黃原膠在食品工業中的應用

張麗靜，王遠亮， 王傳花

（湖南農業大學食品科技學院，湖南長沙 410125）

黃原膠又名漢生膠、黃桿菌膠等，是由甘藍黑腐病黃單胞菌分泌的一種水溶性微生物胞外雜多糖。1969 年，黃原膠被美國食品與藥品管理局（FDA）正式批準用于食品中。世界糧農組織（FAO） 及世界衛生組織（WHO） 也在1975 年批準黃原膠作為食品添加劑，而我國在1988 年批準黃原膠的食品級衛生標準并將其列入食品添加劑名單中。黃原膠為淡黃色或白色顆粒或粉末，微臭，無毒副作用。黃原膠分子是由D - 葡萄糖、D - 甘露糖、D - 葡糖糖醛酸、乙酸和丙酮酸構成的五糖重復單元大分子結構。易溶于水，不溶于大多數有機溶劑，耐酸、堿和鹽，對溫度和酶的作用不敏感。此外，黃原膠還具有明顯的假塑性。黃原膠溶于水形成凝膠結構，增進水溶液黏度，因此可作為增稠劑、穩定劑應用在飲料、調味品等食品領域中。由于其分子上有親水和親油基團，能在蛋白質飲料、乳及乳制品等食品中起到一定的乳化作用，提高產品穩定性。

1 黃原膠的制備

通常選用甘藍黑腐黃單胞菌或其變異株，將其置于含有葡萄糖、蔗糖或淀粉等碳源，豆粉、魚粉或蛋白胨等氮源，適量的KH2PO4，CaCO3等無機鹽，以及谷氨酸、檸檬酸、延胡索酸等生成促進劑的培養基中發酵[1]。發酵液再經過稀釋、固液分離、沉淀、干燥、包裝等步驟，即可得到食品級黃原膠。

國內一般通過醇沉法，即采用乙醇作為食品級黃原膠沉淀劑，但是乙醇損失較大。李時巖等人[2]采用先過濾、超濾除去黃原膠中大量不溶性和可溶性雜質、色素等，之后采用醇沉法進行提取，該提純濃縮工藝減少了乙醇的用量。目前，滅菌方式通常采用巴氏殺菌，并且由于黃原膠的溶解度隨溫度的升高而增大，黏度隨溫度升高而降低，因此容易通過離心或過濾除去不溶物。Smith J H 等人[3]研究發現，當溫度80～130 ℃，pH 值6.3～6.9，加熱時間10～20 min 時，黃原膠的溶解度增大并且不會出現熱降解現象，也不會造成細菌的破裂。

2 在食品工業中的應用

2.1 在飲料中的應用

飲料在貯藏期內，極易出現上浮、沉淀、分層等影響品質和口感的現象。因此，在工業生產中，需要在飲料中添加穩定劑，以此提高飲料的穩定性，延長懸浮飲料中顆粒的懸浮時間。黃原膠的親水性較好，對溫度、酸堿和鹽的穩定性良好，能迅速溶解于水溶液中并形成穩定的溶膠，增加飲料的稠度，提升飲料的穩定性和顆粒懸浮性。

馬寅斐等人[4]測定了0.004%，0.006%，0.008%，0.010%，0.012%的黃原膠添加量對芒果汁飲料穩定性的影響。結果表明，飲料的TSI 穩定性指數呈先降低后上升的趨勢，在0.008%的添加量時，TSI 指數最小，飲料穩定性最高。且當其與CMC 9、結冷膠以添加量分別為0.012%，0.050%，0.015%復配時風味、口感及穩定性效果最好且高于市面上常見的芒果果汁飲料。陳剛等人[5]向花生乳飲料添加黃原膠，發現花生乳飲料乳化性得到了顯著性的提高且黃原膠添加量越大，乳化性越好。都宇[6]通過向乳酸菌飲料中加入不同添加量的羧甲基纖維素鈉、果膠、黃原膠和瓜爾豆膠進行正交試驗，結果表明黃原膠對乳酸菌飲料穩定性有一定的影響。

2.2 在焙烤食品中的應用

焙烤食品是以糧、油、糖或甜味劑、蛋、乳等為主要原料，加以其他輔料，經調制、發酵、成型、熟制等工序制成的產品，包括面包、糕點、月餅、餅干等[7]。其中，面包和蛋糕主要組成成分為面粉、水、蛋等，經過發酵、焙烤等過程形成疏松多孔、蓬松柔軟的烘焙食品。但是，在貯藏的過程中，極易因水分流失、淀粉老化而失去彈性。黃原膠是一種含有大量羥基的多糖，是一種親水性膠體，能與面筋蛋白相互作用，形成復合空間網絡結構，顯著提高面筋蛋白持水性，提高面團的強度，從而增加焙烤食品的持水力、彈性、柔軟度，改善口感，延長貨架期。

宋臻善等人[8]的試驗表明，添加0.05%～0.10%黃原膠的蛋糕放置7 d 后，蛋糕的硬度及硬度變化率均比空白對照組小，且添加0.10%黃原膠的蛋糕硬度變化率最小，說明添加0.10%的黃原膠可以延緩蛋糕老化。瞿力等人[9]研究發現，在面包中添加適量的黃原膠尤其是0.6%的添加量，可更好地改善面包口感、提高面包生產量、延緩面包的老化。范婷婷等人[10]研究了黃原膠同瓜爾豆膠、羥丙基甲基纖維素（HPMC）和海藻酸鈉進行復配對面包品質的影響。研究表明，黃原膠、海藻酸鈉與HPMC 以1∶2∶6 復配時，可更好地改善面包的烘焙品質，提高面包的抗老化性能。

2.3 在乳及乳制品中的應用

液態乳制品既含有脂肪、蛋白質等大分子物質，也含有無機鹽離子等小分子物質，體系復雜。在生產過程中，容易出現脂肪上浮、乳清析出、蛋白質凝固沉淀、分層等問題。因此，在乳制品工業中，需要額外添加乳化劑、增稠劑等使之形成穩定、均勻的分散體系。黃原膠具有親水性和親油性基團，能夠聚集在水油界面，降低表面張力，阻止液滴聚集，起到乳化作用，從而避免乳制品發生分層現象、提高蛋白質的穩定性、避免蛋白質沉淀等。

李向東等人[11]在研發牛奶布丁時，將卡拉膠、黃原膠和變性淀粉復配制作牛奶布丁。結果表明，卡拉膠、黃原膠和變性淀粉協同作用較好，并且分別以0.25%，0.20%，3.00%的添加量制作出的牛奶布丁質構最好。劉丹[12]通過將黃原膠和瓜爾豆膠復配來研究它們對復原乳穩定性的影響，結果表明，黃原膠和瓜爾豆膠適當的復配比例可減少蛋白質間的聚集，使復原乳更加穩定。

2.4 在糧食及糧食制品中的應用

面團是向面粉中加入少量水經過一段時間揉搓使之成團形成的，依靠面筋蛋白保持一定的形狀。黃原膠吸水能力較強，可與水結合形成黏性凝膠，與淀粉顆粒、面筋蛋白結合形成三維空間網狀結構，從而增加面團的持水性，增強面筋強度，提高面團的穩定性[13]。

何承云等人[14]向饅頭中添加一定量的黃原膠，發現黃原膠使饅頭的硬度、黏著性、咀嚼性降低，而彈性、內聚性和回復性升高，且黃原膠添加量為0.10%時，改善饅頭質構的效果最好。

向面條中添加適量的黃原膠可加大面筋蛋白與淀粉粒的結合，提高面團結構的緊密性。馮俊敏等人[15]在研究冷凍面條的試驗時發現，黃原膠能夠提高冷凍面條的最大拉斷力，降低冷凍面條在貯藏過程中的熔化焓和凍結水含量，防止冷凍面條面筋膜受到傷害，提升面條的穩定性。

此外，在速凍餃子或餛飩皮中加入黃原膠，可以起到改善面皮口感、減少烹飪時的爛皮和混湯度，并且在餡料中加入一定量的黃原膠，能夠使餡料湯汁濃郁飽滿[16]。

2.5 在調味品中的應用

黃原膠具有良好的水溶性，遇水可快速溶解形成溶膠，起到增稠的作用，并且對熱、酸、堿和鹽等具有很強的穩定性，因此可添加在調味料中使用。陶德才[17]在辣鮮露調味料的工藝中加入黃原膠來保持辣鮮露水溶液體系的穩定性。通過添加0.05%～0.40%的黃原膠與其他小料，如食鹽、蘋果酸、I+G等混合進行黏度試驗，結果表明黏度隨黃原膠添加量的增加而升高。當添加量為0.2%，0.3%，0.4%時，辣鮮露的瓶底無沉淀物，瓶壁無掛壁分層現象。岑劍偉等人[18]在制備海鮮醬時發現，如果只加淀粉需要更多的淀粉并且制得的海鮮醬久置容易出現結塊現象。而當用4%淀粉與0.25%黃原膠混合使用時，不僅可達到理想的稠度，還能避免久置結塊現象。王嫣等人[19]的研究表明，黃原膠與變性淀粉復配，可進一步提高番茄沙司的穩定性、黏度及光澤度，并賦予番茄沙司細膩口感。陳春香[20]在醬油中添加黃原膠，得到的醬油色澤濃郁，體濃掛壁，更易上色，檔次更好。

2.6 在冷凍飲品中的應用

冰激凌是以牛奶、奶油和糖等為原料，輔以其他添加劑，經過一系列工藝而制作的一種冷凍飲品。品質良好的冰激凌具有口感細膩、持形能力長、香醇濃厚等特點。黃原膠在-18～100 ℃范圍內均能起到穩定乳化液的作用，抑制水分子遷移，控制冰晶生長速度，使冰激凌口感綿軟、細膩并能增加配料的黏度，使得冰激凌具有良好的可塑性、持形性、黏性和柔軟性[21]。劉梅森等人[22]研究表明，黃原膠可顯著提高軟冰激凌的膨脹率、黏度、抗融性，降低產品硬度。鄭梅霞等人[23]向酸奶冰激凌中添加黃原膠FJAT-10151-DTJZ，發現其能明顯提高冰激凌的抗融性和膨脹率，抑制冰晶的增大。

3 結語

黃原膠以其優異、獨特的理化特性及食用安全性，可作為增稠劑、乳化劑、懸浮劑等在乳及乳制品、飲料、烘烤食品、糧食及糧食制品、調味品及冷凍飲品等領域中的廣泛應用[24]，以此增強食品的穩定性、提高食品的品質、延長食品的貨架期等，具有巨大的市場價值[25-26]。并且，隨著研究的深入，黃原膠作為一種微生物胞外多糖，不被人體所消化，并且其熱量也較低，因此可作為一種良好的膳食纖維應用在功能性食品上。但是，目前國內的食品級黃原膠生產、研發及應用等還不夠深入，在未來仍需不斷改進生產工藝，提高生產效率和黃原膠品質，并且降低生產成本，此外還需加強對黃原膠產品的研發及拓寬黃原膠的應用[27-28]。