黃原膠獨(dú)特的分子結(jié)構(gòu)，使其具有增粘性、協(xié) 效性、假塑性、良好的分散作用和乳化穩(wěn)定性能等 

被廣泛應(yīng)用于食品、石油、醫(yī)藥、化工、紡織、化妝品 等20多種行業(yè)丨3】。

1黃原膠下游加工生產(chǎn)研究

1.1菌種分離與育種

菌種分離是黃原膠生產(chǎn)的第一步，能否得到優(yōu) 良性能的菌種，是發(fā)酵生產(chǎn)的關(guān)鍵因素之一。黃原膠 發(fā)酵菌種一般采用野油菜黃單胞菌(X compew。）、 菜豆黃單胞菌ap/ioseW)、錦葵黃單胞菌(Z. mafcacearum)和胡蘿卜黃單胞菌(兄Carofae)等。

誘變育種是提高黃原膠生產(chǎn)效率的有效方法 之一。誘變劑的種類(lèi)很多，如紫外線、氯化鋰、硫酸 二乙酯和亞硝基胍等。用一種或幾種誘變劑處理菌 株，可使菌株遺傳物質(zhì)DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)受到損 壞(DNA斷裂、脫嘌呤等)致死菌株的某些功能受到 影響。誘變育種沒(méi)有方向性，菌株發(fā)生正變異的幾 率小,篩選工作量大，效率低。但這是微生物菌種常 用的育種方法，用此方法篩選的突變菌株，能提高 黃原膠的粘度、穩(wěn)定性、鹽溶性和耐溫性w。而且有 些菌株經(jīng)誘變處理后，可以使一些產(chǎn)色基因受到抑 制或不能表達(dá)，從而降低了黃原膠的色澤，提高了 產(chǎn)品質(zhì)量[51。

近年來(lái)，由于生物技術(shù)的迅速發(fā)展，開(kāi)始用定 向育種——基因工程來(lái)育種。它將所需要的基因通 過(guò)一定方式導(dǎo)人受體菌，然后篩選出目的基因能夠 表達(dá)的菌株。Pollock等f(wàn)®!將與黃原膠分泌和乙?；?丙酮酸、多聚體等合成有關(guān)的基因?qū)瞬煌N屬的 黃原膠生產(chǎn)菌中，所產(chǎn)黃原膠的特性與原菌株基本 相同。Chou_等g為gumD基因與菌株色素合成有 關(guān)，如能切除該基因，則可得到無(wú)色黃原膠。

查冬興等[8)克隆了一個(gè)與黃原膠合成基因有關(guān) 的9.4kb Hind IK DNA片段。姚仕儀等[9研究了野油 菜黃單胞菌重組克隆PIXU9278對(duì)黃原膠合成的影 響，并構(gòu)建了一株基因工程菌XCCNAU9278，其黃 原膠產(chǎn)量比親本增加了 7.14%。

1.2培養(yǎng)基優(yōu)化

培養(yǎng)基對(duì)黃單胞菌合成黃原膠的影響是巨大 的,探索黃單胞菌的最適培養(yǎng)基是十分必要的。莫 曉燕等M通過(guò)正交試驗(yàn)，分別考察了碳源、氮源、 CaC03、KH2P04+MgS04和接種量等因素對(duì)發(fā)酵過(guò)程 的影響。結(jié)果表明各因素對(duì)發(fā)酵液粘度的影響為： CaC03>KH2P04+MgS04>碳源 > 碳源和氮源的交互作 用>氮源；而對(duì)產(chǎn)膠率的影響則為:KH2P04+Mgs〇4> 萬(wàn)方數(shù)據(jù)

CaC03>碳源 > 碳源和氮源的交互作用> 氮源;并得到 一個(gè)適宜的培養(yǎng)配方:淀粉4%，魚(yú)粉0.3%+豆餅粉

0.3%，CaC030.3%，KH2P04+MgS04 0.5%+0.25%，接 種量5%。在配制培養(yǎng)基時(shí)再加入0.025%檸檬酸、

0.025%FeS04,經(jīng)28T培養(yǎng)72h,發(fā)酵液粘度為 8.74Pa.S,黃原膠產(chǎn)率為2.91%,丙酮酸含量為 3.32%〇

LiaKopoulou等發(fā)現(xiàn)，黃單胞菌發(fā)酵培養(yǎng)基的主 要成分為碳源、氮源、無(wú)機(jī)鹽和水等。玉米淀粉是物 美價(jià)廉的碳源，蔗糖糖蜜、乳糖糖蜜也是不錯(cuò)的碳 源。在發(fā)酵過(guò)程中提高碳氮比可以提高碳源的轉(zhuǎn)化 率，進(jìn)而提高黃原膠的產(chǎn)量。黃原膠發(fā)酵可用氨鹽、 豆餅粉、花生餅粉和棉籽餅粉等作為氮源。無(wú)機(jī)離 子如^'^^、(^+等是黃單胞菌細(xì)胞中某些酶 的激活劑，適量添加這些離子可以提高黃原膠的產(chǎn) 量。

1.3發(fā)酵動(dòng)力學(xué)

發(fā)酵動(dòng)力學(xué)是研究各種發(fā)酵過(guò)程變量在活細(xì) 胞作用下的變化規(guī)律，以及各種發(fā)酵條件對(duì)這些變 量變化的影響。常春等[1珊究了黃原膠的發(fā)酵動(dòng)力 學(xué)，在Logistic方程和Luedeking-Piret方程的基礎(chǔ) 上，建立了兩步發(fā)酵黃原膠的動(dòng)力學(xué)模型;并對(duì)模 型和試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了比較，該模型能較好地對(duì)發(fā)酵 動(dòng)力學(xué)進(jìn)行描述。研究黃原膠發(fā)酵動(dòng)力學(xué)，有助于 X深入地認(rèn)識(shí)和掌握黃原膠發(fā)酵過(guò)程中各種參數(shù)的 變化規(guī)律，為提高黃原膠發(fā)酵水平打下理論基礎(chǔ)； 也為黃原膠發(fā)酵生產(chǎn)規(guī)模的放大、優(yōu)化和控制提供 工程學(xué)依據(jù)。

野油菜黃單胞菌是需氧細(xì)菌，在發(fā)酵過(guò)程中需 要連續(xù)供氧。發(fā)酵液的粘度大，氧氣在發(fā)酵過(guò)程中 溶解和傳遞困難，供氧成為黃原膠發(fā)酵的限制因 子。在發(fā)酵過(guò)程中通人純氧，可以提高約40%的黃 原膠產(chǎn)量。

1.4下游加工

黃原膠生產(chǎn)包括發(fā)酵和下游加工兩部分。比較 而言，對(duì)黃原膠生產(chǎn)的下游加工(分離、純化和制成 成品)研究較少，而下游加工所需費(fèi)用占生產(chǎn)成本 的50%~60%。高品質(zhì)黃原膠如澄清型黃原膠、速溶 型黃原膠(這些產(chǎn)品進(jìn)口價(jià)格均為國(guó)內(nèi)食品級(jí)黃原 膠價(jià)格的兩倍以上)等，其下游加工費(fèi)用更高。因 此，下游加工過(guò)程直接決定黃原膠的質(zhì)量和生產(chǎn)成 本，下游加工技術(shù)已成為黃原膠生產(chǎn)的關(guān)鍵工序 黃原膠下游加工工藝流程如下：

黃原膠發(fā)酵液—預(yù)處理(調(diào)pH值、加熱、稀釋等)—固液 分離(過(guò)濾、超濾、離心分離等)—初步純化(超濾、沉淀、離心 分離等)—高度純化(溶解、超濾、沉淀、離心分離等)->制成 成品(干燥、粉碎等）

1.4.1發(fā)酵液除菌體

黃原膠發(fā)酵液是復(fù)雜的多相系統(tǒng)。發(fā)酵液中除 有黃原膠外，還有菌體細(xì)胞、尚未耗盡的各種培養(yǎng) 基成分和色素等。雖然黃原膠在發(fā)酵液中含量不 高，但粘度大，直接從發(fā)酵液中分離黃原膠是困難 的。一般地，黃原膠發(fā)酵液下游加工可分為四個(gè)階 段:發(fā)酵液預(yù)處理(加熱、調(diào)pH值、稀釋等)和固液 分離（除去菌體);初步純化(提取）;高度純化(精 制);制成成品。

發(fā)酵液預(yù)處理、除菌體是下游加工的第一步, 預(yù)處理時(shí)可先用水稀釋?zhuān)偌庸柙逋吝^(guò)濾除去菌 體；或調(diào)pH值6.3 ~6.9、加熱至80^ ~ 130丈、時(shí)間 10min~20min殺死菌體，再用中性蛋白酶分解菌體， 除去菌體后可以降低黃原膠產(chǎn)品的總氮含量。

1.4.2初步純化

黃原膠發(fā)酵液經(jīng)預(yù)處理除去菌體后，可用超濾 法進(jìn)行濃縮，提高發(fā)酵液中黃原膠的濃度(特別是 對(duì)用稀釋過(guò)濾后的發(fā)酵液)。通常將發(fā)酵液濃縮至 黃原膠濃度為6%左右，再用乙醇沉淀法提取，此法 將比直接用乙醇沉淀提取黃原膠節(jié)約3~4倍乙醇。 當(dāng)然，發(fā)酵液經(jīng)硅藻土過(guò)濾后也可直接用乙醇沉淀 法提取，或用鹽酸沉淀法提取工業(yè)級(jí)產(chǎn)品。

1.4.3高度純化

高品質(zhì)的黃原膠，在經(jīng)過(guò)初步純化后，還需要進(jìn) 一步精制(高度純化)才能得到符合質(zhì)量要求或市場(chǎng) 需求的產(chǎn)品。精制可采用溶解、超濾、沉淀和分離等 方法;黃原膠精制尚沒(méi)有找到一種經(jīng)濟(jì)實(shí)用的方法。 1.4.4制成成品

根據(jù)黃原膠質(zhì)量國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(GB13886-92)或用 戶對(duì)黃原膠質(zhì)量的要求，黃原膠經(jīng)提取、精制后，還 需要進(jìn)一步加工如干燥、粉碎和包裝等工序制成各 種黃原膠產(chǎn)品。黃原膠粘度大,干燥操作困難，常用 的方法有真空干燥法、噴霧干燥法、盤(pán)式連續(xù)干燥 法、滾筒干燥法、和沸騰干燥法等。真空干燥法簡(jiǎn)便 易行，可用于生產(chǎn)各種等級(jí)的黃原級(jí)產(chǎn)品；噴霧干 燥法不預(yù)處理發(fā)酵液、不除菌體，直接進(jìn)行噴霧干 燥，所得產(chǎn)品雜質(zhì)含量多、顏色深，粘度較小，產(chǎn)品 通常為工業(yè)級(jí);滾筒干燥法、沸騰干燥法等用于生 產(chǎn)食品級(jí)黃原膠。

萬(wàn)方數(shù)據(jù)

1.5污水處理

黃原膠是以淀粉為主要原料，以黃豆餅、玉米 漿、魚(yú)粉、無(wú)機(jī)鹽為輔料生產(chǎn)的。發(fā)酵液的下游加工 還需要乙醇、鹽酸、氯化鈣、氫氧化鈉等化工原料。 因此，在黃原膠發(fā)酵生產(chǎn)中將產(chǎn)生大量的工業(yè)廢 水。黃原膠廢水粘度較大，氨氮、有機(jī)物如葡萄糖、 乙酸、丙酮酸等含量較高，直接排放將對(duì)環(huán)境造成 很大的污染。必須對(duì)其進(jìn)行處理，達(dá)到國(guó)家規(guī)定的 污水排放標(biāo)準(zhǔn)排放。

朱圣東等用反滲透膜法處理黃原膠生產(chǎn)廢水， 探討了各種操作條件對(duì)水的通透量及脫鹽率的影 響。結(jié)果顯示反滲透法處理黃原膠廢水在技術(shù)上是 可行的，最佳操作條件為= 20^時(shí)操作壓力為3MPa, 流量為100L/h，廢水的最終濃度控制在6Kg/m3。使 用了 10d的滲透膜，用0.08mol/L NaOH溶液清洗, 膜的通透量可以得到較好的恢復(fù)。盧繼承等用厭氧 污泥床-循環(huán)活性污泥處理黃原膠廢水，經(jīng)過(guò)一年 的運(yùn)行，各項(xiàng)處理指標(biāo)均達(dá)到GB8978-96 —級(jí)排放 標(biāo)準(zhǔn)。

1.6生產(chǎn)狀況

自20世紀(jì)50年代美國(guó)人Jeanes等發(fā)現(xiàn)黃單 胞菌（X. campestris ) NRRL B-1459產(chǎn)生黃原膠以 來(lái)，美國(guó)kelco公司在1963年首次實(shí)現(xiàn)了黃原膠的 工業(yè)化生產(chǎn)。迄今為止，生產(chǎn)黃原膠的國(guó)家主要有 美國(guó)、法國(guó)、奧地利、日本和中國(guó)等。主要生產(chǎn)企業(yè) 有美國(guó) Nutrasweet kelco、法國(guó) Rhone-Poulene,奧地 利Tungbun-Zlauer和SBI等。1979年世界產(chǎn)量為 lAxlOTcg, 1990 年超過(guò) 5.0xl06kg,2000 年逾 l.Ox 107kg,需求量以每年5%~7%的數(shù)度增長(zhǎng)。

20世紀(jì)70年代末我國(guó)才開(kāi)始對(duì)黃原膠進(jìn)行研 究，并于80年代初期開(kāi)始了工業(yè)化生產(chǎn)。目前生產(chǎn) 企業(yè)主要有山東淄博中軒集團(tuán)(10 000t/a)、山東金 栗生物制品有限公司（3 000t/a)和山東福瑞集團(tuán) (2 OOOt/a)等十幾家。至2005年，黃原膠年生產(chǎn)能 力約為S.OxlOlg，但實(shí)際上許多企業(yè)難以達(dá)到設(shè)計(jì) 產(chǎn)量。我國(guó)黃原膠生產(chǎn)水平較低，發(fā)酵產(chǎn)膠率一般 為2.4%~2,8%，轉(zhuǎn)化率為60%~70%,發(fā)酵時(shí)間72h~ 85h。而國(guó)外發(fā)酵產(chǎn)膠率可達(dá)3.5%以上，轉(zhuǎn)化率為 70%~75%,發(fā)酵時(shí)間48h。

當(dāng)前黃原膠市場(chǎng)行情看好，不少企業(yè)正在新建 和擴(kuò)建黃原膠生產(chǎn)設(shè)備。隨著黃原膠產(chǎn)量的不斷增 加，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)將更加激烈。隨著黃原膠市場(chǎng)需求的 不斷增加，也必將促進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)的進(jìn)步。

2應(yīng)用研究

2.1食品工業(yè)

黃原膠在食品工業(yè)中應(yīng)用十分廣泛，可以作為 理想的增稠劑、乳化劑、懸浮劑、保鮮劑和成型劑 等,在某些酸性較大的食品中其特點(diǎn)尤為突出。用 黃原膠制成的奶制品(酸奶、冰淇淋和奶飲料等）口 感細(xì)膩清爽、易于釋放風(fēng)味、增加穩(wěn)定性，可提高奶 制品的質(zhì)量。何強(qiáng)等研究了黃原膠復(fù)配穩(wěn)定劑對(duì)冰 淇淋的品質(zhì)和流變性的影響，當(dāng)復(fù)配穩(wěn)定劑加人冰 淇淋后，提高了冰淇淋的膨脹率和抗融化性。邵金 良等用黃原膠為主的復(fù)配膠制成的植物蛋白飲料， 在口感上有很大的優(yōu)勢(shì)，并且減少了乳化劑用量, 產(chǎn)品的穩(wěn)定性良好。

2.2石油工業(yè)

低濃度(0.5%)黃原膠溶液能保持鉆井液的粘 度并控制其流變性能，而在高速轉(zhuǎn)動(dòng)的鉆頭部位粘 度極小、節(jié)省動(dòng)力;在鉆孔部位卻保持較高粘度，從 而防止井壁坍塌。謝俊等用黃原膠溶液作油田驅(qū)替 劑試驗(yàn)表明，黃原膠溶液具有良好的增粘性、流變 性、化學(xué)穩(wěn)定性及較強(qiáng)的機(jī)械抗降解性能，可作為 油田開(kāi)發(fā)的驅(qū)替劑。用黃原膠作驅(qū)替劑，可以減少 死油區(qū)，提高采收率。孫景民等以黃原膠作調(diào)剖劑 處理大港油田棗2斷塊區(qū)、棗1270斷塊的部分注 水井整體區(qū)塊后，兩個(gè)斷塊區(qū)均達(dá)到“增油控水”的 效果，在一年左右累計(jì)實(shí)現(xiàn)凈增油量近萬(wàn)噸。

2.3醫(yī)藥領(lǐng)域

在醫(yī)藥領(lǐng)域黃原膠應(yīng)用的熱點(diǎn)是作為載體緩 釋片劑。張文玉等以黃原膠為載體,分別制備撲熱 息痛、鹽酸甲氧氯普胺緩釋片劑，該類(lèi)片劑有良好 的緩釋效果。把黃原膠添加入軟膏類(lèi)藥品后，軟膏 更易于涂布;黃原膠粘性較強(qiáng)，軟膏中水分揮發(fā)后 藥物也不易從皮膚上脫落，提高了藥物利用率和用 藥舒適感。黃原膠用作滴眼液助劑時(shí)功效顯著:眼 球快速眨動(dòng)使滴眼液粘度減小，藥物易與患部充分 接觸;停止眨動(dòng)時(shí)，粘度增加又不易流動(dòng)。

2.4印刷工業(yè)

尹俊等把黃原膠用于織物印花過(guò)程中，比較了 黃原膠與海藻酸鈉和丙烯酸類(lèi)合成增稠劑的印花性 能。結(jié)果黃原膠色漿在印花中可提供良好的輪廓清 晰度和抱水性。郭利等用黃原膠作純棉割線浴巾活 性染料印花效果也得出相似的結(jié)論，用黃原膠作印 花增稠劑印制的成品不但花紋清晰、色光純正濃艷， 而且干濕摩牢度好，手感柔軟，同時(shí)降低了成本。

萬(wàn)方數(shù)據(jù)

黃原膠除廣泛用于食品、石油、醫(yī)藥、印刷、陶 瓷、化妝品和香料等行業(yè)外，近年來(lái)它又日益被用 于農(nóng)藥新劑型等的生產(chǎn)中。

3展望

菌種選育是提高黃原膠產(chǎn)量和質(zhì)量的主要因 素之一，育種不僅能增加黃原膠的產(chǎn)量，而且能夠 提高其質(zhì)量。基因工程技術(shù)將為黃原膠的菌種改良 提供技術(shù)支撐。

幾十年來(lái)，通過(guò)對(duì)黃原膠生產(chǎn)的研究開(kāi)發(fā)，對(duì) 黃原膠發(fā)酵原理、下游加工過(guò)程的認(rèn)識(shí)不斷深人； 新工程技術(shù)將不斷被應(yīng)用到生產(chǎn)中降低黃原膠生 產(chǎn)成本;高質(zhì)量、高性能的黃原膠將被生產(chǎn)出來(lái)滿 足市場(chǎng)的需要，生產(chǎn)黃原膠的效益將大大提高。

黃原膠的應(yīng)用研究尚處于較低水平，擴(kuò)大黃原 膠的應(yīng)用范圍，研制生產(chǎn)澄清型、速溶型以及各種 改性黃原膠等是黃原膠生產(chǎn)發(fā)展的方向。研究開(kāi)拓 黃原膠新的應(yīng)用范圍，把黃原膠應(yīng)用于新藥開(kāi)發(fā) 中，特別是新型抗癌藥物的開(kāi)發(fā)，將為黃原膠的應(yīng) 用開(kāi)辟?gòu)V闊的前景。