黄原胶的结构与性质
1 黄原胶的结构
黄原胶( xanthan gum)于二十世纪五十年代由美国农业部的北方研究室( Northern Regional Research Laboratories, NRRL) ,由野油菜黄单孢菌(Xanthomonas campestris,NRRL B-1459)分泌的中性水溶性多糖,又称为汉生胶。
黄原胶由五糖单位重复构成,主链与纤维素相同,即由以 β-1,4糖苷键相连的葡萄糖构成,三个相连的单糖组成其侧链:甘露糖→葡萄糖→甘露糖。与主链相连的甘露糖通常由乙酰基修饰,侧链末端的甘露糖与丙酮酸发生缩醛反应从而被修饰,而中间的葡萄糖则被氧化为葡萄糖醛酸,分子量一般在 2×106~2×107Da 之间。
黄原胶除拥有规则的一级结构外,还拥有二级结构,经 X-射线衍射和电子显微镜测定,黄原胶分子间靠氢键作用而形成规则的螺旋结构。双螺旋结构之间依靠微弱的作用力而形成网状立体结构,这是黄原胶的三级结构,它在水溶液中以液晶形式存在。
2 黄原胶的性质
黄原胶的外观为淡褐黄色粉末状固体,亲水性很强,没有任何的毒副作用,美国 FDA 于 1969 年批准可将其作为不限量的食品添加剂,1980 年,欧洲经济共同体也批准将其作为食品乳化剂和稳定剂。
由其二级结构决定,黄原胶具有很强的耐酸、碱、盐、热等特性。黄原胶最显著的特性是其控制液体流变性质的能力,它即便在低浓度时也可形成高粘度的、典型的非牛顿溶液,具有明显的假塑性(即随着剪切速率的增大,其表观粘度迅速降低)。溶液粘度的影响因素还包括溶质浓度、温度(既包括黄原胶的溶解温度,又包括测量时的溶液温度)、盐浓度、pH值等,现分别简述之。
2.1 温度的影响
黄原胶溶液的粘度既受测量时溶液温度的影响,也受溶解温度的影响。
像大多数溶液一样,黄原胶溶液的粘度随溶液的温度(TM)的升高而降低,且此变化过程在 10℃~80℃完全可逆,由于黄原胶在其水溶液中存在两种构象:螺旋型和不定型。随溶解时的温度(TD)升高从螺旋型向不定型转变,改变了其聚合物的胶连方式和程度,从而使溶液粘度发生改变。粘度随 TD改变的曲线如图 2-b 所
1 黄原胶的结构
黄原胶( xanthan gum)于二十世纪五十年代由美国农业部的北方研究室( Northern Regional Research Laboratories, NRRL) ,由野油菜黄单孢菌(Xanthomonas campestris,NRRL B-1459)分泌的中性水溶性多糖,又称为汉生胶。
黄原胶由五糖单位重复构成,主链与纤维素相同,即由以 β-1,4糖苷键相连的葡萄糖构成,三个相连的单糖组成其侧链:甘露糖→葡萄糖→甘露糖。与主链相连的甘露糖通常由乙酰基修饰,侧链末端的甘露糖与丙酮酸发生缩醛反应从而被修饰,而中间的葡萄糖则被氧化为葡萄糖醛酸,分子量一般在 2×106~2×107Da 之间。
黄原胶除拥有规则的一级结构外,还拥有二级结构,经 X-射线衍射和电子显微镜测定,黄原胶分子间靠氢键作用而形成规则的螺旋结构。双螺旋结构之间依靠微弱的作用力而形成网状立体结构,这是黄原胶的三级结构,它在水溶液中以液晶形式存在。
2 黄原胶的性质
黄原胶的外观为淡褐黄色粉末状固体,亲水性很强,没有任何的毒副作用,美国 FDA 于 1969 年批准可将其作为不限量的食品添加剂,1980 年,欧洲经济共同体也批准将其作为食品乳化剂和稳定剂。
由其二级结构决定,黄原胶具有很强的耐酸、碱、盐、热等特性。黄原胶最显著的特性是其控制液体流变性质的能力,它即便在低浓度时也可形成高粘度的、典型的非牛顿溶液,具有明显的假塑性(即随着剪切速率的增大,其表观粘度迅速降低)。溶液粘度的影响因素还包括溶质浓度、温度(既包括黄原胶的溶解温度,又包括测量时的溶液温度)、盐浓度、pH值等,现分别简述之。
2.1 温度的影响
黄原胶溶液的粘度既受测量时溶液温度的影响,也受溶解温度的影响。
像大多数溶液一样,黄原胶溶液的粘度随溶液的温度(TM)的升高而降低,且此变化过程在 10℃~80℃完全可逆,由于黄原胶在其水溶液中存在两种构象:螺旋型和不定型。随溶解时的温度(TD)升高从螺旋型向不定型转变,改变了其聚合物的胶连方式和程度,从而使溶液粘度发生改变。粘度随 TD改变的曲线如图 2-b 所
