黄原胶的制备方法及应用

背景及概述^[1][2]

黄原胶又称汉生胶、甘蓝黑腐病黄单胞菌胶、黄杆菌胶、黄单胞杆菌多糖、黄单胞多糖，来源于微生物黄单胞菌属，用发酵法进行工业化生产而得，呈乳白色、淡黄到浅褐色颗粒或粉末。黄原胶属天然胶，与其他天然胶相比，它可进行工业化生产，且不受资源、气候的限制，其优越性已取代或将取代许多合成胶和天然胶在食品中的位置。其具有良好的增稠性和假塑性；有良好的分散作用、乳化稳定作用和悬浮能力；有很强的黏合作用，防胶体脱水作用；在低盐 pH2～12范围内具有极好的稳定性；在巴氏灭菌中具有极好的稳定性；与槐豆胶、瓜尔胶相互作用形成凝胶时有显著的增效性。

制备^[2]

黄原胶的生产是以碳水化合物(如玉米、淀粉等)为主要原料，经黄单胞杆菌 (Xanthomonas campestris)生物发酵工程培养、乙醇提取、干燥、粉碎而得。目前，国内外黄 原胶生产工艺路线大体相同，我国与发达国家相比只是在规模、发酵技术、设备、溶剂类 型及消耗、能耗等方面有差距外，其他基本一致。生产一般分为发酵和提取两个工段。传统工艺存在两大问题：1.发酵介质地混合、供氧和传热等极为困难，能耗大；2.以酒精进行固液分离，乙醇用量大且回收率低。

针对上述方法存在的问题，本发明开发了一种膜分离浓缩黄原胶发酵液生产黄原胶的方法，使生产黄原胶时乙醇的用量从发酵液体积的2.5倍减少到发酵液原体积的0.9倍，节约60％以上，大大降低了原材料消耗，节约了原料成本。

CN200610036390.3针对现有的黄原胶生产过程中的乙醇沉淀工序其乙醇的消耗量大和 产品未脱盐，灰份较高，纯度较低等问题，提供一种原材料料消耗较少、得率高、产品纯度高，且适合于工业化生产的膜分离浓缩黄原胶发酵液生产黄原胶的方法。本发明的目的是通过如下方法实现的：

1)微滤脱盐浓缩：将黄原胶发酵液从贮罐中泵入微滤膜组件中过滤脱盐浓缩，得黄原胶脱盐浓缩液；

2)乙醇沉淀：将经微滤脱盐浓缩所得的黄原胶脱盐浓缩液加入乙醇，沉淀黄原胶；

3)压滤：将经乙醇沉淀的黄原胶沉淀压滤，得含湿小于23％～30％的黄原胶(含固量 70％～77％)和过滤液，过滤液经蒸馏回收乙醇；

4)干燥造粒：将压滤所得黄原胶干燥并粉碎造粒得黄原胶。

应用本发明所述的微滤浓缩分离方法，可以实现以下目的：可以大大降低原材料消耗，节约了原料；在浓缩黄原胶溶液的同时还可以去除溶液中的无机盐，降低黄原胶的灰份，提高黄原胶的纯度和产品性能。

应用 ^[3]

黄原胶已广泛用于食品中。在果汁中添加0.2%～1%，使果汁有良好的黏着性，口感好，控制渗透和流动；作为面包的添加剂，可使面包稳定性好，质地光滑，节约时间，降低成本；在面包馅、食品夹心馅及糖衣中使用 0.25%，可增加口感和风味，制品组织光滑，延长货架期，提高制品对加热和冷冻的稳定性；在乳制品中，冰淇淋中加入0.1%～0.25%，可起优良的稳定作用；在罐头食品中提供良好的黏度控制，可替代部分淀粉，一份黄原胶可代替3～5份淀粉。同时，在糖果、调味品、冷冻食品及液体食品中，黄原胶也得到了广泛的应用。      

以黄原胶和明胶为壁材复凝聚法制备微囊。微囊技术起于20世纪30年代，美国的Wurster用物理方法制备了微囊。到20世纪70 年代，微囊技术的工艺日益成熟，应用范围逐渐扩大，今天它已从最初的药物包覆和无炭 复写扩展到了医药、食品、日用化学品、肥料、化工等诸多领域。目前，微囊技术在国外发展迅速，美国对它的研究一直处领先地位。我国的研究起步较晚，在20世纪80代中期引进了这一概念，虽然在微囊技术应用方面也有许多发展，但同国外相比，我国仍处于起步阶段，进口微囊在生产中仍占主导地位。

本发明CN201310112929.9解决现有方法制备的微囊包封率低和粒径大的问题，提供一种以黄原胶和明胶为壁材复凝聚法制备微囊的方法。本发明一种以黄原胶和明胶为壁材复凝聚法制备微囊的方法包括以下步骤：

一、将明胶加入水中，浸泡20min～30min后，加热使其溶解，即得到浓度为 0.05g/mL～0.45g/mL的明胶溶液，静置6h～8h；

二、将黄原胶加入水中，浸泡20min～30min后，加热使其溶解，即得到浓度为 0.001g/mL～0.05g/mL的黄原胶溶液，静置6h～8h；

三、向步骤一中制备的明胶溶液中加入芯材，高剪切20s～40s，得到稳定的O/W型乳 剂，然后向其中滴加步骤二中制备的黄原胶溶液，在温度为50～60℃的条件下，恒温搅拌 15min～25min，得到混合液；其中步骤三中所述的明胶溶液中明胶的质量和步骤三中所述的黄原胶溶液中黄原胶的质量之比为1∶(0.2～2.5)；步骤三中所述的明胶溶液中明胶的质量和步骤三中所述的黄原胶溶液中黄原胶的质量之和与步骤三中所述的芯材的质量的比为 1∶(0.4～2.3)；

四、将步骤三得到的混合液的pH值调节至3.5～4.5，得到pH为3.5～4.5的混合液，然 后加入固化剂，反应30min～120min后，得到微囊混悬液；其中步骤四中所述的固化剂与步 骤四中所述的pH为3.5～4.5的混合液中明胶的质量之比为1∶(0.5～2.0)；

五、将步骤四得到的微囊混悬液干燥，得到以黄原胶和明胶为壁材的微囊。

本发明以黄原胶和明胶为壁材通过复凝聚法制备的微囊的方法，以水溶性高分子化合物为天然食品原料，使用安全、性质稳定，通过改变体系的pH值使溶液中的高分子化合物形成聚合物，同时体系的pH值、温度或水溶液浓度的变化导致乳剂系统表面张力的减小，从而使得芯材被壁材的凝聚相所包裹，达到了对芯材药物的保护，隔绝或减少了芯材药物与氧气的接触，防止芯材药物失活，大大提高了芯材药物的储藏时间。

本发明工艺操作简单，制备过程条件温和，所需设备简单，所用辅料价廉、易得，所用溶剂为水，无毒， 实现生产的零排放，制备的微囊粒径分布均一、粒径分布窄，微囊直径可达0.5μm～1μm， 表面致密，耐热性好、比表面积大、具有良好的表面渗透能力，且所得粉末具有良好的流动性，并且不易吸潮，包封率可达90％以上，载药量最高可达70％，60℃下放置10天仅氧化了3％～8％，抗氧化能力强，进行体外药物释放度试验，释药全过程的时间为12小时， 累积释放率可达90％以上，缓释效果好，还可以通过调控微囊尺寸和芯材含量以达到各种目的，易实现大规模生产。

主要参考资料

[1] 中华烘焙食品大辞典·原辅料及食品添加剂分册

[2] CN200610036390.3 一种膜分离浓缩发酵液生产黄原胶的方法

[3]CN201310112929.9 一种以黄原胶和明胶为壁材复凝聚法制备微囊的方法