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黄原胶

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发表于 2019-11-7 08:42:22 | 显示全部楼层 |阅读模式
黄原胶
黄原胶(Xanthan gum,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、乳化安定剂。



基本信息
  • 中文名称
    黄原胶

  • 外文名称
    Xanthan gum

  • 别名
    汉生胶;昔嘌呤树胶;黄胶

  • 化学式
    C35H49O29

  • CAS号
    11138-66-2


  • EINECS号
    234-394-2

  • 外观
    白色或浅黄色的粉末

  • 警示术语
    R:-

  • 安全术语
    S:-






目录
1 简介2 结构3 性能4 应用5 使用方法6 毒理学及安全性试验7 鉴别试验8 含量分析9 毒性10 生产方法







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1 简介2 结构3 性能4 应用5 使用方法6 毒理学及安全性试验6.1 美国6.2 中国7 鉴别试验8 含量分析9 毒性10 生产方法














1 简介
  
  黄原胶(英语:Xanthangum,音译作三仙胶),俗称玉米糖胶、汉生胶,是一种糖类(葡萄糖、蔗糖、乳糖)经由野油菜黄单孢菌(en:Xanthomonascampestris)发酵产生的复合多糖体。
  黄原胶通常是经由玉米淀粉所制造,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,切断1,6-糖苷键,打开支链后,在按1,4-键合成直链组成的一种酸性胞外杂多糖。1952年由美国农业部伊利诺伊斯州皮奥里尔北部研究所分离得到的甘蓝黑腐病黄单胞菌,并使甘蓝提取物转化为水溶性酸性胞外杂多糖而得到。
  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,所以被广泛应用于各种食品中。

2 结构
  黄原胶分子由D—葡萄糖、D—甘露糖、D—葡萄糖醛酸、乙酰基丙酮酸构成,相对分子质量在2×106~5×107之间,它的一级结构是由β—(1→4)键连接的葡糖基主链与三糖单位的侧链组成;其侧键由D—甘露糖和D—葡萄糖醛酸交替连接而成,分子比例为2:1;三糖侧链由在C6位置带有乙酰基的D—甘露糖以α—(1→3)链与主链连接,在侧链末端的D—甘露糖残基上以缩醛的形式带有丙酮酸,其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问靠微弱的非共价键结合形成的螺旋复合体。

3 性能
  
  黄原胶是国际上集增稠、悬浮、乳化、稳定于一体.性能最优越的生物胶。黄原胶的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较多的官能团,在特定条件下会显示独特性能。它在水溶液中的构象是多样的,不向条件下表现不同的特性。
  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,构成脆弱的类似胶的网状结构,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能力。
  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,使用方便。但由于它有极强的亲水性,如果直接加入水小而搅拌不充分,外层吸水膨胀成胶团,会阻止水分进入里层,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。
  增稠性
  黄原胶溶液具有低浓度高粘度的特性(1%水溶液的粘度相当于明胶的100倍),是一种高效的增稠剂
  假塑性
  黄原胶水溶液在静态或低的剪切作用下具有高粘度,在高剪切作用下表现为粘度急剧下降,但分子结构不变。而当剪切力消除时,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。黄原胶假塑性非常突出,这种假塑性对稳定悬浮液、乳浊液极为有效。
  对热的稳定性
  
  黄原胶溶液的粘度不会随温度的变化而发生很大的变化,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广阔的温度范围内仍然显示出稳定的高粘度。1%黄原胶溶液(含1%氯化钾)出25℃加热到120℃.其粘度仅降低3%。
  对酸碱的稳定性
  黄原胶溶液对酸碱十分稳定,在PH为5—10之间叫其粘度不受影响,在PH小于4和大于11时粘度有轻微的变化。在PH3—11范围内,粘度最大使和最小值相差不到10%。黄原胶能溶于多种酸溶液,如5%的硫酸、5%的硝酸、5%的乙酸、10%的盐酸和25%的磷酸,且这些黄原胶酸溶液在常温下相当稳定,数月之久件质仍不会发生改变。黄原胶也能溶于氢氧化钠溶液,并具有增稠特性.所形成的溶液在室温下十分稳定。黄原胶可被强氧化剂,如过氯酸、过硫酸降解,随温度升高,降解加速。
  对盐的稳定性
  黄原胶溶液能和许多盐溶液(钾盐、钠盐、钙盐、镁盐等)混溶,粘度不受影响。在较高盐浓度条件下,甚至在饱和盐溶液中仍保持其溶解性而不发生沉淀和絮凝,其粘度几乎不受影响。
  对酶解反应的稳定性
  黄原胶稳定的双螺旋结构使其具有极强的抗氧化和抗酶解能力,许多的酶类如蛋白酶淀粉酶、纤维素酶和半纤维素酶等酶都不能使黄原胶降解。

4 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。
  具体用量
  自1996年允许作为食品添加剂使用以来,黄原胶已被食品工业广泛接受,因为在低浓度下就能提供优良的加工和储藏稳定性。按照中国食品添加剂使用卫生标准,黄原胶可以用于面包、冰激凌、乳制品、肉制品、果酱、果冻、饮料中,具体用量见下表。
用途用量(%)作用
液体饮料0.1~0.3增稠、混悬、提高感官质量
固体饮料0.1~0.3更易成型、增强口感
肉制品0.1~0.2嫩化、持水、增强稳定性
冷冻食品0.1~0.2增稠、增加细腻度、稳定食品结构
调味品0.1~0.3乳化、增稠、稳定
馅类食品0.5~1.5便于成型、增强口感
面制品0.03~0.08增强韧性、持水、延长保质期

5 使用方法
  黄原胶在大多数以水为基相体系内完全溶解,但由于它有极强的亲水性,如果直接加入水中而搅拌不充分,外层吸水膨胀成胶团,从而阻止水份进入里层,进而影响作用的发挥,因此必须注意正确使用:
  取一份黄原胶用十份或以上其它干燥的原料,如食品制作中的糖、味精、盐等物调匀,然后慢慢倾倒在搅拌中的水里,浸泡约两小时,继续搅拌至完全溶解。

6 毒理学及安全性试验

6.1 美国
  美国对黄原胶首先进行了毒理学及安全性试验。1969年黄原胶被美国食品与药物管理局(FDA)批准为食品添加剂。FDA(1994)将黄原胶列为GRAS物质,GRAS是“一般认为安全”的意思,也就是在通常的使用量下,没有安全性的担心。其后,丹麦、英国、爱尔兰、荷兰、西班牙和加拿大等国对黄原胶用于食品予以法律认可。联合国粮食与农业组织和世界卫生组织(FAO/WHO)(1994)规定,黄原胶的每日允许摄入量(ADI)不作特殊规定。


6.2 中国中国对黄原胶的研究起步较晚,1985年南开大学率先研究食品级黄原胶,对黄原胶产品进行了毒理学试验,对生产黄原胶的菌株进行毒性试验,结果表明黄原胶和菌株均没有毒性 。1988年国家卫生部批准食品级黄原胶的卫生标准,并被列入食品添加剂名单。2007年颁布实施的国家标准(食品添加剂-黄原胶)GB13886-2007采用了FCC和联合国粮农组织和世界卫生组织(FAO/WHO)联合食品添加剂专家委员会(JECFA,1999)的技术规格,与1992年的标准相比,修订了一些技术标准,规定了更加严格的检测指标。
7 鉴别试验
  溶解性:溶于水,不溶于乙醇(OT-42)。
  凝胶形成试验取水300ml,置于400ml烧杯内,预热至80℃,在剧烈的机械搅拌下,加入试样1.5g和粉状角豆菜胶1.5g。搅拌至形成溶液后,再继续搅拌30min。在搅拌过程中,水温不得低于60℃停止搅拌,在室温下冷却2h以上。当温度低于40℃时,应形成坚硬的橡胶状凝胶,但若仅用试样而不加角豆菜胶以相同方法配制成的1%对照液,则不会形成这样的凝胶。

8 含量分析
  准确称取试样1.2g,按GT-7方法测定。每mL0.25mol/L氢氧化钠相当于5.5mg二氧化碳(CO2)。

9 毒性
  小鼠经口LD50>10 g/kg。ADI不需要规定。
  可安全用于食品(FDA,§172.695,2000)。

10 生产方法
  (1)由含有糖类(如葡萄糖、蔗糖淀粉、水解淀粉等)的发酵培养基,在适宜的氮源、磷酸氢二钾和适量的微量元素存在下,由野油菜黄单胞菌菌株作用,进行发酵,再经后提取、干燥、粉碎等工序制得。
  (2)将含有1%~5%的葡萄糖和无机盐的培养基调整至pH值为6.0~7.0,加入野油菜黄单胞菌(Xanthomonascampestris)接种体,培养50~100h,得到4~12Pa?s的高粘度液体。杀菌后,加入异丙醇或乙醇使其沉淀,再用异丙醇或乙醇精制后干燥、粉碎而得。
  (3)以葡萄糖或淀粉为碳源,蛋白水解物或无机铵为氮源,用黄杆菌属的甘蓝黑腐病黄单胞菌培养发酵,用有机溶剂提取或高价金属盐沉淀的方法从培养液中分离出黄原胶。
  提取
  中国提取黄原胶的方法有全溶剂法和钙盐法,产品往往含有大量菌体。为此可用酶解法除去菌体,即先向发酵液中加入0.01%~0.05%的溶菌酶,在53℃、Ph值5.5的条件下分解2h。再在40℃、Ph值7.2的条件下加入0.1%~0.5%的中性蛋白酶酶解4h。最后加热灭酶、冷却后进入下一工序。
  钙盐法:将发酵清液调Ph值至11.5,加入氯化钙使黄原胶钙沉淀出来;离心分离后分散于乙醇中解聚,再经过滤、乙醇洗涤、干燥得成品。
  全溶剂法:向上述处理过的发酵清液中加入大量的乙醇或异丙醇,使黄原胶沉析出来;经离心分离、干燥后即得成品。
  发酵培养
  发酵培养 为有利于产品提取分离,通常采用清液发酵。培养基组成为:葡萄糖2.5%,(NH4)3PO40.15%,MgSO40.01%,KH2PO40.25%,Ph=7土0.1。在28~30℃下黄单胞菌(鲁轻P26-9)斜面培养3d,摇瓶培养后再在28℃下种子罐培养16~18h,接入发酵罐后在28~30℃培养3d。









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