黃原膠是由D一葡萄糖、D一甘露糖、D一葡萄糖醛酸、乙酸和丙酮酸構成的五糖重復單位。其中葡萄糖、甘露糖、葡萄糖醛酸摩爾比為2.8：3.0：2.0。

 

　　黃原膠是由含有糖類(如葡萄糖、蔗糖、淀粉、水解淀粉等)的發酵培養基，在適宜的氮源、磷酸氫二鉀和適量的微量元素存在下，由野油菜黃單胞菌菌株作用，進行發酵，再經后提取、干燥、粉碎等工序制得。

 

　　黃原膠無味、無臭、無毒、食用安全，易溶于水。在水溶液中呈現多聚陰離子，具有獨特的理化性質。在工業生產中主要作為增稠劑，也可以作為懸浮劑、乳化劑、穩定劑。

 

　　到目前為止，黃原膠被認為是國際上性能最優越的生物膠，被大量應用在食品、果汁、飲料、飼料、化妝、醫藥、陶瓷、消防、石油等行業，其市場增長潛力超過所有的親水性膠。本文綜述了黃原膠的結構、性質和生產，敘述了黃原膠在食品行業中的應用。

 

一、結構

 

　　黃原膠是淡白色或淺米黃色粉末，由五糖單位重復構成，其主鏈與纖維素相同，即由以β-1，4糖苷鍵相連的葡萄糖構成，三個相連的單糖組成其側鏈：甘露糖一葡萄糖一甘露糖。與主鏈相連的甘露糖通常由乙酰基修飾，側鏈末端的甘露糖與丙酮酸發生縮醛反應從而被修飾，而中間的葡萄糖則被氧化為葡萄糖醛酸。

 

　　黃原膠除擁有規則的一級結構外，還擁有二級結構，經X一射線衍射和電子顯微鏡測定，黃原膠分子間靠氫鍵作用而形成規則的螺旋結構。雙螺旋結構之間依靠微弱的作用力而形成網狀立體結構，這是黃原膠的三級結構，它在水溶液中以液晶形式存在。

 

二、性質

 

　　黃原膠被譽為“工業味精”，是目前世界上生產規模最大且用途最廣泛的微生物多糖。其主要有以下性質。

 

　　(1)黃原膠無味、無臭、適用安全性強，粘度高，1％水溶液粘度相當于明膠的100倍，從而可作為良好的增稠和穩定劑。

 

　　(2)獨特的流變性，在剪切作用下，溶液的粘度會迅速下降，一旦剪切作用解除，溶液的粘度會立即恢復，這種特性賦予食品如冰淇淋、火腿腸、果汁和植物蛋白型飲料、焙烤食品以良好的口感。這種特性也使得黃原膠在石油鉆井和開采中得到廣泛的應用。

 

　　(2)良好的熱穩定性，在較大的溫度范圍內(一18—130℃)保持特有的功能，是生產冷凍食品和焙烤食品的良好輔料。

 

　　(4)酸堿穩定性，其粘度基本上不受酸堿的影響，在PH值1～12范圍內能保持原有特性，從而使其有廣泛的應用范圍。

 

　　(5)具有極強的抗氧化和抗酶解作用，即使在次氯酸納、雙氧水、生物活性酶存在的條件下仍能發揮作用。

 

　　(6)具有廣泛的相溶性。與瓜爾豆膠、槐豆膠混合物可產生有益的協同作用。這種結構膠在一定條件下可產生凝膠作用。

 

　　(7)與高濃度鹽類、糖類共存時，仍保持穩定的增稠體系。

 

　　(8)對不溶性固體顆粒和油滴具有良好的懸浮性。

 

　　(9)微波穩定性。已經形成的穩定體系，即使在微波爐中凍結一解凍都對其性能不會產生影響。

 

　　(10)與鹽類、酸堿的配伍性好，與半乳一甘露聚糖的反應性好。

 

三、生產

 

　　生產黃原膠的菌株：黃原膠生產菌株為黃單孢菌屬幾個種，目前工業化生產用菌株主要是甘藍黑腐病黃單孢桿菌，此外菜豆黃單胞菌、錦葵黃單胞菌和胡蘿卜黃單胞也可作為發酵菌種。

 

　　下圖是黃原膠生產工藝簡圖，黃原膠的生產受到培養基組成、培養基條件(溫度、PH值，溶氧量等)、反應器類型、操作方式(連續式或間歇式)等多方面因素的影響。菌株可在25℃～30℃下生長，最適的發酵溫度為28℃，已有研究者提出具體的溫度與生長速率關系的方程。

 

　　黃原膠的提取：相比較而言，從發酵液中回收產品的成本較高。一般的，最終發酵液中的組分為：黃原膠：10～30L，細胞：1～10g／L，殘余營養物質3～10L，以及其他代謝物。由于高濃度的黃原膠的存在，溶液濃度很大，從而增加了提取操作的困難，因此，宜先做稀釋處理。提取的主要步驟包插細胞的沉淀，黃原膠的沉淀、脫水、干燥、研磨。

 

四、在食品中的應用

 

　　黃原膠作為食品添加劑，已被許多國家接受。在飲料、糕點、果凍、罐頭食品、海產品、肉制品加工等領域中成為重要的穩定劑、懸浮劑、乳化劑、增稠劑、黏合劑及具高附加值、高質量的加工原料。具體可概括為以下幾個方面。

 

　　1）耐酸、耐鹽的食品增稠穩定劑

 

　　應用于各種果汁飲料、濃縮果汁、調味料(如醬油、蠔油、沙拉調味汁)的食品中。黃原膠的穩定效果明顯優于其它膠，具有較強的熱穩定性，一般的高溫殺菌對其不會有影響，可用于各種果汁飲料、果肉飲料、植物蛋白飲料等，用量0.08～0.3。

 

　　黃原膠優良的耐鹽、耐酸堿性可以完全取代醬油中的傳統增稠劑淀粉等，可以克服淀粉沉淀的缺點，且能使醬油細膩均一，提高掛壁性和著色性，延長貨架期。果醬、豆醬等風味調制醬，用黃原膠作增稠穩定劑，使醬體統一，涂拌性好，不結塊，易于灌裝，且提高口感。

 

　　2）食品乳化劑

 

　　作為乳化劑用于各種蛋白質飲料、乳飲料中，防止油水分層和提高蛋白質的穩定性，防止蛋白質沉淀，也可利用其乳化能力作為起泡劑和泡沫穩定劑，如用于啤酒制造等。在以豆類蛋白為主的乳化體系中加入0.02％的黃原膠后，乳化性明顯提高，并使混合體系具有高的剪切率和熱誘導的高粘特性。

 

　　3）食品填充劑

 

　　作為穩定的高粘度填充劑，可廣泛應用于各類點心、面包、餅干、糖果等食品的加工，在不改變食品的傳統風味的前提下，使食品具有更優越的保形性，更長的保質期，更良好的口感，有利于這些食品多樣化和工業化規模生產。在各種冷凍食品生產中，黃原膠具有防止其失水，延緩老化，延長保質期的作用。

 

　　4）食品乳化穩定劑

 

　　作為乳化穩定劑應用于冷凍食品，在冰淇淋、雪糕中黃原膠能調整混合物粘度，是使其具有均勻穩定的組成，組織滑軟，由于黃原膠的粘度和溫度的關系有可塑性和剪切性能，故在加工操作時粘度下降，阻力減小，有利于工藝進行，而在冷卻老化階段，粘度恢復，有利于提高膨脹率，防止冰淇淋組織中大冰晶的形成，使冰淇淋口感潤滑細膩。

 

　　同時提高了產品的凍融穩定性，而且在融化時奶油和水混合均勻，不會產生漿液分離現象。一般老化時間2～3h。用量0.2％～0.4％。

 

　　5）食品黏合劑

 

　　黃原膠可將一些水溶性粉末物質，如褐藻酸鈉、酪蛋白、甲基纖維素和聚乙二醇纖維素鈉鹽等交聯起來從而制成一種黏合劑。此黏合劑用于食品加工，可起到改善質地增加成膜性的作用。利用黃原膠的這一性能可以制造粒狀糊料。與傳統糊料相比，用黃原膠制作的糊料飛散性小，均一性和可溶解度高，流動性及填充性能好，因不具凝聚性固保存性優良。

 

　　6）黃原膠在特定食品加工中的應用

 

　　①黃原膠對面條品質的影響

 

　　(1)黃原膠對面筋的形成成現出先強化后弱化的趨勢，其中對持水率的影響會影響面筋其他指標。

 

　　(2)黃原膠對粉質特性呈現出較好的改良作用，而對拉伸特性有弱化影響。

 

　　(3)黃原膠對淀粉的膨脹勢影響不大，對面粉的起始糊化溫度有規律的降低，在膠體加入量為0.2時峰值黏度最大。

 

　　(4)黃原膠對蒸煮特性有很好的改善，隨著膠體比例的增大，蒸煮特性各項指標降低。

 

　　(5)膠體的加入增大了面條質構的硬度、粘合性、咀嚼性，粘附性和彈性、粘結性、回復性較空白有所降低。

 

　　②對牛肉品質的改善

 

　　黃原膠改善牛肉的保水性主要基于兩個方面，一是黃原膠本身就是親水膠體，滲入牛肉組織可提高肌肉的持水能力；二是肉的保水性可通過蛋白質的凝膠狀結構和靜電作用表現出來的，其中肌肉結構蛋白中的肌球蛋白對其保水性具有決定作用。

 

　　pH值是衡量牛肉品質的一個重要參數，不僅影響牛肉的適口性、嫩度、烹煮損失和貨架時問，還與牛肉的系水力、肉色和風味等顯著相關。肌肉pH值接近其蛋白質等電點(5.0～5.5)時，肉的機械強度最大，嫩度較差，系水力也較低。生產上通常要求肉品的pH值偏離其等電點。黃原膠溶液浸泡牛肉可提高其肌肉的PH值，因此，添加黃原膠將有利于改善牛肉的保水與質構品質。

 

　　牛肉最大剪切力的大小可以反映牛肉的嫩度，剪切力越小嫩度越好。因此，0.5％的黃原膠浸泡液可以改善牛肉的嫩度。其原因可能在于：黃原膠可以螯合Ca2+，可能促使肌細胞中的Ca2+轉入肌漿中，由此激活肌漿中的鈣激活酶，促進肌肉蛋白質的水解，致使肌纖維結構中的z線崩解直至消失，以及使肌節斷裂、肌原纖維小片化，從而嫩化肌肉。

 

五、總結

 

　　黃原膠的水溶液具有獨特的流變特性——剪切稀化，隨著剪切速率增加，溶液的表觀粘度明顯下降；

 

　　具有增粘性，在較低濃度下即有較大粘度；

 

　　具有良好的水溶性、對熱及酸堿的穩定性、與多種鹽類有很好的相容性。

 

　　這諸多特性使其通過控制產品的流變學行為而顯著改善食品的質地、口感、外觀品質，提高其商業價值，因此在食品中的應用前景非常的廣泛。