2024年4月14日发(作者：盖鸥)

1 黄原胶及其性质

1.1 黄原胶简介

黄原胶（Xanthan）是由一种植物致病菌野油菜黄单胞杆状细菌（Xanthomonas

campestris）产生的一种杂多糖。其相对分子质量在2×106～2×107 ，主链为

由葡

萄糖以β-1-4糖苷健连接的纤维素结构，主链的相间的葡萄糖的C3位由线性的

甘露糖-葡萄糖酸-甘露糖3糖单元侧链取代。通常情况下，侧链的内侧和末端的

甘露糖是乙酰化和丙酮酸化的，这主要取决于它的产生菌株和发酵条件。

黄原胶的黄原胶的骨架类似纤维素，但是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使黄原胶形成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。一般水溶性聚合物骨架被其它化学药品或酶攻击、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试剂的降解具有良好的抵抗性。

1.2 黄原胶的理化性质

黄原胶是一种集增稠、悬浮、乳化、稳定于一体、性能较为优越的生物胶。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。

（1）水溶性和增稠性

黄原胶在水中能快速溶解，水溶性很好，在冷水中也能溶解。吉武科等在25℃

下，用NDJ一1型旋转黏度计6 r•min-1时测得质量分数0.1%、0.2%、0.3%、

0.7%、0.9% 的黄原胶黏度分别为100 mPa·s、480 mPa·s、l300 mPa·s、5400

mPa·s

和8600 mPa·s。从测试结果看出，黏度随浓度的递减而不成比例地降低，且质

量

分数0.3%是高低黏度的分界点。质量分数为0.1%的黄原胶黏度为100 mPa·s

左右，而许多其他胶类在质量分数为0.1%时，黏度几乎为零。由此可见，黄原

胶具有低浓度高黏度的特性。

（2）悬浮性和乳化性

黄原胶因为具有显著的增加体系黏度和形成弱凝胶结构的特点而经常被用于食

品或其它产品，以提高O/W乳状液的稳定性。但麻建国的研究发现，溶液中黄原

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。

（3）流变性

即触变性或假塑性、剪切变稀性。黄原胶的水溶液，在受到剪切作用时，黏度急

剧下降，且剪切速度越高，黏度下降越快，如6 r•min-1时质量分数0.3%的黄

原胶黏度为1300 mPa·s，而60 r•min-1时黏度还不到原来的1/3，仅为400

mPa·s。

当剪切力消除时，则立即恢复原有的黏度。剪切力和黏度的关系是完全可塑的。

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。

（4）热稳定性和酶稳定性

黄原胶水溶液的黏度在10℃～80℃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黏度，这不同与其它的多糖溶液。黄原胶溶

液在一定的温度范围内(-4℃～93℃)反复加热冷冻，其黏度几乎不受影响。通常

的微生物酶类或工业酶类，如蛋白酶、纤维素酶、果胶酶或淀粉酶对黄原胶没

有作用。

（5） 酸、碱、盐稳定性

黄原胶溶液对酸、碱十分稳定，在酸性和碱性条件下都可使用。在pH值 2～

12黏度几乎保持不变。虽然当pH值等于或大于9时，黄原胶会逐渐脱去乙酰基，

在pH值小于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

溶液的黏度影响都很小，即黄原胶溶液在pH值 2～12黏度较稳定。所以对于含

高浓度酸或碱的混合物，黄原胶是一个很好的选择。在多种盐存在时，黄原胶具

有良好的相容性和稳定性，它可在质量分数为10% KC1、10% CaC12、5% Na2CO3

溶液中长期存放(25℃、90 d)，黏度几乎保持不变。

2、瓜尔胶及其性质

2.1 瓜尔胶简介

瓜尔胶(Guar gum)是从印巴次大陆的一种豆科植物瓜尔豆中提取的一种多糖。瓜

尔胶是中性多糖，相对分子质量约20～30万，就分子结构来说它是一种非离子

多糖。它以β-1,4-D-聚甘露糖为分子主链，侧链则由单个的α-D-半乳糖以

β-1-6糖苷键与主键相连接。在主键上平均每两个甘露糖单位中有一个半乳糖

单位在C-6位与之相连，甘露糖对半乳糖之比为1.8:1(约为2:1)。半乳糖的分

布是随意无规则的，因为在其主键的有一些区段上并没有半乳糖，而在另一些部

分则是高取代区。尤其在离子强度很低的情况下，这种均匀无分支的区段被认为

能与黄原胶形成聚合物，结果产生弱的黏度增效作用。

瓜尔胶最大的特点就是它与纤维素的结构非常相似，这种相似性使它对纤维素有

很强的亲和性。在应用时，瓜尔胶比刺槐豆胶(被广泛地用于工业生产)更容易水

化；在化学组成上瓜尔胶的分支单元数是刺槐豆胶的2倍，并且瓜尔胶直链上没

有非极性基团，大部分伯羟基和仲羟基都处于外侧，半乳糖支链并没有遮住活性

的醇羟基，因此具有更大的氢键活性。

为了赋予瓜尔胶更好的使用性能，可以采取对瓜尔胶原粉进行化学改性的方法，

即在分子链上引入阳离子基团生产阳离子瓜尔胶。阳离子瓜尔胶在冷水中可溶，

这与阳离于淀粉相比是一个很大的优势。

2.2 瓜尔胶的理化性质

(1)溶解性和增稠性

在冷水中就能充分水化(一般需2 h)，能分散在热水或冷水中形成粘稠液，1%水

溶液的黏度在4000～5000 mPa·s之间，具体黏度取决于粒度、制备条件及温度，

为天然胶中黏度最高者。分散于冷水中约2 h后呈现较强黏度，以后黏度继续逐

渐增大，24h达到最高点，粘稠力为淀粉糊的5～8倍。加热则迅速达到最高黏

度，胶溶液的黏度随胶粉粒度直径的减小而增加；水化速率则随温度的上升而加

快，如果经85℃制备，10min即可充分水化达到最大黏度，但长时间高温处理将

导致瓜尔胶本身降解，使黏度下降。瓜尔胶溶液pH值在8～9时可达最快水化速

度，然而大于10或小于4则水化速度很慢。因此，在应用时应等瓜尔胶充分水

化后再调节溶液的pH值。同样，溶液中有蔗糖等其它强需水剂存在时，也会导

致瓜尔胶的水化速率下降。实际应用中，也应等瓜尔胶充分水化后再添加蔗糖。

2024年4月14日发(作者：盖鸥)

1 黄原胶及其性质

1.1 黄原胶简介

黄原胶（Xanthan）是由一种植物致病菌野油菜黄单胞杆状细菌（Xanthomonas

campestris）产生的一种杂多糖。其相对分子质量在2×106～2×107 ，主链为

由葡

萄糖以β-1-4糖苷健连接的纤维素结构，主链的相间的葡萄糖的C3位由线性的

甘露糖-葡萄糖酸-甘露糖3糖单元侧链取代。通常情况下，侧链的内侧和末端的

甘露糖是乙酰化和丙酮酸化的，这主要取决于它的产生菌株和发酵条件。

黄原胶的黄原胶的骨架类似纤维素，但是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使黄原胶形成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。一般水溶性聚合物骨架被其它化学药品或酶攻击、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试剂的降解具有良好的抵抗性。

1.2 黄原胶的理化性质

黄原胶是一种集增稠、悬浮、乳化、稳定于一体、性能较为优越的生物胶。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。

（1）水溶性和增稠性

黄原胶在水中能快速溶解，水溶性很好，在冷水中也能溶解。吉武科等在25℃

下，用NDJ一1型旋转黏度计6 r•min-1时测得质量分数0.1%、0.2%、0.3%、

0.7%、0.9% 的黄原胶黏度分别为100 mPa·s、480 mPa·s、l300 mPa·s、5400

mPa·s

和8600 mPa·s。从测试结果看出，黏度随浓度的递减而不成比例地降低，且质

量

分数0.3%是高低黏度的分界点。质量分数为0.1%的黄原胶黏度为100 mPa·s

左右，而许多其他胶类在质量分数为0.1%时，黏度几乎为零。由此可见，黄原

胶具有低浓度高黏度的特性。

（2）悬浮性和乳化性

黄原胶因为具有显著的增加体系黏度和形成弱凝胶结构的特点而经常被用于食

品或其它产品，以提高O/W乳状液的稳定性。但麻建国的研究发现，溶液中黄原

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。

（3）流变性

即触变性或假塑性、剪切变稀性。黄原胶的水溶液，在受到剪切作用时，黏度急

剧下降，且剪切速度越高，黏度下降越快，如6 r•min-1时质量分数0.3%的黄

原胶黏度为1300 mPa·s，而60 r•min-1时黏度还不到原来的1/3，仅为400

mPa·s。

当剪切力消除时，则立即恢复原有的黏度。剪切力和黏度的关系是完全可塑的。

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。

（4）热稳定性和酶稳定性

黄原胶水溶液的黏度在10℃～80℃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黏度，这不同与其它的多糖溶液。黄原胶溶

液在一定的温度范围内(-4℃～93℃)反复加热冷冻，其黏度几乎不受影响。通常

的微生物酶类或工业酶类，如蛋白酶、纤维素酶、果胶酶或淀粉酶对黄原胶没

有作用。

（5） 酸、碱、盐稳定性

黄原胶溶液对酸、碱十分稳定，在酸性和碱性条件下都可使用。在pH值 2～

12黏度几乎保持不变。虽然当pH值等于或大于9时，黄原胶会逐渐脱去乙酰基，

在pH值小于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

溶液的黏度影响都很小，即黄原胶溶液在pH值 2～12黏度较稳定。所以对于含

高浓度酸或碱的混合物，黄原胶是一个很好的选择。在多种盐存在时，黄原胶具

有良好的相容性和稳定性，它可在质量分数为10% KC1、10% CaC12、5% Na2CO3

溶液中长期存放(25℃、90 d)，黏度几乎保持不变。

2、瓜尔胶及其性质

2.1 瓜尔胶简介

瓜尔胶(Guar gum)是从印巴次大陆的一种豆科植物瓜尔豆中提取的一种多糖。瓜

尔胶是中性多糖，相对分子质量约20～30万，就分子结构来说它是一种非离子

多糖。它以β-1,4-D-聚甘露糖为分子主链，侧链则由单个的α-D-半乳糖以

β-1-6糖苷键与主键相连接。在主键上平均每两个甘露糖单位中有一个半乳糖

单位在C-6位与之相连，甘露糖对半乳糖之比为1.8:1(约为2:1)。半乳糖的分

布是随意无规则的，因为在其主键的有一些区段上并没有半乳糖，而在另一些部

分则是高取代区。尤其在离子强度很低的情况下，这种均匀无分支的区段被认为

能与黄原胶形成聚合物，结果产生弱的黏度增效作用。

瓜尔胶最大的特点就是它与纤维素的结构非常相似，这种相似性使它对纤维素有

很强的亲和性。在应用时，瓜尔胶比刺槐豆胶(被广泛地用于工业生产)更容易水

化；在化学组成上瓜尔胶的分支单元数是刺槐豆胶的2倍，并且瓜尔胶直链上没

有非极性基团，大部分伯羟基和仲羟基都处于外侧，半乳糖支链并没有遮住活性

的醇羟基，因此具有更大的氢键活性。

为了赋予瓜尔胶更好的使用性能，可以采取对瓜尔胶原粉进行化学改性的方法，

即在分子链上引入阳离子基团生产阳离子瓜尔胶。阳离子瓜尔胶在冷水中可溶，

这与阳离于淀粉相比是一个很大的优势。

2.2 瓜尔胶的理化性质

(1)溶解性和增稠性

在冷水中就能充分水化(一般需2 h)，能分散在热水或冷水中形成粘稠液，1%水

溶液的黏度在4000～5000 mPa·s之间，具体黏度取决于粒度、制备条件及温度，

为天然胶中黏度最高者。分散于冷水中约2 h后呈现较强黏度，以后黏度继续逐

渐增大，24h达到最高点，粘稠力为淀粉糊的5～8倍。加热则迅速达到最高黏

度，胶溶液的黏度随胶粉粒度直径的减小而增加；水化速率则随温度的上升而加

快，如果经85℃制备，10min即可充分水化达到最大黏度，但长时间高温处理将

导致瓜尔胶本身降解，使黏度下降。瓜尔胶溶液pH值在8～9时可达最快水化速

度，然而大于10或小于4则水化速度很慢。因此，在应用时应等瓜尔胶充分水

化后再调节溶液的pH值。同样，溶液中有蔗糖等其它强需水剂存在时，也会导

致瓜尔胶的水化速率下降。实际应用中，也应等瓜尔胶充分水化后再添加蔗糖。