黃原膠（Xanthangum）別名黃膠、漢生膠，是由黃單胞桿菌（Xanthomonascompestris）以碳水化合物為原料，經(jīng)發(fā)酵分泌得到的一種陰離子胞外酸性多糖，其分子間是通過非共價鍵結(jié)合形成棒狀螺旋的空間結(jié)構(gòu)。黃原膠在較低濃度時即可產(chǎn)生高黏度的水性體系，具有高效的增稠作用，此外，黃原膠具有良好的耐溫、耐鹽、耐酸堿等穩(wěn)定的理化性質(zhì)，被廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)藥、紡織、化妝品、印染、石油鉆井等領(lǐng)域。但由于其具有很強(qiáng)的親水性，溶解過程中易形成“魚眼”，即顆粒最外層立即吸水膨脹形成膠質(zhì)層，而內(nèi)部卻是干芯的大團(tuán)塊，從而延緩了水分向顆粒內(nèi)層的傳遞，降低了黃原膠的分散性和溶解速度，延長了溶解時間，導(dǎo)致黃原膠的黏度不能在短時間內(nèi)完全釋放，給大批量車間生產(chǎn)應(yīng)用造成很大的困擾。

針對黃原膠易產(chǎn)生“魚眼”、“黏度釋放慢”等問題，有研究報道，噴灑表面活性劑可提高黃原膠的分散效果，李苗苗等人通過造粒技術(shù)制備顆粒型黃原膠提高黃原膠的分散性和溶解性，但具體制備方法文中沒有涉及。此外，噴灑乙二醛可與黃原膠分子發(fā)生縮醛反應(yīng)，通過化學(xué)改性的方法得到分散性與溶解性良好的黃原膠，但是，這種方法得到的黃原膠僅能應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)，不能應(yīng)用于食品領(lǐng)域。

本文采用噴灑吐溫系列表面活性劑屏蔽黃原膠分子親水基團(tuán)的方法，減緩黃原膠遇水時的吸水速度，避免出現(xiàn)“魚眼”和“抱團(tuán)”現(xiàn)象，從而提高黃原膠的分散性和溶解性。另外，利用二氧化硅的空間結(jié)構(gòu)，將黃原膠包埋在其孔隙結(jié)構(gòu)中，既屏蔽了黃原膠部分親水基團(tuán)，又增加了黃原膠遇水下沉的比重，利用這種方法來提高黃原膠的分散性。將表面改性后的黃原膠與麥芽糊精結(jié)合，利用一步式蒸汽造粒技術(shù)，得到二者的顆粒組合物，所得產(chǎn)品遇水能快速均勻分散在水中，在水中呈小顆粒均勻分布狀態(tài)，這樣即可增加黃原膠溶解的表面積，在攪拌力作用下，溶解速度大大提高。此產(chǎn)品分散性好，溶解速度快，操作使用方便，可應(yīng)用于食品領(lǐng)域和工業(yè)領(lǐng)域，給大批量車間黃原膠應(yīng)用生產(chǎn)帶來了很大的便利。

一、材料與方法

1、材料

黃原膠：山東阜豐發(fā)酵有限公司；吐溫80和山梨醇酐單油酸酯：深圳市思利凱貿(mào)易有限公司；二氧化硅：贏創(chuàng)工業(yè)集團(tuán)；麥芽糊精：山東天驕科技生物有限公司；無水乙醇、氯化鈣均購于天津恒興化學(xué)試劑制造有限公司。

2、儀器與設(shè)備

精密電子稱，常熟市雙杰測試儀器廠；恒溫磁力攪拌器，江蘇金壇市環(huán)宇科學(xué)儀器廠；Brookfifield黏度計，美國Brookfifield公司；電熱鼓風(fēng)干燥箱，上海博訊實(shí)業(yè)有限公司；高速萬能粉碎機(jī)，北京科偉永興儀器有限公司；80目、200目標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)篩，上虞市滬江儀器廠；電動震篩機(jī)，上虞市滬江儀器廠；一步式蒸汽造粒機(jī)，常州市力馬干燥科技有限公司；其他實(shí)驗(yàn)儀器購自蜀牛玻璃儀器有限公司。

3、試驗(yàn)方法

（1）二氧化硅處理黃原膠工藝流程

取發(fā)酵完成的黃原膠發(fā)酵液→在1200r/min條件下加入氣相SiO₂攪拌1h→加入少量CaCl₂繼續(xù)攪拌30min→用一定量酒精沖洗出黃原膠（采用多次沖洗）→烘干（溫度80℃）→粉碎、過200目篩→通過測量D值法和散灑法復(fù)水試驗(yàn)判定產(chǎn)品分散效果。

（2）黃原膠顆粒表面噴灑表面活性劑

將表面活性劑充分溶解在一定體積分?jǐn)?shù)的乙醇中→將溶解后的混合試劑均勻噴灑在黃原膠干粉表面→置于80℃烘箱中烘干→過篩→通過測量D值法以及散灑復(fù)水試驗(yàn)判定產(chǎn)品分散效果。吐溫系列表面活性劑，選擇吐溫80，脂肪酸酯類表面活性劑選擇山梨醇酐單油酸酯，噴灑量均按占膠體干粉質(zhì)量的百分比計算。

（3）一步式蒸汽造粒

將改性處理后的黃原膠與麥芽糊精按照8∶2質(zhì)量配比混勻，經(jīng)一步式蒸汽造粒機(jī)得到分散速溶型黃原膠。

以顆粒完全下沉?xí)r間為判斷依據(jù)（稱取1g樣品快速散灑在盛有300mL水的燒杯中，記錄顆粒完全沒入水中的時間），對造粒條件進(jìn)行單因素篩選試驗(yàn)，設(shè)定進(jìn)風(fēng)溫度梯度為60℃、65℃、70℃、75℃、80℃，霧化壓力梯度為0.1MPa、0.2MPa、0.3MPa、0.4MPa、0.5MPa，霧化速度梯度10mL/min、15mL/min、20mL/min、25mL/min、30mL/min。在單因素基礎(chǔ)上，以進(jìn)風(fēng)溫度、霧化壓力、霧化速度為因素，采用L₉（3³）設(shè)計三因素三水平正交試驗(yàn)。

（4）黃原膠分散性的測定

①D值（Dispersion）測定法：稱取2±0.01g樣品，量出198mL合成自來水（在20mL蒸餾水中加入20gNaCl和2.94gCaCl₂·2H₂O）注入400mL燒杯中，把攪拌葉放到距離燒杯內(nèi)底1/2處，調(diào)整電動攪拌器速度為800r/min。將樣品沿攪拌漩渦方向勻速加入，開始計時，15s內(nèi)添加完畢，繼續(xù)計時攪拌，攪拌共計30s，停止攪拌器，迅速將燒杯內(nèi)的物質(zhì)倒入20目篩上，計數(shù)篩上的魚眼及結(jié)團(tuán)個數(shù)，即為D值，D值低于5為合格。

②散灑法復(fù)水試驗(yàn)：量取300mL水置于500mL燒杯中，稱取1g造粒產(chǎn)品，將產(chǎn)品散灑在水中，產(chǎn)品能快速均勻下沉，分散快、無結(jié)塊、無抱團(tuán)現(xiàn)象，輕輕攪拌在短時間內(nèi)能完全溶解即為合格。

③沖水法復(fù)水試驗(yàn)：稱取1g造粒產(chǎn)品置于500mL燒杯中，量取300mL水倒入燒杯，產(chǎn)品在短時間內(nèi)快速分散，無結(jié)塊、無抱團(tuán)現(xiàn)象，輕輕攪拌在短時間內(nèi)能完全溶解即為合格。

（5）黃原膠溶解性的測定

采用膠體黏度釋放法。稱取3±0.01g樣品，量取297mL蒸餾水，室溫條件下調(diào)整電動攪拌器速度為800r/min，攪拌2h，用Brookfifield黏度計測定黏度，記錄為M₁，稱取相同量的樣品和蒸餾水，在相同條件下分別攪拌5min、10min，用Brookfifield黏度計測定黏度，記錄為M₂和M₃，計算5min黏度釋放率為M₂/M₁×100%，10min時黏度釋放率為M₃/M₁×100%。黏度釋放率越大，樣品溶解性越好，反之則越差。

二、結(jié)果與分析

1、二氧化硅處理黃原膠試驗(yàn)

二氧化硅具有多孔隙的空間結(jié)構(gòu)，可將黃原膠分子包裹在諸多孔隙中，從而屏蔽黃原膠部分親水基團(tuán)，降低黃原膠親水性，此外，還可增加黃原膠顆粒的比重，使黃原膠遇水時能快速下沉并均勻分散在水中，這樣即可解決遇水抱團(tuán)和結(jié)塊等問題。

由表1試驗(yàn)結(jié)果可以看出，二氧化硅添加量低于10‰時，黃原膠顆粒復(fù)水時不下沉或者下沉慢，當(dāng)添加量提高到10‰時，顆粒下沉速度快，但水溶液黏度卻降低。隨著二氧化硅添加量的提高，顆粒下沉的速度加快，下沉的顆粒量也增多，且下沉顆粒遇水無魚眼出現(xiàn)，由此可見，二氧化硅在一定程度上可提高黃原膠的分散性。但從D值結(jié)果可見，二氧化硅的加入并沒有明顯改變黃原膠的分散性，大部分黃原膠依舊遇水結(jié)塊抱團(tuán)，分散性差，故舍棄這種改性方法。

聲明：本文所用圖片、文字來源《中國食品添加劑》，版權(quán)歸原作者所有。如涉及作品內(nèi)容、版權(quán)等問題，請與本網(wǎng)聯(lián)系

相關(guān)鏈接：二氧化硅，黃原膠，麥芽糊精，山梨醇酐單油酸酯，氯化鈣