黃原膠的流變特性及其在食品工業(yè)中的應(yīng)用

1、現(xiàn)代食品科技 Modern Food Science and Technology Vol.22 No.4(總 90 文章篇號(hào):1007-2764(200604-0274-091 黃原膠的流變特性及其在食品工業(yè)中的應(yīng)用 賴富饒，吳暉，牛晨艷，黃巍峰 (華南理工大學(xué)輕工與食品學(xué)院，廣東廣州 510640 摘要：黃原膠是一種廣泛應(yīng)用與食品、化工等領(lǐng)域的微生物多糖，本論文主要論述了黃原膠的分子結(jié)構(gòu)、流變性質(zhì)及其在食品 工業(yè)中的應(yīng)用。 關(guān)鍵詞：黃原膠；流變性質(zhì)；應(yīng)用 Rheological Property of Xanthan gum and Its Application in Food Indu

2、stry Lai Fu-rao, Wu Hui, Niu Chen-yan, Huang Wei-feng (College of Food Science and Light Industry, SCUT, Guangzhou 510640, China Abstract: Xanthan gum is one of microbial polysaccharides which were widely used in food Industry and chemical industry. This article introduces the molecular structure, r

3、heological property, and the application of Xanthan gum in food industry. Keywords: Xanthan gum; Rheological property; Application 黃原膠(Xanthan gum，又稱黃膠、漢生膠，是野 油菜黃單胞桿菌(Xanthomonas campestris以碳水化合 物為主要原料，經(jīng)發(fā)酵工程生產(chǎn)的一種用途廣泛的微 生物胞外酸性雜多糖1，簡(jiǎn)稱 XC。 黃原膠是上世紀(jì) 50 年代美國(guó)農(nóng)業(yè)部北部地區(qū)研 究所（NRRL）首先發(fā)現(xiàn)的。1960 年美國(guó) Kelco 公司 進(jìn)行小型試驗(yàn)，

4、 1961 年進(jìn)行半工業(yè)化生產(chǎn)， 1969 年得 2 到美國(guó) FDA 的認(rèn)可 ， 開(kāi)始出售食品級(jí)黃原膠， 此后， 法國(guó)和日本亦先后開(kāi)始生產(chǎn)黃原膠， 1979 年全世界黃 3 原膠年產(chǎn)量已達(dá)到 18000t 。 黃原膠具有獨(dú)特的流變性、良好的水溶性、對(duì)熱 及酸堿的穩(wěn)定性、與多種鹽類有良好的相容性，作為 增稠劑、懸浮劑、乳化劑、穩(wěn)定劑，可廣泛應(yīng)用于食 品、石油、醫(yī)藥等 20 多個(gè)行業(yè)，是目前世界上生產(chǎn)規(guī) 模最大且用途極為廣泛的微生物多糖。 1 黃原膠的結(jié)構(gòu) 黃原膠分子是由 D-葡萄糖、 D-甘露糖、 D-葡萄糖 醛酸、乙?；捅針?gòu)成的“五糖重復(fù)單元”機(jī)構(gòu) 聚合體，相對(duì)分子質(zhì)量在 2106510

5、7 之間。它的 一級(jí)結(jié)構(gòu)是由(14鍵連接的葡萄糖基主鏈與三糖 單位的側(cè)鏈組成；其側(cè)鏈由 D-甘露糖和 D-葡萄糖醛 酸交替連接而成，分子比例為 2：1；接于 C3 位上由 脫水葡萄糖單位交替形成的三糖側(cè)鏈， 消除了如同收稿日期：2006-03-29 作者簡(jiǎn)介：賴富饒，碩士研究生，研究方向糧食、油脂及植物蛋白工程 纖維素一樣的無(wú)分枝葡萄糖聚合物聯(lián)結(jié)的、高度有序 、 的典型不溶性結(jié)晶的特征1 4。 C6 位置帶有乙酰基 在 的 D-廿露糖以(13鍵與主鏈連接。在側(cè)鏈末端的 D-廿露糖殘基上以縮醛形式帶有丙酮酸5。這種在兩 個(gè)甘露糖基之間有部分葡萄糖醛酸所構(gòu)成的側(cè)鏈，在 黃原膠的獨(dú)特性質(zhì)中，尤其是對(duì)

6、酶、酸和堿的穩(wěn)定性 以及假塑性，起著重要的作用6。 黃原膠的高級(jí)結(jié)構(gòu)是側(cè)鏈和主鏈間通過(guò)氫鍵維系 形成螺旋和多重螺旋。黃原膠的二級(jí)結(jié)構(gòu)是側(cè)鏈繞主 鏈骨架反向纏繞， 通過(guò)氫鍵維系形成棒狀雙螺旋結(jié)構(gòu)； 黃原膠的三級(jí)結(jié)構(gòu)是棒狀雙螺旋結(jié)構(gòu)間靠微弱的非極 性共價(jià)鍵結(jié)合形成的螺旋復(fù)合體7-9。 這種有趣的結(jié)構(gòu) 一方面使主鏈免遭酸、堿、生物酶等其它分子的破壞 作用,保持黃原膠溶液的粘度不易受酸、堿影響，抗生 物降解；另一方面，該結(jié)構(gòu)狀態(tài)又使其一定濃度的水 、 溶液呈現(xiàn)溶致液晶的現(xiàn)象9 10。 無(wú)規(guī)線團(tuán) 棒狀雙螺旋結(jié)構(gòu) 雙螺旋網(wǎng)狀聚合體 圖 1 黃原膠的聚集態(tài)結(jié)構(gòu) 黃原膠的結(jié)構(gòu)和構(gòu)象，決定著其溶液的特殊性 27

7、4 現(xiàn)代食品科技 Modern Food Science and Technology Vol.22 No.4(總 90 合物粘度較之其中的任何一種單獨(dú)存在時(shí)，粘度都明 顯增加18。 當(dāng)黃原膠在較低溫度（40）溶解時(shí)，呈規(guī)則 的螺旋現(xiàn)象，與不規(guī)則構(gòu)象相比，與半乳甘露聚糖間 的膠連作用更強(qiáng)19。而由于半乳甘露聚糖溶液的性質(zhì) 在受到溫度的影響下，相互作用可以得到粘度更高的 混合物。 3 黃原膠在食品中的應(yīng)用 11,20 參考文獻(xiàn) 1 Carcia-Ochoa F. et al. Xanthan gum:Production, Recovery, and PropertiesJ. Biotechno

8、logy Advances. 2000,18:549-579 2 3 刁虎欣.黃原膠簡(jiǎn)介J.食品與發(fā)酵工業(yè),1987,(1:63-71 陳玉銘.黃 （單胞菌） 膠生產(chǎn)工藝研究發(fā)酵工藝研究J. 江蘇食品與發(fā)酵,1988,(4:1-6 4 Barbara Katzbauer. Properties and applications of xanthan gumJ. Polymer Degradation and Stability. 1998, (59:81-84 5 Sandford PA. et al. In:Aspinall GO, editor. The Polysaccharides.

9、Prague: Academia Press,1983. 6 Min-Ho Oh et al. Rheological Evidence for the 黃原膠以其獨(dú)一無(wú)二的理化性能在食品工業(yè)中作 為增稠劑、懸浮劑、乳化劑和穩(wěn)定劑等使用。 黃原膠作為蛋糕的品質(zhì)改良劑，可以增大蛋糕的 體積，改善蛋糕的結(jié)構(gòu)，使蛋糕的孔隙大小均勻，富 有彈性，并延遲老化,延長(zhǎng)蛋糕的貨架壽命。 奶油制品、乳制品中添加少量黃原膠，可使產(chǎn)品 結(jié)構(gòu)堅(jiān)實(shí)，易切片，更易于香味釋放，口感細(xì)膩清爽。 加入啤酒中可使其產(chǎn)泡效果更佳。 加入 2.0g/L 黃原膠于焙烤食品中，可保護(hù)食品的 濕度，抑制其脫水收縮，延長(zhǎng)貯存期。 用于果凍，

10、黃原膠賦予其軟膠狀態(tài)，加工填充物 時(shí)，可使果凍的粘度降低從而節(jié)省動(dòng)力并易于加工。 在加工淀粉軟糖和蜜餞果脯等配方中加入 0.5g/L 的黃原膠和槐豆膠，能夠改進(jìn)加工性能，大大縮短加 工時(shí)間,，含有 0.5g/L7.5g/L 黃原膠的巧克力液體糖 果，貯藏穩(wěn)定性大為提高。 方便面中加入黃原膠， 可提高加工過(guò)程的成品率， 減少產(chǎn)品斷碎干裂，改善口感。 此外，黃原膠還廣泛用于罐頭、火腿腸、餅干點(diǎn) 心和肉制品等產(chǎn)品中。 4 發(fā)展前景 我國(guó)對(duì)黃原膠的開(kāi)發(fā)研究始于 1960 年代，雖然 起步較晚， 但我國(guó)科技工作者依靠自己的智慧和力量， 在無(wú)任何資料供借的情況下，毅然從自然界中篩選出 黃原膠生產(chǎn)菌株，并研

11、制開(kāi)發(fā)出高附加值產(chǎn)品黃原 膠， 并于 1980 年代投入商業(yè)化生產(chǎn)。 90 年代中期， 至 我國(guó)的黃原膠生產(chǎn)開(kāi)發(fā)已經(jīng)初具規(guī)模。由于開(kāi)發(fā)研究 較晚， 致使我國(guó)在黃原膠的應(yīng)用領(lǐng)域開(kāi)發(fā)研究則更遲。 使國(guó)內(nèi)生產(chǎn)廠家不能根據(jù)用戶需求生產(chǎn)不同規(guī)格的黃 原膠。究于這些方面的原因，黃原膠在我國(guó)有著非常 廣闊的前景，不僅在黃原膠原料篩選方面有著巨大的 潛力， 在黃原膠的應(yīng)用方面同樣具有不可估量的前景。 不僅僅應(yīng)用于食品、日用化工等方面，還可以嘗試向 其他領(lǐng)域擴(kuò)展。 276 Silica-Mediated Gelation of Xanthan GumJ. Journal of Colloid and Inter

12、face Science, 1999, (216:320-328 7 Moorhouse R, Walkinsham M D, Arnott S. ACS Symp Ser, 1977, 45:9 8 崔孟忠等，生物高分子黃原膠的性能、應(yīng)用于功能化J. 高分子通報(bào),2003,6(3:23-28 9 Maret G, Miles M, Riando M. Polym Bulletin, 1981, (4: 291 297 10 Salamone J G, Clough S B, Salamone A B, et al. SPEJ Soc, Pet Eng J,1982,22(4:55 11 胡國(guó)

13、華.功能性食品膠M.化學(xué)工業(yè)出版社.2004 12 J. Higiro. et al. Rheological study of xanthan and locust bean gum interaction in dilute solutionJ.Food Research International 2006, (39:165-175 13 雷鳴等.黃原膠在低濃度時(shí)的流變特性及影響因素研究J. 食品科學(xué),2000,21(12: 16-18 14 吉武科,李振平.黃原膠的應(yīng)用與發(fā)展前景J.中國(guó)食品添 加劑,1994,(4:27-30 15 麻建國(guó)等.黃原膠對(duì) O/W 乳狀液穩(wěn)定性的影響J.食品與 發(fā)酵工業(yè),1997,(1:26-33 16 R. A. Speer and M. A. Tung. Concentration and temperature dependence of flow behavior of xanthan gum dispersions J .Journal of Food Science.1986,51(1:96-98 17 Kang K S, Pettit D J . Industrial gums, New