黄原胶的性能与应用领域

黄原胶的性能与应用领域5.1黄原胶的性能黄原胶是一种类白色或浅黄色的粉末，是目前国际上集增稠、悬浮、乳化、稳定于一体，性能较为优越的生物胶。分子侧链末端含有丙酮酸基团的多少，对其性能有很大影响。黄原胶具有长链高分子的一般性能，但它比一般高分子含有更多的官能团，在特定条件下会显示独特性能。它在水溶液中呈多聚阴离子且构象是多样的，不同条件下表现出不同的特性，具有独特的理化性质。5.1.1悬浮性和乳化性黄原胶因为具有显著的增加体系黏度和形成弱凝胶结构的特点而经常被用于食品或其它产品，以提高O/W乳状液的稳定性。但麻建国的研究发现，只有黄原胶的添加量达到一定量后，才能得到预定的稳定作用。在黄原胶质量分数小于0.001%时，试验体系的稳定性变化不大；质量分数在0.01%--0.02%时样品底部富水层出现，但体系无明显分层；质量分数大于0.02%时，乳状液很快分层。只有当质量分数超过0.25%时，黄原胶才能起到提高体系稳定性的作用。5.1.2水溶性和增稠性黄原胶在水中能快速溶解，水溶性很好，在冷水中也能溶解，可省去繁杂的加热过程，使用方便。吉武科等在25°C下，用NDJ-1型旋转黏度计6r/min时测得质量分数0.1%、012%、0.3%、0.7%、0.9%的黄原胶黏度分别为100mPa・s、480mPa・s、1300mPa・s、5400mPa・s和8600mPa・s。从测试结果看出，黏度随浓度的递减而不成比例地降低，且质量分数0.3%是高低黏度的分界点。质量分数为0.1%的黄原胶黏度为100mPa・s左右，而许多其他胶类在质量分数为0.1%时，黏度几乎为零。由此可见，黄原胶具有低浓度高黏度的特性。5.1.3流变性即触变性或假塑性，黄原胶的水溶液，在受到剪切作用时，黏度急剧下降，且剪切速度越高，黏度下降越快，如6r/min时质量分数0.3%的黄原胶黏度为1300mPas而60r/min时黏度仅为400mPa・s，还不到原来的1/3,当剪切力消除时，则立即恢复原有的黏度。剪切力和黏度的关系是完全可塑的。当黄原胶与纳米微晶纤维素复配时，能在水中形成高强度的全天然生物胶，其触变性变得更强。5.1.4热稳定性和酶稳定性一般的多糖因加热会发生黏度变化，但黄原胶水溶液的黏度在10°C--80°C几乎没有变化，即使低浓度的水溶液在很广的温度范围内仍然显示出稳定的高黏度。黄原胶溶液在一定的温度范围内(-4C--93C)反复加热冷冻，其黏度几乎不受影响。通常的微生物酶类或工业酶类，如蛋白酶、纤维素酶、果胶酶或淀粉酶对黄原胶没有作用。5.1.5酸、碱、盐稳定性黄原胶溶液对酸、碱十分稳定，在酸性和碱性条件下都可使用。在PH2--12黏度几乎保持不变。虽然当pH值等于或大于9时，黄原胶会逐渐脱去乙酰基，在pH小于3时丙酮酸基也会失去。但无论是去乙酰基或是丙酮酸基对黄原胶溶液的黏度影响都很小。即黄原胶溶液在PH2--12黏度较稳定，所以对于含高浓度酸或碱的混合物，黄原胶是一个很好的选择。在多种盐存在时，黄原胶具有良好的相容性和稳定性。它可在质量分数为省16cHem?j六密网--10%KCl、10%CaCl、5%NaCO溶液中长期存放（25°C、90d）,黏度几乎保持不变。2 2 35.2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，应用范围之广，令其他任何一种微生物多糖都望尘莫及。5.2.1食品方面许多食品中都添加黄原胶作为稳定剂、乳化剂、悬浮剂、增稠剂和加工辅助剂。黄原胶可控制产品的流变性、结构、风味及外观形态，其假塑性又可保证良好的口感，因此被广泛应用于色拉调料、面包、奶制品、冷冻食品、饮料、调味品、酿造、糖果、糕点、汤料和罐头食品中。近年来，较发达国家的人们往往担心食品中的热值过高而使自己发胖，黄原胶由于其不可被人体直接降解而打消了人们的这一顾虑。此外，据1985年日本的报道，对十一种食品添加剂进行对比测试，黄原胶是其中最为有效的抗癌剂。表5.1黄原胶在食品及饮料中的应用、添加量及功效产品用量（%）功效果汁饮料0.2—0.3增稠、悬浮果肉、防沉淀、改善口感、有利于风味释放乳饮料0.01—0.2增稠、悬浮、抑制分层、助泡剂水果罐头0.2—0.3增稠、悬浮、口感爽滑、延长保质期、明显改善观感冰激凌0.1—0.3增加微孔、抑制冰凌、使质地细滑、增加厚实度、提高稳定性果冻0.5—2.5保形、保水、改善口感、增加弹性、始于制作多层和热可逆果冻胶凝体0.5—1.5甜食凝胶、增稠、有利于成形酱油、蚝油0.05—0.1耐盐、抗氧化、增稠、有利于上色和挂浆色拉调料0.1—0.3增稠、保形、防脱水、改善口感、便于调理冷冻食品0.1—0.2增加冻融稳定性、增稠、保形、保鲜、防脱水香肠、午餐肉0.2-0.3改善灌装、有利于成形、防脱水、嫩化食品肉罐头0.1—0.2便于调理、增稠、保持风味、延长保质期方便食品0.2-0.3增加韧性、保形、改善咀嚼感、节省油耗干酪0.2-0.5加速凝乳、防脱水收缩、保形焙烤类食品(面包、蛋糕)0.1-0.3耐温性好、助发泡、保湿、改善口感、延长储存期脱水食品0.2-0.4加速复原速度、保持色泽味道腌渍食品0.2-0.3耐盐、保形、保水、保质、保味宠物罐头0.1-0.3使杂肉、碎肉易于凝固成型鱼虾饲料0.5-2.0粘合剂，适用于鱼虾幼苗饲料、鱼药5.2.2日用化工方面黄原胶分子中含有大量的亲水基团，是一种良好的表面活性物质，并具有抗氧化、防止皮肤衰老等功效，因此，几乎绝大多数高档化妆品中都将黄原胶作为其主要功能成分。此外，黄原胶还可作为牙膏的成分实质增稠定型，降低牙齿表面磨损。表5.2黄原胶在日用化工方面的应用、添加量及功效产品用量(%)功效医药、化妆0.2-1.0定型剂、悬浮剂、保湿剂，具有增稠、附着、润滑作用牙膏0.4-0.6易于牙膏膏体成型，提高牙膏附刷、跟刷、不易掉、分散性好、口感滑爽膏霜和润肤露0.2-0.5稳定乳化态，带来一致的奶油顺滑感洗发水0.2-0.5控制流变性，悬浮不溶物质5.2.3医学方面黄原胶是目前国际上炙手可热的微胶囊药物囊材中的功能组分，在控制药物缓幽6c皂瓣释方面发挥重要作用；由于其自身的强亲水性和保水性，还有许多具体医疗操作方面的应用，如可形成致密水膜，从而避免皮肤感染；减轻病人放射治疗后的口渴等。此外，李信、许雷曾撰文指出，黄原胶本身对小鼠的体液免疫功能具有明显的增强作用。5.2.4工农业方面的应用在石油工业中，由于其强假塑性，低浓度的黄原胶(0.5%)水溶液就可保持钻井液的粘度并控制其流变性能，因而在高速转动的钻头部位粘度极小，节省了动力；而在相对静止的钻孔部位却保持高粘度，从而防止井壁坍塌。并且由于其优良的抗盐性和耐热性，因而广泛应用于海洋、高盐层区等特殊环境下的钻井，并可用作采油驱油剂，减少死油区，提高采油率。表5.3黄原胶在工农业方面的应用、添加量及功效产品用量(%)功效石油业0.2-0.4具有良好的流变性，是最优质的钻井泥浆稳定剂农药0.1-0.3农药的胶悬剂、乳化剂、粘着剂、稳定剂肥料0.1-0.2液体肥料的悬浮剂、粘着剂烟丝0.1-0.3防止烟草碎断，烟草香料乳化即保湿粘和剂，适用于烟草薄片印染0.5-1.5载色剂、粘附剂，方便于颜料分散、着色和增色陶瓷0.3-1.0制坯增稠，上釉时的悬浮润滑增色铸造0.2-0.4悬浮剂胶体炸药0.5-2.0浆状、胶体、防水炸药水溶性涂料0.2-0.3水溶性涂料、建筑耐火涂料擦光剂1.0-2.0工业擦光剂、清洁剂、除锈剂成份重力选矿0.2-0.6增稠、悬浮剂粘着剂0.1-0.3控制渗透性造纸0.1-0.2控制流变性质、悬浮原淀粉种子包衣0.1-0.3形成均匀的保护膜，成裹养分、农药、激素、缓释泡沫灭水剂0.05-0.1使形成的泡沫稳定持久人们对黄原胶的发现以及随后对其结构功能进行的大量研究，触发了人类对微生物多糖优良的性质的强烈好奇，引发了发酵史上不小的轰动。迄今半个世纪已过，人们依然没有降低对黄原胶的研究热情(据估计，全世界对黄原胶的需求量每年以7%--8%的速度增长，仅从世界石油组织分析结果显示，近期世界石油行业钻井和3次采油方面需要黄原胶将达90万吨/年--100万吨/年，相信随着研究的进一步深入以及生产工艺的进一步改进，黄原胶应用潜力仍然很大。5.2.5黄原胶在其他