水溶性优良增稠剂-黄原胶
黄原胶是一种微生物多糖，亦称黄单胞多糖，也称汉生胶。黄原胶是国际上新近发展起来的一种新型发酵产品。英文名称为Xanthan Gum商品名有Kelzan（工业级，美国）、Keltrol （食品级，美国）、Xc-Polymer（石油用）等。黄原胶是以淀粉为主要原料，经微生物发酵及一系列生化过程，最终得到的一种生物高聚物。其主要成分为葡萄糖、甘露糖、葡萄糖醛酸等。分子量达数百万。它具有突出的高粘性和水溶性，独特的流变学特性，优良的温度稳定性和PH稳定性，令人满意的兼容性。
1. 黄原胶的结构
黄原胶分子由D-葡萄糖、D-甘露糖、D-葡萄糖醛酸、乙酸和丙酮酸构成的“五糖重复单元”结构聚合体，分子量在2×106～20×106之间[2]，所含乙酸和丙酮酸的比例取决于菌株和后发酵条件。黄原胶聚合物骨架结构类似于纤维素，但是黄原胶的独特性质在于每隔一个单元上存在的由甘露糖醋酸盐、终端甘露糖单元以及两者之间的一个葡萄糖醛酸盐组成的三糖侧链。侧链上的葡萄糖醛酸和丙酮酸群赋予了黄原胶负电荷。带负电荷的侧链之间以及侧链与聚合物骨架之间的相互作用决定了黄原胶溶液的优良性质。黄原胶高级结构是侧链和主链间通过氢键维系形成螺旋和多重螺旋。黄原胶的二级结构是侧链绕主链骨架反向缠绕，通过氢键维系形成棒状双螺旋结构。黄原胶的三级结构是棒状双螺旋结构间靠微弱的非极性共价键结合形成的螺旋复合体。
在低离子强度或高温溶液中，由于带负电荷侧链间的彼此相互排斥作用，黄原胶链形成一种盘旋结构。然而即使电解质浓度的少量增加也会减少侧链间的静电排斥，使得侧链和氢键盘绕在聚合物骨架上，聚合物链伸展成为相对僵硬的螺旋状杆。随着电解质浓度的增加，这种杆状结构在高温和高浓度的状态下也能稳定存在。在离子强度高于0.15mol/L 时，此结构可维持至100℃而不受影响。
一般水溶性聚合物骨架被化学药品或酶攻击、切断后，会丧失其增稠能力。而在黄原胶溶液中，聚合物骨架周围缠绕的侧链使它免于被攻击，所以黄原胶对化学药品和酶攻击的降解具有良好的抵抗性。
2.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[3]。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[4]。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。具体表现为：
2.1 悬浮性和乳化性
黄原胶因为具有显著的增加体系粘度和形成弱凝胶结构的特点而经常被使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[5]等的研究发现，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。
2.2 水溶性
黄原胶在水中能快速溶解，有很好的水溶性。特别是在冷水中也能溶解，可省去繁杂的加热过程，使用方便。
2.3 流变性
即触变或假塑性，黄原胶的水溶液，在受到剪切作用时，粘度急剧下降，且剪切速度越高，粘度下降越快，如6r/min时质量分数为0.3％的黄原胶粘度为1300 mPa.s,而60r/min 时它的粘度仅为400 mPa.s,还不到原来的三分之一，当剪切力消除时，则立即恢复原有的粘度。剪切力和粘度的关系是完全可塑的[7]。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[8]。
2.4 热稳定性
一般的多糖因加热会发生粘度变化，但黄原胶的水溶液在10～80℃之间粘度几乎没有变化，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粘度。黄原胶溶液在一定的温度范围内（－4～93℃）反复加热冷冻，其粘度几乎不受影响[4]。
2.5 酸碱稳定性
黄原胶溶液对酸碱十分稳定，在酸性和碱性条件下都可以使用。黄原胶溶液在pH 2～12 之间粘度几乎保持不变。虽然当pH值等于或大于9时，黄原胶会逐渐脱去乙酰基，而在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粘度影响都很小[2]。即黄原胶溶液在pH2～12范围内粘度比较稳定，所以对于含高浓度酸和碱的混合物，黄原胶是一个很好的选择。
2.6 酶稳定性
通常的微生物酶类或工业酶类，如蛋白酶、纤维素酶、果胶酶、淀粉酶对黄原胶没有作用[9]。
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[10]。
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]。就有专利报道了用黄原胶改善去屑香波里硫化硒的沉积性[16],稳定香波里分散、不溶、非挥发的硅树脂相[17]。
经过热处理后的黄原胶作为固定剂用于头发化妆品中比其他固定剂具有更多的优点，包括流变改进、突出的硬度，光泽等[18]。
3.1.2 在其他日化工业中的应用
表面活性剂和高聚物的混合体系在很多方面都有潜在的应用价值，无论是阴离子、阳离子和非离子表面活性剂在溶液中都可以和水溶性高聚物交联，而且交联作用很大程度上取决
