(C35H49O29)n
概述
黃原膠是以5分子糖為一單元,由與此相同的單元聚合而成的高分子多糖物質。每一單元由2分子葡萄糖、2分子甘露糖和1分子葡萄糖醛酸組成。其主鏈由β-葡萄糖通過1,4-糖苷鍵相連而成的2分子葡萄糖為單元,其結構與纖維素結構相同,相間在葡萄糖的C3上連有2分子甘露糖和1分子葡萄糖醛酸構成側鏈。在側鏈上有丙酮酸及羧酸側基。因其側鏈含酸性基團,在水溶液中呈多聚陰離子,構成黃原膠的三級立體結構:帶陰離子的側鏈纏繞主鏈形成螺旋結構,分子間靠氫鍵形成雙股螺旋,而雙股螺旋結構間又是靠微弱的非共價鍵維系,形成規則的“超級接合帶狀的螺旋聚合體”。其所具有的獨特性能跟含有的丙酮酸有關,通常情況下黃原膠中丙酮酸含量的高低可以用來衡量其性能的優劣。
性質
典型的流變特性隨著剪切速率增加,因膠狀網絡遭到破壞,導致黏度降低,膠液變稀,但一旦剪切力消失,黏度又可恢復,因而使它具有良好的泵送和加工性能。利用這種特性在需要添加增稠劑的液體中加入黃原膠,不僅液體在輸送過程中容易流動,而且靜止后又能恢復到所需要的黏度,因此被廣泛應用于飲料行業。
低濃度時的高黏性含2%~3%黃原膠的液體,其黏度高達3~7Pa·s。它的高黏性使其具有廣闊的應用前景,但同時又給生產上的后處理帶來麻煩。0.1%NaCl等單價鹽和Ca、Mg等二價鹽,可使0.3%以下的低膠溶液的黏度略有下降,卻能提高較高濃度膠液的黏度。
耐熱性黃原膠在相當寬的溫度范圍內(-98~90℃)黏度幾乎無變化。其即使在130℃的高溫下保持30min后冷卻,溶液的黏度也無明顯變化。在經多次冷凍-融化循環后,膠液的黏度并不發生改變。有鹽存在時,其溶液具有良好的熱穩定性,在高溫條件下若添加少量電解質如0.5%NaCl,可穩定膠液的黏度。
耐酸、堿性黃原膠水溶液的黏度幾乎與pH無關。這一獨特性質是其他增稠劑如羧甲基纖維素(CMC)等所不具備的。如膠水溶液中無機酸濃度太高,膠液就不穩定;在高溫下會發生酸對多糖的水解,因而引起膠液黏度下降。含NaOH含量大于12%,可使黃原膠發生膠凝甚至沉淀,碳酸鈉濃度超過5%,也會引起膠凝。
抗酶解黃原膠骨架由于側鏈的屏蔽效應,因此有不被酶水解的奇特能力。
相容性黃原膠可與絕大部分的常用食品增稠劑溶液溶混,特別是與藻酸鹽類、淀粉、卡拉膠、角豆膠溶混后,溶液的黏度以疊加的形式增加。在有多種鹽存在的水溶液中,其表現出良好的相容性。但高價金屬離子,高pH會使其變得不穩定,加入絡合劑就能防止不相容的發生。
溶解性黃原膠易溶于水,不溶于醇、酮等極性溶劑。在非常廣的溫度、pH和鹽濃度范圍內,其很容易溶解于水中,其水溶液可在室溫下配制,攪動時應盡可能減少空氣混入。如果將黃原膠預先與一些干物質如鹽、糖、味精等混勻,然后用少量水濕潤,最后加水攪拌,這樣配制出的膠液其性能更好。其可以溶解在許多有機酸溶液中,而且性能穩定。
分散性1%的黃原膠溶液其承托力為5N/m2,是食品添加劑中優良的懸浮劑和乳化穩定劑。
保水性黃原膠對食品具有良好的保水、保鮮作用。
應用
在石油工業鉆井中,0.5%的黃原膠水溶液可保持水基鉆井液的黏度和控制其流變性能,使高速轉動的鉆頭部位黏度極小,大大節省了動力消耗,而在相對靜止的鉆孔部位卻保持高黏度,起到防止井壁坍塌,便于切削碎石排出井外等作用。
在食品工業中,它比明膠、CMC、海藻膠和果膠等現行食品添加劑更優,在果汁中添加0.2%~1%,使果汁有良好的黏著性,口感好,控制滲透和流動;作為面包的添加劑,可使面包穩定性好,質地光滑,節約時間,降低成本;在面包餡、食品夾心餡及糖衣中使用0.25%,可增加口感和風味,制品組織光滑,延長貨架期,提高制品對加熱和冷凍的穩定性;在乳制品中,冰淇淋中加入0.1%~0.25%,可起優良的穩定作用;在罐頭食品中提供良好的黏度控制,可替代部分淀粉,一份黃原膠可代替3~5份淀粉。同時,在糖果、調味品、冷凍食品及液體食品中,黃原膠也得到了廣泛的應用。
儲存
黃原膠可廣泛應用于石油開采、化工、食品、醫藥、農業、染料、陶瓷、造紙、紡織、化妝品、建筑和炸藥制造等20余個行業約100多種產品中。為了便于保藏和運輸,一般都將其制成干品。它的干燥有不同的處理方法:真空干燥、滾筒干燥、噴霧干燥、流化床干燥以及氣流干燥。由于它是熱敏性物質,不能承受長時間的高溫處理,因此使用噴霧干燥法會使它的溶解性變差。滾筒干燥雖然熱效率較高,但機械結構較復雜,用于大型工業化生產目前還難實現。帶有惰性球的流化床干燥,因兼有強化傳熱傳質以及研磨粉碎的功能,物料滯留時間也較短,所以適合像黃原膠那樣的熱敏性黏稠物料進行干燥。
使用注意事項
制備黃原膠溶液時,如分散不充分,將出現凝塊。除充分攪拌外,可將其預先與其他原料混合,再邊攪拌邊加入水中。如仍分散困難,可加入與水混溶性溶劑,如少量乙醇等。
黃原膠是一種陰離子多糖,能與其他陰離子型或非離子型物質共同使用,但與陽離子型物質不能配伍。其溶液對大多數鹽類具有極佳的配伍性和穩定性。添加氯化鈉和氯化鉀等電解質,可提高其黏度和穩定性。鈣、鎂等二價鹽類,對其黏度顯示相似效應。鹽濃度高于0.1%時,達最佳黏度,鹽濃度過高,并不提高黃原膠溶液的穩定性,也不影響其流變性,只有pH>10時(食品產品很少出現),二價金屬鹽類才顯示形成凝膠傾向。在酸性或中性條件下,其鋁或鐵等三價金屬鹽類形成凝膠。高含量的一價金屬鹽類可防止凝膠作用。
黃原膠可與大多數商品增稠劑配伍,諸如纖維素衍生物、淀粉、果膠、糊精、海藻酸鹽、卡拉膠等。與半乳甘露聚糖合用,對提高黏度起增效作用。
化學性質
乳白色至淡黃褐色粉末。在常溫下溶于水成半透明的黏稠液,不溶于乙醇、異丙醇和丙酮等有機溶劑。黃原膠水溶液具有良好的增黏性并且在-4~80℃的范圍內相當穩定,當水中乙醇、異丙醇或丙酮的濃度超過50%~60%時,則會引起黃原膠的沉淀。耐酸堿和耐生物酶降解的能力很強,在Ph值1.5~13的范圍內,黃原膠水溶液的黏度也不受Ph值的影響。黃原膠是天然的高分子化合物,大白鼠經口LD50>10g/kg,ADI不需特殊規定(FAO/WHO,1994)。
用途
作乳化穩定劑和增稠劑,我國規定可用于面條、糕點、餅干、起酥油、速溶咖啡、魚制品、雪糕、冰棍、冰淇淋,最大使用量10g/kg;在面包、果凍、乳制品、肉制品、果醬、花色醬汁中最大使用量2.0g/kg;在飲料中最大使用量1.0g/kg。
穩定劑;增稠劑;乳化劑(乳制品、沙拉等以水為基料的食品);懸浮劑;泡沫增強劑。
當與瓜爾豆膠按2:1配制可獲很強凝膠。
用于增強、改善調味醬、沙司、布丁罐頭、冷凍發泡牛奶等的穩定性、濃度和密度。
廣泛應用于食品加工、石油鉆采、農藥、種子、包衣、飼料、日化、紡織印染、造紙、煙草、鑄造、消防等諸多行業.
用作食品添加劑,也用于油田鉆井用途生化研究。食品、非食品和化妝品用穩定劑和乳化劑。
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