以甘油为底物发酵生产黄原胶及其特性和应用研究
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黄原胶(Xanthan Gum)的特性、生产及应用许多微生物都分泌胞外多糖,它们或附着在细胞表面,或以不定型粘质的形式存在于胞外介质中,这些胞外多糖对于生物体间信号传递、分子识别、保护己体免受攻击、构造舒适的体外环境等方面都发挥着重要的作用。
这些分泌的多糖结构各异,其中一些有着优良的理化性质,已为人类广泛应用。
对于仍不为人类所知的绝大多数多糖,人们试图通过相关的多糖结构问的相互比较,推断出构效关系,从而人为地主动修饰、构造多糖,以满足应用的需要。
其中,黄原胶是人类研究最为透彻、商业化应用程度最高的一种。
.1 黄原胶的结构黄原胶(xanthan gum)是20世纪50年代美国农业部的北方研究室(Northern Re.gional Research Laboratories,NRRL)从野油菜黄单孢菌(Xanthomonas campestris)NRRLB一1459发现了分泌的中性水溶性多糖,又称为汉生胶。
黄原胶由五糖单位重复构成,如图1,主链与纤维素相同,即由以13—1,4糖苷键相连的葡萄糖构成,三个相连的单糖组成其侧链:甘露糖一葡萄糖一甘露糖。
与主链相连的甘露糖通常由乙酰基修饰,侧链末端的甘露糖与丙酮酸发生缩醛反应从而被修饰,而中间的葡萄糖则被氧化为葡萄糖醛酸,分子量一般在2×10。
~2×10 D之间。
黄原胶除拥有规则的一级结构外,还拥有二级结构,经x一射线衍射和电子显微镜测定,黄原胶分子问靠氢键作用而形成规则的螺旋结构。
双螺旋结构之间依靠微弱的作用力而形成网状立体结构,这是黄原胶的三级结构,它在水溶液中以液晶形式存在¨。
2 黄原胶的性质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,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。
由其二级结构决定,黄原胶具有很强的耐酸、碱、盐、热等特性。
黄原胶的生产和应用1 前言黄原胶(Xanthangum),又称黄胶、汉生胶、黄单细胞多糖,是野油菜黄单孢杆菌(Xanthomonascampestris)以碳水化合物为主要原料,经发酵工程生产的一种作用广泛的微生物胞外多糖,简称XC。
黄原胶是50年代美国农业部北部地区研究所(NRRL)首先发现。
普通商品黄原胶是含有K、Na、Ca等盐的混合物,其它类型有:脱乙酰胺的黄原胶、丙酮酸232黄原胶和与铬盐交联的高触变性黄原胶等。
它具有如下特性:在热水和冷水中有很好的溶解性;有良好的增粘性和悬浮能力,在低浓度下具有较高的粘度;有很高的稳定性,耐酸碱、高盐环境,抗高温、低温冷冻,易生物降解,抗污染能力强,在-4~93e范围内反复加热、冷冻,其粘度基本不变;可同多种物质(酸、碱、盐、表面活性剂、生物胶等)互配,具有令人满意的兼容性;有良好的触变性(剪切稀释能力)和假塑性(恢复能力);有良好的分散作用、乳化稳定作用。
黄原胶和刺槐豆胶、瓜尔豆胶等半乳甘露聚糖配合使用时有极为显著的协同增效作用,可显著提高粘度和耐盐稳定性,达到用量少、成本低和提高使用效果的目的。
黄原胶可广泛用于食品、石油、陶瓷、纺织、印染、医药、造纸、地矿、灭火、涂料、牙膏、化妆品等20多个行业。
近年来,世界黄原胶生产国家经过不断的技术改造,其生产能力已达5万余t/a,工业级黄原胶价格在3.5万~4.5万元/t范围内波动,食品级则根据质量、供需双方情况波动幅度更大,为5万~10万元/t,从外国进口的工业级黄原胶约为6万~7万元/t,食品级则为15万元/t左右,可见黄原胶的市场广阔,前景看好,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。
2 黄原胶的生产2.1 培养基黄单孢杆菌产生黄原胶常用的培养基是:以葡萄糖、蔗糖或淀粉等为碳源,以蛋白质、鱼粉、豆粉或硝酸盐为氮源,加KH2PO4、MgSO4、CaCO3等无机盐和Fe2+、Mn2+、Zn2+等微量元素,以及生成促进剂谷氨酸、柠檬酸等。
黄原胶的生产和应用1 前言黄原胶(Xanthangum),又称黄胶、汉生胶、黄单细胞多糖,是野油菜黄单孢杆菌(Xanthomonascampestris)以碳水化合物为主要原料,经发酵工程生产的一种作用广泛的微生物胞外多糖,简称XC。
黄原胶是50年代美国农业部北部地区研究所(NRRL)首先发现。
普通商品黄原胶是含有K、Na、Ca等盐的混合物,其它类型有:脱乙酰胺的黄原胶、丙酮酸232黄原胶和与铬盐交联的高触变性黄原胶等。
它具有如下特性:在热水和冷水中有很好的溶解性;有良好的增粘性和悬浮能力,在低浓度下具有较高的粘度;有很高的稳定性,耐酸碱、高盐环境,抗高温、低温冷冻,易生物降解,抗污染能力强,在-4~93e范围内反复加热、冷冻,其粘度基本不变;可同多种物质(酸、碱、盐、表面活性剂、生物胶等)互配,具有令人满意的兼容性;有良好的触变性(剪切稀释能力)和假塑性(恢复能力);有良好的分散作用、乳化稳定作用。
黄原胶和刺槐豆胶、瓜尔豆胶等半乳甘露聚糖配合使用时有极为显著的协同增效作用,可显著提高粘度和耐盐稳定性,达到用量少、成本低和提高使用效果的目的。
黄原胶可广泛用于食品、石油、陶瓷、纺织、印染、医药、造纸、地矿、灭火、涂料、牙膏、化妆品等20多个行业。
近年来,世界黄原胶生产国家经过不断的技术改造,其生产能力已达5万余t/a,工业级黄原胶价格在3.5万~4.5万元/t范围内波动,食品级则根据质量、供需双方情况波动幅度更大,为5万~10万元/t,从外国进口的工业级黄原胶约为6万~7万元/t,食品级则为15万元/t左右,可见黄原胶的市场广阔,前景看好,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。
2 黄原胶的生产2.1 培养基黄单孢杆菌产生黄原胶常用的培养基是:以葡萄糖、蔗糖或淀粉等为碳源,以蛋白质、鱼粉、豆粉或硝酸盐为氮源,加KH2PO4、MgSO4、CaCO3等无机盐和Fe2+、Mn2+、Zn2+等微量元素,以及生成促进剂谷氨酸、柠檬酸等。
2024年黄原胶市场前景分析1. 引言黄原胶(xanthan gum)是以糖类底物为原料经发酵和提取工艺而得到的一种天然胶体物质,具有极高的粘度和稳定性,广泛应用于食品、医药、化妆品和工业等领域。
随着全球消费者对可持续性、天然和高质量产品需求的增长,黄原胶市场正迎来良好的发展机遇。
2. 市场规模分析根据市场研究数据,黄原胶市场在过去几年保持着稳定的增长趋势。
据预测,未来几年内,全球黄原胶市场规模有望进一步扩大。
这主要得益于以下几个因素:•食品工业的增长:随着人们对健康食品的追求,食品工业对天然和可持续性配料的需求不断增加。
黄原胶作为天然胶体稳定剂,具有广泛应用于食品制造中的特性,其市场需求将持续增长。
•医药行业的需求增加:黄原胶在医药行业中广泛用作缓释剂、稳定剂和增稠剂等功能性成分。
随着全球老龄化程度的加深和医疗技术的不断发展,医药行业对黄原胶的需求也在不断增加。
•化妆品市场的发展:化妆品市场对于天然、有机和可持续发展的要求日益增长。
黄原胶作为一种可持续性原料,由于其无毒、无刺激性和高稳定性的特点,在化妆品生产中有广泛的应用前景。
3. 市场竞争情况当前,黄原胶市场存在一定的竞争格局。
全球范围内有多家知名的黄原胶生产商,其中包括CP Kelco、ADM、Jungbunzlauer等。
这些公司在技术研发、生产能力和市场渠道方面具有一定的优势。
然而,随着黄原胶市场需求的增加,也吸引了更多新公司的进入。
这些新参与者可能带来一定的市场竞争压力,同时也会促使整个行业的技术创新和发展。
4. 发展机遇与挑战黄原胶市场的发展既面临着挑战,又蕴藏着机遇。
•机遇:随着全球消费者对天然、绿色和可持续性产品的不断追求,黄原胶这种天然胶体物质在各个领域具有广阔的应用前景。
同时,新兴市场对于黄原胶的需求也在不断增加,为行业发展开辟了新的增长空间。
•挑战:黄原胶市场的竞争已经越来越激烈,技术进步和产品质量的持续改进是企业长期稳定发展的关键因素。
黄原胶的生产及应用探讨综述了以玉米淀粉为原料黄原胶的生产过程,黄原胶的主要性能及其在食品、化工等行业中的应用,不断提高其经济价值。
關键词:淀粉黄原胶生产应用黄原胶,又称黄胶、汉生胶、黄单细胞多糖,是人类研究最深、商业化应用程度最高、以碳水化合物为主要原料,用野油菜黄单胞杆菌,经微生物有氧发酵制取的胞外多糖。
由于其独特的剪切稀释性质,良好的增稠性,理想的乳化稳定性,对酸、碱、热、反复冻融的高度稳定性以及对人体的完全无毒害等许多优越的特性,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。
一、黄原胶的生产1.培养基黄单孢杆菌产生黄原胶常用的培养基是:以葡萄糖、蔗糖或玉米淀粉等为碳源,以蛋白质、鱼粉、豆粉或硝酸盐为氮源,加KH2PO4、MgSO4、CaCO3等无机盐和Fe2+、Mn2+、Zn2+等微量元素,以及生成促进剂谷氨酸、柠檬酸等合成。
2.生产工艺①发酵液处理:通过使用离心、过滤、酶处理、次氯酸盐氧化、过滤及超滤浓缩等方法进行处理,除去黄原胶中的杂质与活性菌体。
②沉淀反应:用钙盐、铝盐、季铵盐或酸沉淀法制取。
③过滤沉淀物并进行洗涤。
④干燥、粉碎、筛分、成品包装。
2.1工业级黄原胶的生产提取工业级黄原胶,首先要经过灭菌处理,对活菌细胞灭杀,然后直接干燥,主要采用喷雾或滚筒干燥的方法,但是,这些方法会由于发酵液中水分含量高而加大能量的消耗,且降低成品的颜色与纯度,还增加成本;此外,还可以使用沉淀法,用钙盐、铵盐等使黄原胶发酵慢慢沉淀,见图1。
10%NaOH水溶液2%GaCI2水溶液↓ ↓ 发酵液→调PH值→盐析→过滤→干燥→粉碎→包装→成品图1钙盐沉淀法生产流程因其产品附加值低,市场用受到限制,因此国内一般发展食品级黄原胶。
2.2食品级黄原胶的生产提取食用级的黄原胶,主要采用沉淀法,通常选用醇类作为沉淀剂,比如有甲醇、乙醇、异丙醇等低级醇。
但由于醇的成本高,且可能对后期的生产与应用有影响,进而研究出采用非醇类法生产黄原胶,有效地解决了这一问题,且降低了生产成本,具体见图2。
黄原胶的性质及其在医药领域的研究熊晓兰郑媛媛(四川护理职业学院,四川成都610100)摘要:黄原胶是由野油菜黄单胞菌发酵产生的一种生物大分子多糖,因其具有安全无毒、无可降解、高稳定性及独特的流变性等优良特性,在食品、日用化工、石油、医药等领域应用广泛。
本文主要对介绍了黄原胶的性质,并对其近年来在医药领域的研究进展进行综述。
关键词:黄原胶;性质;医药Abstract:Xanthan gum is a biomacromoleculepolysaccharide produced from the fermentation of Xanthomonas campestris.It is widelyused in food,cosmetic,oil,pharmaceuticalindustryand other fieldsdue to its excellent characteristics,such as safety and nontoxici⁃ty,degradability,high stability and unique rheological property, etc.In this review,properties andresearch advances of xanthan gum in medicinehas been discussed.Keywords:Xanthan gum;property;medicine黄原胶(Xanthan gum)亦称汉生胶、三仙胶,于1950年由美国农业部北方研究室从甘蓝黑腐病野油菜黄单胞菌(Xan⁃thomonas campestris)NRRL B-1459中发现的水溶性胞外杂多糖[1]。
黄原胶分子的基本结构由重复的五糖单元组成,D-葡萄糖以β-1,4-糖苷键连接形成类纤维素结构的主链,侧链则由D-甘露糖和D-葡萄糖醛酸交替的三糖单元连接构成[2]。
黄原胶的生产及应用探讨作者:王良仓来源:《中文信息》2017年第01期摘要:综述了以玉米淀粉为原料黄原胶的生产过程,黄原胶的主要性能及其在食品、化工等行业中的应用,不断提高其经济价值。
关键词:淀粉黄原胶生产应用中图分类号:TS202.3 文献标识码:A 文章编号:1003-9082(2017)01-0107-01黄原胶,又称黄胶、汉生胶、黄单细胞多糖,是人类研究最深、商业化应用程度最高、以碳水化合物为主要原料,用野油菜黄单胞杆菌,经微生物有氧发酵制取的胞外多糖。
由于其独特的剪切稀释性质,良好的增稠性,理想的乳化稳定性,对酸、碱、热、反复冻融的高度稳定性以及对人体的完全无毒害等许多优越的特性,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。
一、黄原胶的生产1.培养基黄单孢杆菌产生黄原胶常用的培养基是:以葡萄糖、蔗糖或玉米淀粉等为碳源,以蛋白质、鱼粉、豆粉或硝酸盐为氮源,加KH2PO4、MgSO4、CaCO3等无机盐和Fe2+、Mn2+、Zn2+等微量元素,以及生成促进剂谷氨酸、柠檬酸等合成。
2.生产工艺①发酵液处理:通过使用离心、过滤、酶处理、次氯酸盐氧化、过滤及超滤浓缩等方法进行处理,除去黄原胶中的杂质与活性菌体。
②沉淀反应:用钙盐、铝盐、季铵盐或酸沉淀法制取。
③过滤沉淀物并进行洗涤。
④干燥、粉碎、筛分、成品包装。
2.1工业级黄原胶的生产提取工业级黄原胶,首先要经过灭菌处理,对活菌细胞灭杀,然后直接干燥,主要采用喷雾或滚筒干燥的方法,但是,这些方法会由于发酵液中水分含量高而加大能量的消耗,且降低成品的颜色与纯度,还增加成本;此外,还可以使用沉淀法,用钙盐、铵盐等使黄原胶发酵慢慢沉淀,见图1。
10%NaOH水溶液 2%GaCI2水溶液↓ ↓ 发酵液→调PH值→盐析→过滤→干燥→粉碎→包装→成品图1钙盐沉淀法生产流程因其产品附加值低,市场用受到限制,因此国内一般发展食品级黄原胶。
2.2食品级黄原胶的生产提取食用级的黄原胶,主要采用沉淀法,通常选用醇类作为沉淀剂,比如有甲醇、乙醇、异丙醇等低级醇。
黄原胶(Xanthan Gum)的特性、生产及应用许多微生物都分泌胞外多糖,它们或附着在细胞表面,或以不定型粘质的形式存在于胞外介质中,这些胞外多糖对于生物体间信号传递、分子识别、保护己体免受攻击、构造舒适的体外环境等方面都发挥着重要的作用。
这些分泌的多糖结构各异,其中一些有着优良的理化性质,已为人类广泛应用。
对于仍不为人类所知的绝大多数多糖,人们试图通过相关的多糖结构问的相互比较,推断出构效关系,从而人为地主动修饰、构造多糖,以满足应用的需要。
其中,黄原胶是人类研究最为透彻、商业化应用程度最高的一种。
1 黄原胶的结构黄原胶(xanthan gum)是20世纪50年代美国农业部的北方研究室(Northern Re.gional Research Laboratories,NRRL)从野油菜黄单孢菌(Xanthomonas ampestris)NRRLB一1459发现了分泌的中性水溶性多糖,又称为汉生胶。
黄原胶由五糖单位重复构成,如图1,主链与纤维素相同,即由以13—1,4糖苷键相连的葡萄糖构成,三个相连的单糖组成其侧链:甘露糖一葡萄糖一甘露糖。
与主链相连的甘露糖通常由乙酰基修饰,侧链末端的甘露糖与丙酮酸发生缩醛反应从而被修饰,而中间的葡萄糖则被氧化为葡萄糖醛酸,分子量一般在2×10。
~2×10 D之间。
黄原胶除拥有规则的一级结构外,还拥有二级结构,经x一射线衍射和电子显微镜测定,黄原胶分子问靠氢键作用而形成规则的螺旋结构。
双螺旋结构之间依靠微弱的作用力而形成网状立体结构,这是黄原胶的三级结构,它在水溶液中以液晶形式存在。
2 黄原胶的性质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,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。
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)。
黄原胶结构、性能及其应用的研究一、本文概述黄原胶,作为一种独特的微生物多糖,自被发现以来,就因其出色的稳定性和增稠性而在多个领域中得到了广泛的应用。
本文旨在对黄原胶的结构、性能及其应用进行深入的探讨和研究。
我们将首先详细解析黄原胶的分子结构,理解其独特的物理化学性质。
接着,我们将进一步探讨黄原胶在各种应用场景中的表现,包括其在食品、化妆品、医药和石油工业等领域的应用。
我们还将关注黄原胶的改性研究,以期通过改进其性能,扩大其应用范围,满足更多领域的需求。
我们还将对黄原胶的未来发展前景进行展望,以期能够为相关领域的科研工作者和工业生产者提供有价值的参考和启示。
二、黄原胶的结构黄原胶,又称为汉生胶,是一种由微生物发酵产生的多糖类食品原料。
其独特的结构赋予了它一系列优异的性能,使其在食品、医药、石油、化妆品等多个领域得到了广泛的应用。
黄原胶的分子结构主要由D-葡萄糖、D-甘露糖和D-半乳糖以2:2:1的比例构成,形成一种复杂的线性多糖结构。
其分子链上含有多种官能团,如羟基、羧基等,这些官能团的存在使得黄原胶具有良好的水溶性和稳定性。
黄原胶分子链之间还存在着大量的氢键和范德华力,使得其在水溶液中形成高度纠缠的三维网络结构。
黄原胶的这种特殊结构使得它在水溶液中表现出极高的粘度和增稠性。
黄原胶还具有良好的稳定性、耐酸碱性、耐盐性以及独特的流变性等特性。
这些性能使得黄原胶在食品工业中可以作为增稠剂、稳定剂、悬浮剂等使用;在医药领域,黄原胶可以作为药物载体、控释剂等使用;在石油工业中,黄原胶可以作为钻井液稳定剂、驱油剂等使用;在化妆品领域,黄原胶可以作为保湿剂、增稠剂等使用。
黄原胶的结构是其优异性能的基础,这使得黄原胶在众多领域都具有广阔的应用前景。
随着科学技术的不断发展,黄原胶的结构和性能还将得到更深入的研究和开发,其在各个领域的应用也将更加广泛和深入。
三、黄原胶的性能黄原胶作为一种独特的生物高分子,具有一系列出色的性能,这些性能使得黄原胶在众多领域有着广泛的应用前景。
1.黄原胶的简介黄原胶,又称黄胶、汉生胶,是一种自然多糖和重要的生物高聚物,由甘蓝黑腐病野油菜黄单胞菌以碳水化合物为主要原料,经好氧发酵生物工程技术产生的。
黄原胶可以溶于冷水和热水中,具有高粘度,高耐酸、碱、盐特性、高耐热稳定性、悬浮性、触变性等,常被用作增稠剂、乳化剂、悬浮剂、稳定剂,具有广阔的市场前景,广泛应用于日用化工、食品、医药、采油、纺织、陶瓷、印染等领域。
3.黄原胶的应用3.1黄原胶在日用化学工业中的应用3.1.1在化妆品行业中的应用黄原胶在化妆品行业中的最重要用途是用于牙膏。
其优良的剪切稀化流动行为使牙膏易于从管中挤出和泵送分装。
黄原胶是所有类型牙膏的优良结合剂,其易于水化、优秀的酶稳定性可生产出均匀稳定的产品,并改良产品的延展成条性。
对护肤霜和乳液,黄原胶提供优良的稳定性。
黄原胶静置时的高粘度有利于个人护理产品中均匀分散油相的稳定,擦用时的剪切变稀性质则提供了良好的润滑和爽肤作用[10]。
抗氧化剂抗坏血酸,因为能促进胶原蛋白合成,预防老化,减少细纹、淡化黑色素常用于护肤类化妆品中,但是为了把有效成分运送到特定位置必须选用合适的运送体系,这时在o/w 的微乳化体系中加入少量黄原胶作为增稠剂可以起到很好的效果[11]。
黄原胶还可以作为遮光剂用于防晒类护肤品中,使皮肤免受紫外线的伤害[12]。
另外黄原胶也可以作为增稠剂在低pH值和高电解质存在的条件下用于美白化妆品中[13]。
黄原胶用于眼影中可以使眼影具有流体结构,良好的稳定性,更重要的是可以让眼影在45℃的条件下保存两个月[14]。
洗涤香波由于易于使用,和在头发上易于扩散而被人们广泛接受。
但是,当洗发香波里含有小尺寸颗粒活性成分时,这些颗粒的悬浮和沉积就会带来各种问题。
这时如果加入少许黄原胶就可以改良香波的流动性质,悬浮不溶性色素和药用成分,产生稳定、丰富、细腻的奶油状泡沫,而且在广范围pH值内与表面活性剂及其他添加剂有协同相互作用[15]。
发酵法在黄原胶生产中的应用作者:食工0802 陈贝莉 0810100227 指导老师:蒋予箭摘要:本文对黄原胶作了简单的介绍,指出其在食品工业中的应用。
着重讨论了发酵法生产黄原胶,从菌种的选取及保存、发酵工艺、提取工艺三个方面介绍黄原胶的生产工艺,在发酵工艺中着重介绍固体发酵法和两步发酵法,并说明黄原胶发酵工艺的影响因素,使黄原胶生产过程中可以从这几个方面进行工艺优化,提高黄原胶的产量及质量。
关键字:黄原胶、固体发酵法、两步发酵法、影响因素、发酵工艺正文:1.前言黄原胶应用范围很广,目前世界上食品工业应用占60%,石油及其它工业占40%。
黄原胶在食品工业中是理想的增稠剂、乳化剂、成型剂,在某些苟刻条件下(如pH3— 9,温度80—130℃),它的性能基本稳定,比明胶、CMC、海藻胶、果胶等优越。
黄原胶另一个大市场是石油工业,黄原胶在增粘、增稠、抗盐、抗污染能力远比其它聚台物强,尤其在海洋、海滩、高卤层和永冻土层钻井,黄原胶用于泥浆处理、完井液和三次采油等方面效果显著,对加快钻井速度、防止油井坍塌、保护油气田、防止井喷、大幅度提高采油率等方面都有明显的作用。
黄原胶在其它行业中也有广大的市场。
用它作为釉浆悬浮剂和粘结剂.被称为陶瓷工业的重大技术革新。
对于具有如此重要作用的黄原胶,我国黄原胶的还存在许多影响和制约因素。
本文着重阐述了黄原胶对于食品的应用、黄原胶的生产工艺及黄原胶生产工艺中影响因素的控制。
2. 黄原胶的特性简介黄原胶是一种高分子杂多糖,即由以13—1,4糖苷键相连的葡萄糖构成,三个相连的单糖组成其侧链:甘露糖一葡萄糖一甘露糖。
与主链相连的甘露糖通常由乙酰基修饰,侧链末端的甘露糖与丙酮酸发生缩醛反应从而被修饰,而中间的葡萄糖则被氧化为葡萄糖醛酸,分子量一般在2×10^6~50×10^6u之间。
黄原胶这种独特的分子结构和双螺旋体的分子体态,使得黄原胶具有优异的性能和广泛的用途。
黄原胶的结构、性能与应用黄原胶是一种多糖化合物,由葡萄糖基单元连接而成,呈现出细长丝状结构,具有高度的缠绕性。
其分子量范围在-之间,具有广泛的应用前景。
本文将详细介绍黄原胶的结构、性能及其应用领域。
黄原胶是由葡萄糖基单元通过β-1,4糖苷键连接而成的多糖化合物,具有一个完整的糖基结构。
其分子结构中包含有多个羟基和氨基等极性基团,这些基团的存在使得黄原胶具有很好的水溶性和离子交换能力。
黄原胶具有出色的热稳定性,能够在高温下保持稳定,不被分解。
其热稳定性主要归功于其分子结构中的葡萄糖单元之间的脱水缩合作用,这种作用使得黄原胶在高温下不易变性。
黄原胶具有很好的化学稳定性,可以抵抗多种化学试剂的侵蚀。
它能够耐酸、耐碱,并且对氧化剂、还原剂等化学物质也具有较好的稳定性。
黄原胶具有较好的机械性能,能够承受一定的机械压力和摩擦力。
其细长丝状结构和高度缠绕性使得黄原胶在受力情况下不易断裂。
黄原胶具有很好的保水性和持水性,可以与水形成氢键,阻止水分流失。
这种性能使得黄原胶在食品、化妆品和制药等领域得到广泛应用。
在食品领域,黄原胶被用作乳化剂、稳定剂和增稠剂等。
它能够提高食品的口感和稳定性,延长食品的保质期。
例如,在冰淇淋、蛋糕和面包等食品中添加黄原胶可以提高食品的口感和稳定性。
在化妆品领域,黄原胶被用作保湿剂、粘合剂和悬浮剂等。
它能够提高化妆品的保湿效果,使化妆品的质地更加细腻,同时还能增强其稳定性。
例如,在面膜、眼霜和指甲油等化妆品中添加黄原胶可以提高其保湿效果和稳定性。
在制药领域,黄原胶被用作药物传输的载体和添加剂等。
它能够提高药物的生物利用度,促进药物在体内的吸收和分布。
例如,在止咳药、抗生素等药品中添加黄原胶可以提高药物的生物利用度,提高药效。
黄原胶作为一种多糖化合物,具有优异的结构和性能特点,使其在多个领域得到广泛应用。
未来随着科技的不断进步,黄原胶的应用前景将更加广阔,有望在更多领域发挥重要作用。
本文将介绍黄原胶的性质、制备方法及其在日用化学工业中的应用。
食品级药用级黄原胶的应用及性能特点黄原胶(Xanthangum,音译作三仙胶),俗称玉米糖胶、汉生胶,是一种糖类,经由野油菜黄单孢菌发酵产生的复合多糖体,通常经由玉米淀粉制造。
黄原胶是白色或浅黄色的粉末,具有优良的增稠性、悬浮性、乳化性和水溶性,并具有良好的热、酸碱稳定性,多用于食品加工时的增稠剂、乳化安靖剂。
黄原胶易溶于冷、热水中,溶液中性,耐冻结和解冻。
黄原胶遇水分散、乳化变成稳定的亲水性粘稠胶体。
依据《食品添加剂使用卫生标准》(GB2760—1996)中规定:黄原胶可用于饮料;面包、乳制品、肉制品、果酱、果冻、花色酱汁,面条、糕点、饼干、起酥油、速溶咖啡、鱼制品、雪糕、冰棍、冰淇淋。
黄原胶在食品工业中是增稠剂、乳化剂和成型剂,用途极为广泛。
黄原胶应用(1)黄原胶用于焙烤食品(面包、蛋糕等)可提高焙烤食品在焙烤和贮存时期的保水性和松软性以改善焙烤食品的口感和延长货架期;(2)在肉制品中黄原胶起到嫩化和提高持水性的作用;(3)在冷冻食品中有增稠、稳定食品结构的作用;(4)在果酱中加入黄原胶,可以改善口感和持水性,提高产品的质量;(5)用于饮料可以起到增稠、悬浮作用,使口感滑爽、风味自然;(6)在冰激凌和乳制品中使用黄原胶(与瓜尔胶、槐豆胶复配使用),可使制品稳定;(7)黄原胶与卡拉胶、槐豆胶等复配也常用于果冻和糖果加工中。
黄原胶特点性能01悬浮性和乳化性黄原胶对不溶性固体和油滴具有良好的悬浮作用。
黄原胶溶胶分子能形成超结合带状的螺旋共聚体,构成脆弱的仿佛胶的网状结构,所以能够支持固体颗粒、液滴和气泡的形态,显示出很强的乳化稳定作用和高悬浮本领。
02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,可省去繁杂的加工过程,使用便利。
但由于它有强的亲水性,假如直接加入水小而搅拌不充足,外层吸水膨胀成胶团,会阻拦水分进入里层,从而影响作用的发挥,因此必须注意正确使用。
黄原胶干粉或与盐、糖等干粉辅料拌匀后缓促加入正在搅拌的水喂,制成溶液使用。
以甘油为底物发酵生产黄原胶及其特性和应用研究
黄原胶的安全性、稳定性、悬浮性、乳化性、假塑性和增稠性使其作为一种
工业味精”被应用于食品、医药、纺织、农业和石油开采等众多领域。
黄原胶生产以玉米淀粉为主要原料, 随着全球人口不断增加和世界范围内粮食短缺, 国内外许多学者都在研究采用工农业产品副产物来代替玉米淀粉实现黄原胶生产。
甘油是生物柴油酯交换生产过程中不可避免的一种副产物,随着生物柴油产
业的发展而产量巨大。
微生物转化法条件温和、简单、易操作等特点,使甘油在
发酵领域的应用受到广泛关注。
如果甘油可以被用于黄原胶生产, 将为缓解全球粮食危机做出巨大贡献。
本文以Xanthomonas campestris NRRLB-1459为出发菌株,经驯化得到了一株可以
利用甘油发酵生产黄原胶的驯化株X.campestris CCTCC M2015714,且首次从基
因水平对野油菜黄单胞菌中与黄原胶合成相关的甘油代谢基因进行了研究。
经继续驯化,驯化株对甘油耐受能力提高到了100 g • L1,并采用多阶段控
制流加甘油发酵策略,使黄原胶产量(33.9 g • L-1)和发酵周期(60 h)与当前以淀
粉为原料黄原胶工业生产水平相当。
同时, 对驯化株以甘油为底物发酵得到黄原胶的分子特性、结构特征、流变学特性和潜在应用进行了研究。
主要研究结果如下:⑴ 以X.campestris NRRLB-1459为出发菌,经驯化得到
了一株可以利用甘油发酵生产黄原胶的优良菌株X.campestris CCTCC M2015714。
采用RT-PCM驯化株和原始菌中甘油代谢相关基因研究发现:原始菌中甘油代
谢相关基因(glp F 、glp K 、glp D 和fbp) 相对转录水平均为 1.0, 而驯化株中相
关基因相对转录水平均高于1.0,依次为:glp D(4.76)>glp F(3.36)>glp
K(3.05)>fbp(2.53), 说明甘油代谢相关基因的增强表达是驯化株能够利用甘油生长并合成黄原胶的可能原因。
通过在培养基中添加5 g • L-1蔗糖或葡萄糖做启动物质,X.campestris
CCTCC M201571菌体生长时间从36 h缩短至24 h,黄原胶产量从11.0 g - L-1
增加到12.5 g • L-1。
此外,实验所用粗甘油中钠盐、甲醇、灰分等杂质对
X.cam pestris CCTCC M2015714生产性能基本无影响。
⑵经继续驯化,X.campestris CCTCC M2015714对甘油耐受能力提高到了100g • L-1,且其体内甘油代谢相关基因的表达进一步增强,依次为glp
D(8.56)>glp F(7.73)>glp K(6.48)>fbp(5.31) 。
采用多阶段控制流加甘油发酵策略:低的初始甘油浓度(40g • L1)、变搅拌转速和变通气量(0~24 h,0.5 vvm和200 rpm;24~60 h,1.0 vvm和400 rpm)以及变速流加甘油(24~34 h,3 g • L-1 • h-
1;34~44 h,2 g • L-1 - h-1;44~54 h,1g - L-1 • h-1),不仅解除了底物
浓度对驯化株生长抑制,还维持了黄原胶合成过程中高C/N,使黄原胶产量达到33.9 g • L1,发酵周期缩短为60 h,这一生产能力与当前以淀粉为原料黄原胶工
业生产水平相当,且33.9 g • L-1是目前报道以甘油为底物发酵生产黄原胶的最
高产量。
(3)X.campestris CCTCC M2015714 以甘油为底物发酵得到的胞外多糖中只含有葡萄糖、甘露糖和葡萄糖醛酸, 且三种单糖摩尔比为 2.0:1.65:1.0, 这一比例与商品级黄原胶(2.0:1.85:1.0) 十分接近。
此外,甘油产胞外多糖的红外光谱
和核磁共振图谱与商品级黄原胶相吻合。
上述结果说明驯化株以甘油为底物发酵得到的胞外多糖是黄原胶。
新型黄原胶分子量(3.0 X 106 Da)是商品级黄原胶(6.4 X 106 Da)—半左右,1.0%(w/v)新型
黄原胶溶液稠度系数(1.7958) 不足商品级黄原胶(21.0842) 十分之一,但其流态特性指数(0.235) 小于 1.0, 说明其仍是假塑性流体。
原子力显微镜结果显示:新型黄原胶在水中形成不连续、间断结构,而商品级
黄原胶在水中形成蜂窝形网状结构。
同时, 扫描电子显微镜和差示量热扫描仪结果显示:新型黄原胶空间结构纤细且松散, 而商品级黄原胶空间结构致密、杆状。
(4) 新型黄原胶的低粘度可以提高发酵液中色素、菌体细胞和不溶性杂质等去除率而提高透明性, 新型黄原胶透光率达到95%,商品级黄原胶透光率为80%左
右;新型黄原胶的低粘度和低分子量可以加速水分子与其结合速度,使其水化速
率快于商品级黄原胶; 新型黄原胶与商品级黄原胶溶液粘度随胶浓度增加而增大且两者均对P H、温度和盐稳定;当盐浓度低于0.5 g • L-1时,新型黄原胶的低
粘度和低分子量使盐离子可以通过中和黄原胶侧链上羧基所带负电荷,减小黄原
胶分子间静电排斥作用而增大溶液粘度, 且二价盐离子还可在黄原胶分子间形成
盐桥”而使溶液粘度增大效果强于一价盐离子;新型黄原胶的丙酮酸含量(5.2%)
高于商品级黄原胶(4.1%),这使新型黄原胶在-20 C反复冻融处理过程中分子间
交联作用增强而增大溶液粘度,且冻融处理3次之后溶液粘度趋于稳定。
(5)新型
黄原胶的低粘度可以增加在食品中添加量, 使其成为一种具有潜在作为膳食纤维功能可能性的微生物多糖。
对新型黄原胶潜在应用研究发现: 新型黄原胶对不饱和脂肪和饱和脂肪吸附量为2.15 ± 0.26 g • g-1 和 2.08 ± 0.21 g - g-1;阳离子交换能力 1.15 ± 0.08 mmol・g-1;在1 h时间内对CuCd和Pb三种重金属离子吸附去除率均超过50%,4 h时吸附去除效果达到75%对胆固醇最大吸附量为12.36 mg • g-1(p H 2.0)和11.72 mg- g-1(p H 7.0);对胆酸钠吸附量与胆酸钠浓度之间存在一种动态平衡
对亚硝酸根离子吸附去除率分别为80%(p H 2.0) 和60%(p H 7.0); 同时,可以有效延缓葡萄糖在水中运行速率和淀粉水解速率, 并维持淀粉溶液粘度; 最后, 新型黄原胶与可溶性低聚果糖和水不溶性大豆拉丝蛋白均可良好复配。