黄原胶的添加量到一定量后， 才能得到所预定的稳定作用。麻建国[10]等通过 黄原胶对O/W乳状液稳定性的研究发现，在非常低 (<0.001wt°%)的黄原胶浓度下，实验体系的稳定性 变化不大。0.01wt°%U2wt%〇的黄原胶可引起样品 底部富水层出现，但体系无明显分层。但黄原胶浓 度加到0.02wt%以上，乳状液很快分层，且分层的状 态取决于黄原胶添加量。只有当添加量超过 0.25wt%，黄原胶才能起到提高体系稳定性的作用。 黄原胶借助于水相的稠化作用，可降低油相和水相 的不相容性，能使油脂乳化在水中，因而它可在许 多食品饮料中用作乳化剂和稳定剂。

2.4良好的水溶性

黄原胶在水中能快速溶解，有很好的水溶性。 特别在冷水中也能溶解，黄原胶的流变性质及其在食品工业中的应用，可省去繁杂的加热过程， 使用方便。

2.5稳定性

黄原胶对酸碱、酶、温度和盐都有较高的稳定

性。

2.5.1温度的影响

一般认为黄原胶的水溶液在10°C40°C之间粘 度几乎没有变化即使低浓度的水溶液在广阔的温 度范围内仍然显示出稳定的高粘度。但也有实验显 示黄原胶溶液的表观粘度随着温度的变化而呈现 下降的趋势[8]。

可能是由于黄原胶的浓度小于0.01%是其溶液 流变特性已呈牛顿流体特征，其粘度随温度的升高 而降低，符合牛顿流体变化规律。

国外亦有学者研究发现：黄原胶溶液表观粘度 随着温度的变化还与溶液浓度高低有关，浓度越

2.5.2酸碱的影响

黄原胶溶液对酸碱十分稳定，在pH5-i0之间 其粘度不受影响，在pH242这样宽的pH范围内， 粘度最大值与最小值相差不到10°%。

2.5.3盐的影响

盐浓度对黄原胶溶液的粘度有一定影响，在浓 度较低时，少量盐的加入可使粘度略微下降，这主 要是由分子间电荷力的降低造成的；在黄原胶浓度 较高时，加入大量的盐可使溶液粘度增加，这可能 是由于增加了分子间的胶连程度；而当盐浓度超过 0.1%(W/V)时，盐浓度对溶液粘度没有影响[12]。

2.5.4对酶解反应的稳定性

食品生产中许多酶类如蛋白酶、淀粉酶、纤维 素酶和半纤维素酶等都不能使黄原胶降解，黄原胶 的抗酶解能力很强。

2.6同促作用

或者称为增效作用、协同作用，黄原胶能与半 乳甘露聚糖有同促作用，黄原胶的流变性质及其在食品工业中的应用，如槐豆胶、瓜尔胶等。即当 黄原胶与半乳甘露聚糖混合时，其混合物粘度较之 其中的任何一种单独存在时，粘度都明显增加[13]。

当黄原胶在较低温度<40°Q溶解时，呈规则的 螺旋现象，与不规则构象相比，与半乳甘露聚糖间 的胶连作用更强。而由于半乳甘露聚糖溶液的性质 在受到温度的影响下，相互作用可以得到粘度更高 的混合物。

 

图6黄原胶与其他多糖的同促作用

3黄原胶在食品中的应用[14、5]

黄原胶作为一种高粘度水溶性聚合物，具有许 多优异的理化性质，是一种多功能食品添加剂，已 被广泛地应用于包括食品行业在内的二十多个行 业。黄原胶以其独一无二的理化性能在食品工业中 作为增稠剂、悬浮剂、乳化剂和稳定剂等使用。

黄原胶作为蛋糕的品质改良剂，可以增大蛋糕 的体积，改善蛋糕的结构，使蛋糕的孔隙大小均匀， 富有弹性，并延迟老化，延长蛋糕的货架寿命。

奶油制品、乳制品中添加少量黄原胶，可使产 品结构坚实，易切片，更易于香味释放，口感细腻清 爽。

加入啤酒中可使其产泡效果更佳。

加入2.0g/kg黄原胶于焙烤食品中，可保护食品 的湿度，抑制其脱水收缩，延长贮存期。

用于果冻，黄原胶赋予其软胶状态，加工填充物 时，可使果冻的粘度降低从而节省动力并易于加工。

在加工淀粉软糖和蜜饯果脯等配方中加入 0.5g/kg的黄原胶和槐豆胶，能够改进加工性能，大 大缩短加工时间，含有0.5g/kg~7.5g/kg黄原胶的巧 克力液体糖果，贮藏稳定性大为提高。

方便面中加入黄原胶，可提高加工过程的成品 率，减少产品断碎干裂，改善口感。

4发展前景

我国对黄原胶的开发研究始于I960年代，虽 然起步较晚，黄原胶的流变性质及其在食品工业中的应用，但我国科技工作者依靠自己的智慧和 力量，在无任何资料供借的情况下，毅然从自然界 中筛选出黄原胶生产菌株，并研制开发出高附加值 产品一黄原胶，并于1980年代投入商业化生产。至 90年代中期，我国的黄原胶生产开发已经初具规 模。由于开发研究较晚，致使我国在黄原胶的应用 领域开发研究则更迟。使国内生产厂家不能根据用 户需求生产不同规格的黄原胶。究于这些方面的原 因，黄原胶在我国有着非常广阔的前景，不仅在黄 原胶原料筛选方面有着巨大的潜力，在黄原胶的应 用方面同样具有不可估量的前景。不仅仅应用于食 品、日用化工等方面，还可以尝试向其他领域扩展。