黃原膠的物化性質(zhì)和制備方法

時(shí)間：2023-03-24 17:12:03來源：food欄目：食品快速檢測閱讀：

黃原膠的物化性質(zhì)和制備方法

[db:作者] / 2022-12-29 00:00

黃原膠

[結(jié)構(gòu)式]

圖3-12黃原膠分子結(jié)構(gòu)

[物化性質(zhì)]黃原膠(xanthic gum)亦稱漢生膠(rhodicareS)，是采用黃單胞菌屬(Xanthomonascampestris)微生物對(duì)糖發(fā)酵作用后提煉成的一種生物高分子多聚糖。因其具有增黏性、懸浮性、耐酸堿、耐高溫及抗鈣鹽等許多優(yōu)異性能，而廣泛應(yīng)用于食品、藥品、化妝品、采礦、采油等行業(yè)。

黃原膠為白色或米黃色微具甜橙臭的粉末，屬碳水化合物多聚糖類物質(zhì)。黃原膠的分子結(jié)構(gòu)見圖3-12。由圖3-12可以看出，它具有纖維素的主鏈和低聚糖的側(cè)鏈。主鏈由D-葡萄糖以β-1，4糖苷鍵相連，每隔一個(gè)葡萄糖的C3位連接一個(gè)側(cè)鏈，側(cè)鏈由甘露糖-葡萄糖醛酸-甘露糖相連組成。與主鏈相連的甘露糖C6位帶一個(gè)乙?；?，末端的D-甘露糖有一半數(shù)量的分子，其C4和C6位與一個(gè)丙酮酸以縮酮鏈相連接。黃原膠的相對(duì)分子質(zhì)量在2×106～50×106。近年來，國內(nèi)外學(xué)者對(duì)黃原膠在水溶液中的構(gòu)象進(jìn)行了大量的研究，認(rèn)為黃原膠在氯化鈉水溶液中主要以多分子締合狀態(tài)存在，少量以單分子狀態(tài)存在，且為蠕狀鏈，締合狀態(tài)的分子呈分段的雙股螺旋構(gòu)象。

黃原膠為一陰離子型聚電解質(zhì)，既溶于冷水，也溶于熱水，但不溶于大多數(shù)有機(jī)溶媒。黃原膠具有良好的增黏性和優(yōu)良的流變學(xué)特性，低濃度時(shí)就顯示出很好的黏度和很強(qiáng)的假塑性，其10g/L的水溶液在靜置時(shí)幾乎成凝膠狀，黏度為15000～20000mPa.s，且表觀黏度與濃度和剪切速率有關(guān)，隨著黃原膠濃度的增大，其黏度也增大。當(dāng)黃原膠溶液受到剪切時(shí)，黏度迅速下降，易于流動(dòng)，一旦停止剪切，黏度立即恢復(fù)原狀，由于其黏滯性很低，所以黃原膠溶液很容易傾出和用泵輸送。因此，黃原膠是穩(wěn)定性優(yōu)越的增稠劑和懸浮劑。

[制備方法]1黃原膠的制取由發(fā)酵和提取兩道工序完成。

①發(fā)酵以玉米淀粉為原料，以甘藍(lán)黑腐病黃單胞菌N.K一01菌珠為產(chǎn)生菌，經(jīng)培養(yǎng)、接種和發(fā)酵制成含黃原膠濃度為2%～5%的發(fā)酵液。一般發(fā)酵溫度為28～30℃，時(shí)間72～96h，pH=6.5～7.0。發(fā)酵過程需不斷通氣和攪動(dòng)。

②提取于黃原膠發(fā)酵液加入異丙醇使之沉淀，然后再經(jīng)分離、干燥、研磨和過篩處理，即可得到淡黃色粉末狀產(chǎn)品。

黃原膠在不同醇中產(chǎn)生的沉淀形體各異，在甲醇、乙醇中，沉淀細(xì)且碎，而在異丙醇中，得到的沉淀則長而齊，呈纖維狀，易于回收分離，利于工業(yè)生產(chǎn)。

[應(yīng)用]黃原膠主要應(yīng)用于石油、食品等工業(yè)。

(1)石油工業(yè)

用于油井的三次采油，黃原膠是多聚物驅(qū)動(dòng)法采油的首選多聚物。因?yàn)樗粌H是表面活性物質(zhì)，能提取帶多孔巖石中原油；更重要的是：在采油過程中，由于地層水的黏度低于原油黏度，常造成水超越油流動(dòng)，使大量油帶成為死油區(qū)。為了提高水的波及能力，減少死油區(qū)，用黃原膠調(diào)配成適當(dāng)濃度的稠化水溶液，使其流動(dòng)力低于地層油。將這種稠化水溶液注入井內(nèi)，壓進(jìn)油層驅(qū)油，可提高采油率10%以上。

在鉆探過程中需要用大量的化學(xué)改性泥漿，以平衡地壓，防止井噴，保護(hù)井壁，防止卡鉆等。國外廣泛使用黃原膠作為泥漿濾失劑和泥漿增稠劑，其使用量僅次于聚丙烯酰胺。這是因?yàn)辄S原膠和纖維衍生物、變性淀粉及磺化改性產(chǎn)品比較，具有良好的抗鹽、耐熱及耐剪切的顯著流變性。因而在海.上、高含鹽層、高石膏層鉆井以及鉆深井時(shí)尤其需要。用黃原膠調(diào)制的泥漿，在含NaCl高達(dá)30%，溫度在90℃條件下仍能正常工作，保證鉆井。

我國近年來在一些高含鹽油田也開始使用黃原膠，如中原油田、河南油田、渤海油田等。但由于我國生產(chǎn)黃原膠的成本較高，售價(jià)昂貴，油田用量不大，如果能設(shè)法改進(jìn)工藝，降低生產(chǎn)成本，油田的潛在市場很大。

(2)食品工業(yè)

在食品工業(yè)中，黃原膠用作多目的穩(wěn)定劑，稠化劑和加工助劑，廣泛用于罐裝、瓶裝食品、面包、奶制品、冷凍食品、飲料、釀造、糖果、糕點(diǎn)、湯料、肉食產(chǎn)品等中。在冷凍食品中，使用黃原膠能明顯地改進(jìn)以淀粉為增稠劑的許多食品的凍-融穩(wěn)定性。在液體飲料中使用黃原膠可以保持風(fēng)味和口感性使果汁有良好的灌注性，口感滑爽；在固體食品中，可制作穩(wěn)定性好，外觀光滑的風(fēng)味食品，這類食品在口中因咀嚼及舌頭轉(zhuǎn)動(dòng)所形成的剪切力使黏度下降，感覺清爽細(xì)膩，利于風(fēng)味施放。在罐頭食品中，用0.5%～1%的黃原膠代替部分淀粉，可以更好地改善食品的質(zhì)量和外形，且出品率提高10%以上。

(3)其他行業(yè)

在化妝品及洗滌工業(yè)，黃原膠主要用來配制牙膏、洗發(fā)香波、發(fā)型定性劑、染發(fā)劑等；在涂料行業(yè)，主要利用黃原膠的流變特性，用于噴涂式涂料中有著+分理想的防流掛效應(yīng)；在消防行業(yè)，利用黃原膠的耐熱性和低濃度高增黏性，用其制成的凝膠型抗溶泡沫滅火劑是消防事業(yè)的重大突破，黃原膠與其他阻燃物質(zhì)也可配成阻燃劑；在紡織印染行業(yè)，主要用作增黏劑、上膠劑、上光劑、分散劑；在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，用作化肥、農(nóng)藥的懸浮劑和穩(wěn)定劑。由于其流變特性，易于倒進(jìn)流出，很適用于噴灑作用；在膠黏劑行業(yè)，用作膠黏劑、密封劑的增稠劑和增黏劑；在陶瓷行業(yè)，以黃原膠作增稠劑，可使陶瓷表面涂膜均勻。

此外，黃原膠還在地礦、搪玻璃、醫(yī)藥、造紙、照相、錄像帶、建筑、重力選礦、濕法冶金、炸藥、金屬表面處理、照相制版、煙草等方面亦得以廣泛應(yīng)用。

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