黄原胶

发酵法生产新型食品胶组员：杨东王思博谢静余鑫吴岳兵食品胶的分类目前世界上允许使用的食品胶品种约60余种，我国允许使用的约有40种，国内肉类产品生产使用最广泛的食品胶主要有卡拉胶、黄原胶、瓜尔豆胶、琼脂、明胶、海藻酸钠、刺槐豆胶和魔芋胶,还有素肉粉等黄原胶黄原胶•黄原胶是20世纪50年代美国农业部的北方研究室从野油菜黄单孢菌发现了分泌的中性水溶性多糖。•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，黄原胶具有很强的耐酸、碱、盐、热等特性。黄原胶野油菜黄单胞菌（Xanthomonascampestris）Contents黄原胶的性质2黄原胶的应用5黄原胶的结构、类型31黄原胶的凝胶机理33黄原胶的制备方法4黄原胶的制备方法4黄原胶的结构、类型31黄原胶的结构、性质在甘蓝族植物的叶子上常能发现一种微生物黄杆菌，黄杆菌产生的多糖称为黄原胶（xanthangum），又称黄胶、汉生胶、黄单胞多糖,属于微生物多糖。白色或米黄色具甜橙嗅粉末。黄原胶由五糖单位重复构成，与纤维素具有相同的主链。其显著差别仅在于低聚糖侧链在无水葡萄糖单位之间交替出现。主链上每隔一个β-D-吡喃葡萄糖基单位就在C-3位上连接一个侧链，侧链由甘露糖-葡萄糖醛酸-甘露糖相连组成，与主链相连的甘露糖通常由乙酰基修饰。黄原胶的结构黄原胶的结构黄原胶纤维素D-甘露糖D-葡萄糖醛酸D-甘露糖乙酰基丙酮酸盐黄原胶的结构黄原胶的二级结构——黄原胶分子间靠氢键作用而形成规则的螺旋结构。黄原胶的三级结构——双螺旋结构之间依靠微弱的作用力而形成网状立体结构黄原胶的性质黏度假塑性耐温、耐酸碱兼容性和协效性悬浮性黄原胶的性质抗盐抗氧化、酶解低黏度溶液具有高粘度的特性在宽广的温度范围内（0-100℃）溶液粘度基本不变在静态或低剪切作用下具有高黏度，在高剪切作用下具有高粘度，高剪切作用下黏度下降，剪切作用消失后黏度恢复正常。黄原胶的胶凝机理黄原胶生物大分子的聚集态结构:侧链与主链间通过氢键结合形成双螺旋结构,并以多重螺旋聚合体状态存在。黄原胶分子中带电荷的三糖侧链围绕主链骨架结构反向缠绕,形成类似棒状的刚性结构。黄原胶的制备方法目前国外采用的生产工艺为: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。黄原胶的胶凝机理侧链葡萄糖醛酸基带负电荷,阳离子一般可先与其作用而不再作用于主链,故其粘稠水溶液具有良好的抗盐性能。随盐的浓度的增高,金属离子对黄原胶侧链结构的屏蔽作用会使其分子构象更加稳定,由于一定盐度的溶液具有耐温性,因而又提高了黄原胶水溶液的耐温性能。并且在适宜的pH值下,黄原胶分子能与高价金属离子发生凝胶化作用。黄原胶的制备方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:。黄原胶的生产方法诱变育种是提高黄原胶生产效率的有效方法之一。诱变剂的种类很多，如紫外线、氯化锂、硫酸二乙酯和亚硝基胍等。用一种或几种诱变剂处理菌株，可使菌株遗传物质DNA的双螺旋结构受到损坏（DNA断裂、脱嘌呤等）致死菌株的某些功能受到影响。•诱变育种，菌株发生正变异的几率小，筛选工作量大，效率低。但这是微生物菌种常用的育种方法，用此方法筛选的突变菌株，能提高黄原胶的粘度、稳定性、盐溶性和耐温性。而且有些菌株经诱变处理后，可以使一些产色基因受到抑制或不能表达，从而降低了黄原胶的色泽，提高了产品质量。黄原胶的制备方法黄原胶的生产包括发酵和提取两部分。发酵的实际过程是：种子培养、种子扩大和发酵。提取工艺包括：①发酵液处理②沉淀反应③过滤沉淀物并进行洗涤④干燥、粉碎、筛分、成品包装黄原胶发酵生产的工艺要点•发酵菌种：野油菜黄单孢菌、秋海棠黄单胞菌、豌豆黄单胞菌等。•培养基原料：碳源为葡萄糖和蔗糖，氮源蛋白胨，硝酸铵或尿素。•反应条件：一般为分批间歇发酵。发酵过程提供充足的氧气。菌株生长温度20-35℃，Ph6.5-7.5；研究指出较高温度21-35℃可提高黄原胶产量，Ph7.0。发酵过程中用菜籽油作消泡剂。黄原胶的提取•包括固液分离和沉淀提取。•目前多采用两种较新的提纯技术：硅藻土过滤法和酶降解法。•黄原胶产品的提取采用有机溶剂沉淀法（醇析法），用醇作沉淀剂。生产状况•自20世纪50年代美国人Jeanes等发现黄单胞菌产生黄原胶以来，美国kelco公司在1963年首次实现了黄原胶的工业化生产。一．黄原胶工业概况黄原胶属生物工程高技术产业，技术密集程度高，工程化难度大，目前主要有美国、法国、奥地利、中国等少数国家生产。1979年世界产量为1.8万吨，1990年超过5万吨，2000年逾10万吨，需求量以每年5%-7%的数度增长。我国黄原胶的研究和生产起步较晚，70年代后期开始研究。80年代中期，中科院微生物研究所、山东食品发酵研究所、南开大学分别通过中试鉴定。黄原胶生物工程的开发和应用自始至终得到了国家政策的支持和扶植，历次被纳入星火计划和火炬计划作为国家重点攻关项目和重点推广项目，现被列入《当前国家重点鼓励发展的产业、产品和技术目录》。目前生产企业主要有山东淄博中轩集团（10000t/a）、山东金栗生物制品有限公司（3000t/a）和山东福瑞集团（2000t/a）等十几家。至2005年，黄原胶年生产能力约为3万吨，但实际上许多企业难以达到设计产量。•我国黄原胶生产水平较低，发酵产胶率一般为2.4%-2.8%，转化率为60%-70%，发酵时间72-85h。而国外发酵产胶率可达3.5%以上，转化率为70%-75%，发酵时间48h。•当前黄原胶市场行情看好，不少企业正在新建和扩建黄原胶生产设备。随着黄原胶产量的不断增加，市场竞争将更加激烈。黄原胶市场需求的不断增加，也必将促进生产技术的进步。黄原胶的应用黄原胶由于其独特的性质，因而在食品、石油、医药、日用化工等十几个领域有着极其广泛的应用，其商品化程度之高，应用广泛，令其他任何一种微生物多糖都望尘莫及。下面仅列举其在食品行业中的应用（1）作为耐酸、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。黄原胶的应用（2）作为乳化剂用于各种蛋白质饮料、乳饮料等中,防止油水分层和提高蛋白质的稳定性,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。（3）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。黄原胶的应用（4）作为乳化稳定剂应用于冷冻食品,在冰淇淋、雪糕中。（5）黄原胶可广泛应用于各种肉制品的加工,可明显提高制品的嫩度、色泽和风味,还可以提高肉制品的持水性,从而提高出品率。（6）黄原胶可广泛应用于水果、蔬菜的保鲜加工处理,可防止果蔬失水、褐变等现象的发生,从而延长产品保质期。黄原胶的应用（7）黄原胶可应用于罐头食品的加工,有利于保持产品的外观,而且利用黄原胶的假塑性,能控制装罐时的粘度,易于灌注。（8）黄原胶在面食制品中,是很好的值得推广的添加剂。石油工业•低浓度黄原胶溶液能保持钻井液的粘度并控制其流变性能，而在高速转动的钻头部位粘度极小、节省动力；在钻孔部位却保持较高粘度，从而防止井壁坍塌。用黄原胶溶液作油田驱替剂试验表明，黄原胶溶液具有良好的增粘性、流变性，可作为油田开发的驱替剂。用黄原胶作驱替剂，可以减少死油区，提高采收率。医药领域•在医药领域黄原胶应用的热点是作为载体缓释片剂。以黄原胶为载体，分别制备扑热息痛、盐酸甲氧氯普胺缓释片剂，该类片剂有良好的缓释效果。把黄原胶添加入软膏类药品后，软膏更易于涂布；黄原胶粘性较强，软膏中水分挥发后药物也不易从皮肤上脱落，提高了药物利用率和用药舒适感。•黄原胶用作滴眼液助剂时功效显著：眼球快速眨动使滴眼液粘度减小，药物易与患部充分接触；停止眨动时，粘度增加又不易流动。印刷工业•把黄原胶用于织物印花过程中，比较了黄原胶与海藻酸钠和丙烯酸类合成增稠剂的印花性能。结果黄原胶色浆在印花中可提供良好的轮廓清晰度。用黄原胶作纯棉绒浴巾活性染料印花效果也得出相似的结论，用黄原胶作印花增稠剂印制的成品不但花纹清晰、色光纯正浓艳，而且手感柔软，同时降低了成本。•黄原胶除广泛用于食品、石油、医药、印刷、陶瓷、化妆品和香料等行业外，近年来它又日益被用于农药新剂型等的生产中。展望•菌种选育是提高黄原胶产量和质量的主要因素之一，育种不仅能增加黄原胶的产量，而且能够提高其质量。基因工程技术将为黄原胶的菌种改良提供技术支撑。•几十年来，通过对黄原胶生产的研究开发，对黄原胶发酵原理、下游加工过程的认识不断深入；新工程技术将不断被应用到生产中降低黄原胶生产成本；高质量、高性能的黄原胶将被生产出来满足市场的需要，生产黄原胶的效益将大大提高。•黄原胶的应用研究尚处于较低水平，扩大黄原胶的应用范围，研制生产澄清型、速溶型以及各种改性黄原胶等是黄原胶生产发展的方向。研究开拓黄原胶新的应用范围，把黄原胶应用于新药开发中，特别是新型抗癌药物的开发，将为黄原胶的应用开辟广阔的前景。