黃原膠是七十年代末八十年代初在國(guó)際 上興起的一種高分子生物聚合體。它是由甘 蘭黑腐病黃單胞桿菌以碳水化合物(如玉米 淀粉)為主要原料經(jīng)微生物發(fā)酵和一系列生 化處理而得到的一種高分子量的多糖物質(zhì)。
黃原膠是一種類白色或淺米黃色的可流 動(dòng)的粉末,是目前國(guó)際上集增稠、懸浮、乳 化、穩(wěn)定于一體性能最優(yōu)越的生物膠。黃原 膠無味、無臭、無毒、食用安全、易溶于 水。在水溶液中呈多聚陰離子,具有獨(dú)特的 理化性質(zhì)。具體表現(xiàn)為:
1.高粘度:低濃度溶液具有高粘度 (1 %水溶液的粘度相當(dāng)于明膠的100倍)。
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萬(wàn)方數(shù)據(jù)
2.耐溫:在-18——loot:范圍內(nèi),即 使在鹽溶液中,黃原膠仍可保持其有序結(jié)構(gòu) 和粘度,但溫度過高會(huì)影響它的穩(wěn)定性。
3.抗鹽:在較高鹽濃度條件下,甚至 在飽和鹽溶液中仍能保持其溶解性而不發(fā)生 沉淀和絮凝,其粘度幾乎不受影響。這是黃 原膠優(yōu)于聚丙烯酰胺的一個(gè)特點(diǎn)a
4.耐酸堿:黃原膠在適量鹽(0.1%) 存在下,其溶液粘度在pH值1 - 11范圍內(nèi) 基本保持不變。
5•抗剪切(假塑性):黃原膠稀溶液在 靜態(tài)或低剪切作用下具有高粘度,在高剪切 作用下表現(xiàn)為粘度下降,但分子結(jié)構(gòu)不變。 當(dāng)剪切消失后粘度恢復(fù)正常。而聚丙烯酰胺
在高剪切作用下發(fā)生剪切降低,剪切降低后 不能恢復(fù)。
良好的互溶性:黃原膠能溶于多種酸溶 液,也能溶于氫氧化鈉溶液,還能與多種有 機(jī)物(在濃度<40%時(shí)甲醇、乙醇、甲醛 等)互溶。
由于以上優(yōu)良特性使黃原膠廣泛應(yīng)用于 食品、醫(yī)藥、造紙、紡織、陶瓷、日用化 工、石油開采等20多個(gè)行業(yè)數(shù)百種產(chǎn)品。
二、我國(guó)及世界黃原膠的生產(chǎn)、工藝及 技術(shù)現(xiàn)狀
我國(guó)自七十年代以來,國(guó)內(nèi)南開大學(xué)、 山東食品發(fā)酵研究院、山東大學(xué)、中科院微 生物所、無錫輕工大學(xué)、鄭州工學(xué)院等科研 單位相繼開展了黃原膠的研究和開發(fā)工作, 且大多通過中試,開始了工業(yè)化生產(chǎn)。從 1992年江蘇金湖制藥廠建成國(guó)內(nèi)第一家黃 原膠生產(chǎn)廠起,全國(guó)產(chǎn)量不足100噸,發(fā)展 到1999年底全國(guó)規(guī)?;瘡S家已達(dá)10余家, 實(shí)際產(chǎn)量3000噸左右,而且目前仍有不少 單位正在擴(kuò)建或準(zhǔn)備新建黃原膠生產(chǎn)線,其 設(shè)計(jì)能力在2000噸/年的即有2家。生產(chǎn)能 力超過6000噸。
目前國(guó)內(nèi)實(shí)際產(chǎn)量未達(dá)到設(shè)計(jì)生產(chǎn)能 力,主要原因在于國(guó)產(chǎn)發(fā)酵設(shè)備和后提取工 藝方面程度不同存在一些制約因素,但主要 是市場(chǎng)未拓開。
國(guó)外黃原膠自1961年由美國(guó)的Merck 公司Kelco分部開始半工業(yè)化生產(chǎn)以來, 1962年即有2000多噸黃原膠干粉投入市 場(chǎng),兩年以后,美國(guó)Kelco公司正式大規(guī)模 生產(chǎn)。尤其從1969年美國(guó)FDA批準(zhǔn)黃原膠 用于食品領(lǐng)域,1971——1977年歐洲一些 國(guó)家先后批準(zhǔn)黃原膠作為食品添加劑,1963 年聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織(FAO)和世界衛(wèi)生組織 (WHO)批準(zhǔn)黃原膠可正式作為世界范圍內(nèi) 的食品添加劑之后,世界黃原膠市場(chǎng)發(fā)展十 分迅速。迄今為至開發(fā)和生產(chǎn)黃原膠的國(guó)家 有美國(guó)、英國(guó)、法國(guó)、德國(guó)、日本、意大 利、加拿大、韓國(guó)、羅馬尼亞和中國(guó)等20 多個(gè)國(guó)家和地區(qū)。全世界的黃原膠產(chǎn)量達(dá)5 萬(wàn)噸/年以上,其中能夠大規(guī)模生產(chǎn)黃原膠 的國(guó)家有美國(guó)、法國(guó)、奧地利和日本。目前 僅美國(guó)Kelco公司即達(dá)到年產(chǎn)1.5 ~ 2萬(wàn)噸 的生產(chǎn)規(guī)模,是世界上最大的黃原膠生產(chǎn) 廠。法國(guó)Rhone - Poulenc公司近年以8000 萬(wàn)法郎的代價(jià)把其在法國(guó)Melle的綜合企業(yè) 中生產(chǎn)黃原膠的能力擴(kuò)大20%,成為世界 上第二大黃原膠生產(chǎn)廠家。另?yè)?jù)報(bào)道瑞士巴 塞爾的J ungbunzlauer公司、美國(guó)ADM公司 等廠商也紛紛擴(kuò)大黃原膠生產(chǎn)能力。據(jù)估 計(jì),全球?qū)S原膠的需求量每年約以5- 7%的速度增長(zhǎng)。
從世界黃原膠所占有的份額看,美國(guó) Nutra Sweet Kelco 公司占 62%,位居“龍 頭老大”;法國(guó)Rhone ~ Poulenc公司占 21%,名列第二;瑞士巴塞爾的Jungbun- zlauer公司和SBI公司各占11%和6%,而 中國(guó)黃原膠在世界黃原膠市場(chǎng)上幾乎談不到 份額。
從工藝技術(shù)上看,我國(guó)黃原膠生產(chǎn)工藝 與先進(jìn)國(guó)家基本一致,分發(fā)酵和后提取兩個(gè) 工段,但總體水平差距較大。其表現(xiàn)在:1. 優(yōu)良菌株培育、篩選,尤其耐高溫優(yōu)質(zhì)高產(chǎn) 菌株方面尚未有大的突破。2.國(guó)內(nèi)生產(chǎn)廠 家裝置規(guī)模偏小且技術(shù)裝備水平較差(如國(guó) 外有的生產(chǎn)廠家采用全封閉式廠房、管道、 閥門,甚至連操作平臺(tái)均為不銹鋼制作,檢 測(cè)控制手段則更為先進(jìn));3.個(gè)別消耗指標(biāo) 偏高等。因此要加快我國(guó)黃原膠發(fā)展,一是 在現(xiàn)有生產(chǎn)企業(yè)的基礎(chǔ)上擴(kuò)大規(guī)模,引進(jìn)國(guó) 外先進(jìn)技術(shù)設(shè)備,提高裝備水平。二是要組 織國(guó)內(nèi)科研單位黃原膠研究專家和生產(chǎn)單位 聯(lián)手合作,繼續(xù)開展聯(lián)合攻關(guān),搞好技術(shù)創(chuàng) 新,提高我國(guó)黃原膠整體科研水平,趕超先 進(jìn)國(guó)家。三是要繼續(xù)發(fā)揮行業(yè)協(xié)會(huì)作用,組 織生產(chǎn)企業(yè)工程技術(shù)人員請(qǐng)進(jìn)來教,走出去 學(xué),加強(qiáng)交流,取長(zhǎng)補(bǔ)短,打破國(guó)內(nèi)生產(chǎn)廠 家各自為陣,內(nèi)部相互封鎖的保守局面。
三、我國(guó)黃原膠質(zhì)量狀況評(píng)價(jià)
2000年4月筆者通過在上海光大會(huì)展 中心舉行的“第四屆中國(guó)國(guó)際食品添加劑展 覽會(huì)暨第十屆全國(guó)添加劑生產(chǎn)應(yīng)用技術(shù)展示 會(huì)”上收集到國(guó)內(nèi)10家黃原膠廠的樣品, 并通過其它渠道收集到美國(guó)Kelco公司和法 國(guó)Rhone - Poulenc公司的黃原膠樣品。通 過對(duì)上述國(guó)內(nèi)外產(chǎn)品的化驗(yàn)分析對(duì)比和有關(guān) 部門查新證明,國(guó)內(nèi)黃原膠與國(guó)外兩大公司 產(chǎn)品有六大差距:
1.外觀色度較深。
2.成品顆粒不夠均勻,分散性較差。
3.1%溶液粘度偏低,且透光率差。
1.成品灰份指標(biāo)略高。
2.衛(wèi)生指標(biāo)中總平板數(shù)、霉菌和酵母 菌含量較高。
3.單耗指標(biāo)較高。
而國(guó)外公司尤其是美國(guó)kelco公司生產(chǎn) 的黃原膠有四個(gè)明顯特點(diǎn)。一是產(chǎn)品手感較 粗為沙粒狀,但極易過篩,造粒效果極好, 分散性好;二是色澤比較正宗,即奶油色, 色素少;三是速溶于水且溶液為均勻透明膠 體,膠感好;四是粘度高,達(dá)2500cp,耐 高溫(120*C 以上)。法國(guó) Rhone - Poulenc 公司“黃原膠”白度好,但粘度較低。
國(guó)產(chǎn)黃原膠從色澤、膠感、溶解性、分 散性及粘度等方面各有千秋,山東中軒、江 蘇金湖、甘肅順興,三家產(chǎn)品幾乎無多大差 別,河南夭冠產(chǎn)品流動(dòng)性和溶解性較好。 (詳見表)
項(xiàng)目Kelco公司Rhodia山東中軒江蘇金湖甘肅順興
色觀色澤奶油色白色類白色類白色類白色
粘度2500cp600cp1650cp1480cp1460cp
剪切值6.0-7.66.17.1
灰份8.3-8.99,710.4
膠感好一般好好膠感明顯
細(xì)度100目100目120目120目100目
流動(dòng)性好一般較好較好較好
透明度半透明好較好較好較好
國(guó)產(chǎn)黃原膠質(zhì)量趕不上國(guó)外產(chǎn)品,除了 上述分析的技術(shù)設(shè)備裝備水平和科研能力有 差距外,與國(guó)內(nèi)黃原膠起步晚發(fā)展緩慢也不
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無關(guān)系,但從目前已經(jīng)建成投產(chǎn)的數(shù)十家企 業(yè)來看,潛力還是很大的。尤其是2000年 7月27日經(jīng)國(guó)務(wù)院批準(zhǔn),9月1日起執(zhí)行的 《當(dāng)前國(guó)家重點(diǎn)鼓勵(lì)的產(chǎn)業(yè)、產(chǎn)品、技術(shù)目 錄》中專門把黃原膠(食品級(jí))生產(chǎn)列人了 “輕工紡織”第十一類,而且國(guó)家有關(guān)部門 已制定了《食品級(jí)黃原膠發(fā)展標(biāo)志性目標(biāo)》, 對(duì)國(guó)內(nèi)企業(yè)指明了發(fā)展方向。目前有部分企 業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)已接近和達(dá)到了這一目標(biāo)。 因此國(guó)內(nèi)黃原膠在今后幾年必將得到長(zhǎng)足發(fā) 展,趕上和超過國(guó)際水平也不是沒有可能。
四、我國(guó)黃原膠開發(fā)潛力和對(duì)策
目前,我國(guó)黃原膠尚未形成規(guī)模優(yōu)勢(shì), 全國(guó)生產(chǎn)能力尚不足美國(guó)Kelco公司的四分 之一。盡管國(guó)內(nèi)企業(yè)普遍存在生產(chǎn)規(guī)模小, 成本高,但大多都在進(jìn)行自我改造,自我完 善,其產(chǎn)品質(zhì)量在短短幾年有了很大幅度的 提高,而且隨著“西部大開發(fā)”和“十五” 規(guī)劃目標(biāo),近幾年將產(chǎn)生2-3家年產(chǎn)千噸 級(jí)的黃原膠廠。為此筆者提出以下幾點(diǎn)建 議:
1.圍繞資源和環(huán)境優(yōu)勢(shì),選擇3-5家 基礎(chǔ)好,有發(fā)展?jié)摿Φ狞S原膠生產(chǎn)企業(yè),集 中建立較大規(guī)模的黃原膠生產(chǎn)基地,使我國(guó) 黃原膠盡快形成規(guī)?;a(chǎn),而切不可一哄 而上,盲目發(fā)展,相鄰地區(qū)之間無需攀比, 你上我也上。爭(zhēng)資源、爭(zhēng)市場(chǎng),導(dǎo)致誰(shuí)也上 不了,誰(shuí)也沒市場(chǎng)的局面發(fā)生。
2.國(guó)家有關(guān)部門和地方政府,應(yīng)釆取 優(yōu)惠政策繼續(xù)加大科研和生產(chǎn)投入,尤其對(duì) 近年在黃原膠幵發(fā)研究方面有基礎(chǔ)、有特點(diǎn) 的科研院所更需給予扶持。同時(shí)應(yīng)結(jié)合“西 部大開發(fā)”和我國(guó)石油工業(yè)提出的“穩(wěn)定東 部、發(fā)展西部”的戰(zhàn)略方針和要求,對(duì)西部 黃原膠生產(chǎn)企業(yè)在項(xiàng)目安排、資金貼息等方 面適當(dāng)給予傾斜。
3.建議對(duì)個(gè)別既有理論基礎(chǔ),又有實(shí) 踐經(jīng)驗(yàn)的黃原膠研究專家(包括已退居二線 的),要組織起來分別在科研單位和生產(chǎn)企 業(yè)之間開展聯(lián)合攻關(guān)。從菌種選育到發(fā)酵設(shè) 備,從人員培訓(xùn)到引進(jìn)技術(shù),從內(nèi)部管理到 市場(chǎng)開拓等各個(gè)方面掀起一個(gè)黃原膠研究 熱、管理熱、生產(chǎn)熱、市場(chǎng)熱的高潮。
4.由行業(yè)協(xié)會(huì)牽頭,在原增稠劑專業(yè) 委員會(huì)的基礎(chǔ)上圍繞黃原膠研究、開發(fā)、生 產(chǎn)應(yīng)用組織相關(guān)單位參加,專門交流黃原膠 研究生產(chǎn)技術(shù)動(dòng)態(tài),提高整體水平,向產(chǎn)業(yè) 化方向協(xié)調(diào)發(fā)展,使其成為我國(guó)食品添加劑 行業(yè)中的又一奇葩。
5.規(guī)范市場(chǎng)行為,拓寬銷售渠道,聯(lián) 合進(jìn)軍國(guó)際市場(chǎng),使我國(guó)黃原膠在國(guó)際市場(chǎng) 上贏得一定份額。