黄原胶的结构及其特性

黄原胶（Xan than gum) m，又称汉生胶、黄杆菌 胶、黄单细胞多糖等，是黄单孢杆菌（Xanthomonas canpestris)[ 2]发酵产生的细胞外杂多糖。

11黄原胶的结构

黄原胶是由葡萄糖、甘露糖、葡萄糖醛酸、鼠李 糖、醋酸纤维素和丙酮酸等组成的阴离子杂多糖，该 大分子中除了含有醋酸、丙酮酸外，还含有IKNa和 Ca等，相对分子质量为2 x 106~ 50 x 106U(道尔 顿）。其分子骨架为日一 1 4葡萄糖连接而成的直 链纤维素分子，并且每隔一个葡萄糖单位都在3号 碳原子上连接一个二糖侧链，侧链主要有葡萄糖醛 酸、甘露糖、鼠李糖等组成。主链和侧链间通过氢键 形成双螺旋和多重螺旋结构。黄原胶的侧链组成基 团对黄原胶的性能有很大的影响。黄原胶的特性及其在饮料工业中的应用研究，在水溶液中可以 形成类似棒状或双螺旋缔合体。在高温、离子强度 很低时或高剪切速率下，分子结构由棒状变成无规 则线团状，这种不同构象的变化是可逆的。

12黄原胶性能

1972年，Rees[3]提出了黄原胶在水中溶解后能 形成双螺旋结构。黄原胶的特性及其在饮料工业中的应用研究，正是由于黄原胶的这种独特性 能，才使黄原胶在食品工业中具有很大的应用前景。 1 2 1亲水性

黄原胶能够在各种极性介质（冷水、热水、多 种酸性溶液、碱性溶液和盐溶液）中都能快速溶 解，不需要用力搅拌或施加其他机械力搅拌，并且 该溶液都具有良好的亲水性。

1 2 2増粘性

黄原胶具有明显的増粘性，可作为食品加工中 的増稠稳定剂。即使是很低浓度的水溶液也会具 有很高的粘度。在相同的浓度，相同的温度条件 下，黄原胶水溶液的粘度是瓜尔豆胶的1 7倍，海 藻酸钠溶胶浓度的3~ 5倍。

 

12345678910

浓度/0.1-0.9%

1 2 3假塑性

黄原胶溶液是一种很典型的假塑性流体。其粘 度随剪切速率的加大而迅速下降，当剪切速率减弱甚 至消除时，粘度又迅速增大，在很短的时间内可恢复 到最大值。这对食品加工有很大的利用价值,在加工 饮料时,采用适量的黄原胶作为稳定增稠剂,在品尝 饮料时不粘口和无糊口的感觉，口感细腻。

1 2 4稳定性

黄原胶能很快的在多种溶剂中迅速溶解，并形 成非常稳定的溶胶。黄原胶形成溶液以后，具有很 大的稳定性，在饮料加工过程中，适量的黄原胶浓 度能起到稳定，增稠的作用，产品稳定性、流动性很 好，不易分层。

1 2 4 1黄原胶溶液对热稳定

在0〜100°C的温度范围内，黄原胶溶胶的粘 度基本不发生变化。据报道，1%的黄原胶溶液在 180°C的温度下处理4m：K黄原胶的粘度仍能保持 其原始粘度的80%，黄原胶的特性及其在饮料工业中的应用研究，加热到120°C。粘度仅下降 3%。所以，黄原胶在饮料加工过程中，采用121°C 的高温杀菌基本不会降低其粘度。

1 2 4 2黄原胶对酸、碱稳定性良好

洱在5〜10之间黄原胶有很好的适应能力， 其粘度基本保持不变。在洱<4 0或洱> 11的 条件下，粘度有很小的下降。所以，利用黄原胶这 个特性，在加工酸性饮料或者酸性食品中有很大应 用前景，对于有些稳定剂，在酸性或碱性环境中很不 稳定,容易形成沉淀，絮状物质，影响产品的外观。

12 4 3黄原胶溶液对盐具有很好的稳定性 在大多数盐中，黄原胶与盐具有很好的配伍性 和稳定性。在 15% KCl 15% NaCl 10% CaC2、5% NazS〇4、MgS〇4等盐溶液中长期放存黄原胶溶液， 其粘度基本不变。相反，一定量的铝盐还可以显著 提高其粘度。

1 2 4 4对大多数酶稳定

黄原胶同大多数酶类[4](蛋白酶、淀粉酶、纤 维素酶和半纤维素酶）作用是均表现出良好的稳 定性，可以说它具有高度的生物稳定性。据报 道[5]，由曲霉属微生物产生的纤维素酶可在1、2或 3位的糖基上水解黄原胶;芽孢杆菌产生的黄原胶 裂解酶可特异性地作用于甘露糖一丙酮酸支链。 除此之外,在很高的温度条件下（45〜55°C)和没 有离子存在的条件下，黄原胶分子处于无序状态 下，纤维素酶在这样的条件下才能降解黄原胶。

1 2 4 5良好的乳化性与悬浮性

黄原胶分子具有优良的乳化特性与悬浮能力。 黄原胶一定的浓度可以使溶液的粘度增加。他具 有亲水性和亲油性的基团,在水中溶解后，减弱了 油水两相的不溶性，能够形成比较稳定的油水动态 平衡的体系。在饮料加工中能起到乳化的作用。

12 4 6与增稠剂的协同增效性

黄原胶与大多数天然人工合成的增稠稳定剂都 有良好的配伍和交互作用。例如，与CMC海藻酸钠、 琼脂、魔芋胶、0—环状糊精、明胶、洋芋粉、罗望子胶、 卡拉胶、瓜尔豆胶、变性淀粉或改良淀粉等食品胶具 有良好协同的增效作用，使粘度大大提高。

2复合黄原胶粘度的测定

21实验材料

黄原胶、海藻酸钠（SA)、明胶、琼脂、卡拉胶、羧甲 基纤维素钠（CMC)、魔芋粉、洋芋粉罗望子胶。

2 2实验仪器NDJ— 1旋转粘度计，JJ一 1型精密 增力电动搅拌器,恒温水浴箱。

23不同稳定增稠剂的效果对比 2 3 1黄原胶与不同稳定剂配伍后的粘度变化 用JJ一 1型精密增力电动搅拌器将溶液搅拌 均匀，然后用恒温水浴箱在20°C恒温条件下，黄原胶的特性及其在饮料工业中的应用研究，使用 NDJ— 1型旋转式粘度计进行其粘度测定。测定结 果见图1 一5。

—黄原胶粘度

3000 ■

81

^ 2500 - | 2000 - 1500 - 1000 - 荽 500 _

图1不同浓度的黄原胶和琼脂配伍后浓度变化表

 

黄原胶与魔芋胶在溶液中有明显的协同增效作 用，共混合胶浓度比同浓度单一胶的粘度呈数倍增 加,这种现象称为黄原胶与魔芋胶分子的协同增效性 或协同增效;疑胶性。这主要是黄原胶分子的双螺旋

结构易和含0 —14键的多糖分子发生嵌合作用。黄 原胶无论在什么浓度下都不凝胶，当与魔芋胶混合 时。其浓度达到10%时形成坚实的凝胶。

 

图3不同浓度黄原胶和明胶配伍后粘度变化表

 

图4不同浓度黄原胶和海藻酸钠配伍后粘度变化表

 

图5黄原胶和卡拉胶配伍后粘度变化表

23 2结果与讨论

23 2 1 NDJ— 1旋转式粘度计在测定溶液的粘 度时，黄原胶的特性及其在饮料工业中的应用研究，是在一定的剪切速率下进行的。由于黄原胶 溶液是典型的假塑性流体，所测得的粘度已经是大 大下降了的粘度。本文在参考了很多资料和本实 验室现有的条件下采用NDJ — 1旋转式粘度计测 定所配溶液的粘度。

2 3 2 2通过实验发现，在低浓度的溶液中，单独 使用黄原胶比单独使用其他胶的粘度高。

2 3 2 3黄原胶能够与多种稳定增稠剂有良好的 相溶性。在实验中与多种稳定增稠剂混合使用未 发现任何排斥或不良反应。所以，黄原胶能与其他 稳定增稠剂共同使用。

3黄原胶用于悬浮饮料加工的实验研究

黄原胶运用于食品加工中能控制产品的流变 学特性而显著改善食品的质地、口感、外观品质，从 而提高食品的商品价值，而且黄原胶有使用量少， 成本低的优点，因此，黄原胶在食品加工中得到了 广泛的应用[6]。

31在颗粒型新鲜甜玉米饮料的加工过程中，采用 1 0%的黄原胶和0 08%的魔芋胶与其他食品添加剂 配伍,能起到稳定饮料和悬浮颗粒的作用。加工玉米 饮料具有玉米的特殊香味，口感细腻,颗粒的悬浮性 良好，流动性好,无糊口和其他不良的感觉。

32在植物蛋白饮料的加工中，例如:花生植物蛋 白饮料的加工;麻子蛋白饮料的加工:葵花饮料的 加工等，选用适量的黄原胶与其他稳定增稠剂交互 使用，能减少乳化剂的用量，并且是产品稳定性良 好。采用黄原胶为主体的复配胶所制的植物蛋白 饮料在口感上有很大的优势。黄原胶的特性及其在饮料工业中的应用研究，黄原胶和所用食品 复配胶所用的浓度分别为0 6%和0 2%。

33采用CMC —黄原胶当CMC浓度在0 1% 时,黄原胶浓度在0 4%时,用于带颗粒饮料的加 工，就能在大于4小时的极佳的悬浮能力。当 CMC浓度在0. 2%时,黄原胶浓度在0 5%时，就 有了 “永远”的悬浮能力[7]。

3 4在颗粒饮料的加工过程中，重点是颗粒能够 很好地悬浮在饮料当中，如果颗粒下沉，给消费者 不好的印象。但是，不能一味的求悬浮性而不注意 产品的口感，流动性等，使消费者有不良的糊口的 感觉。所以，在颗粒悬浮饮料的加工中，应尽量采 用粘度低的，能使产品有很好流动性、悬浮性的食 品稳定增稠剂。所以，应注意筛选适合的黄原胶与 其它胶复合的浓度的配方。