黃原膠是七十年代末八十年代初在國際 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。
黃原膠是一種類白色或淺米黃色的可流 動的粉末,是目前國際上集增稠、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,具有獨特的 理化性質。具體表現(xiàn)為:
1.高粘度:低濃度溶液具有高粘度 (1 %水溶液的粘度相當于明膠的100倍)。
—24 —
萬方數(shù)據
2.耐溫:在-18——loot:范圍內,即 使在鹽溶液中,黃原膠仍可保持其有序結構 和粘度,但溫度過高會影響它的穩(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特點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 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,但分子結構不變。 當剪切消失后粘度恢復正常。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。
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 機物(在濃度<40%時甲醇、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多個行業(yè)數(shù)百種產品。
二、我國及世界黃原膠的生產、工藝及 技術現(xiàn)狀
我國自七十年代以來,國內南開大學、 山東食品發(fā)酵研究院、山東大學、中科院微 生物所、無錫輕工大學、鄭州工學院等科研 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。從 1992年江蘇金湖制藥廠建成國內第一家黃 原膠生產廠起,全國產量不足100噸,發(fā)展 到1999年底全國規(guī)?;瘡S家已達10余家, 實際產量3000噸左右,而且目前仍有不少 單位正在擴建或準備新建黃原膠生產線,其 設計能力在2000噸/年的即有2家。生產能 力超過6000噸。
目前國內實際產量未達到設計生產能 力,主要原因在于國產發(fā)酵設備和后提取工 藝方面程度不同存在一些制約因素,但主要 是市場未拓開。
國外黃原膠自1961年由美國的Merck 公司Kelco分部開始半工業(yè)化生產以來, 1962年即有2000多噸黃原膠干粉投入市 場,兩年以后,美國Kelco公司正式大規(guī)模 生產。尤其從1969年美國FDA批準黃原膠 用于食品領域,1971——1977年歐洲一些 國家先后批準黃原膠作為食品添加劑,1963 年聯(lián)合國糧農組織(FAO)和世界衛(wèi)生組織 (WHO)批準黃原膠可正式作為世界范圍內 的食品添加劑之后,世界黃原膠市場發(fā)展十 分迅速。迄今為至開發(fā)和生產黃原膠的國家 有美國、英國、法國、德國、日本、意大 利、加拿大、韓國、羅馬尼亞和中國等20 多個國家和地區(qū)。全世界的黃原膠產量達5 萬噸/年以上,其中能夠大規(guī)模生產黃原膠 的國家有美國、法國、奧地利和日本。目前 僅美國Kelco公司即達到年產1.5 ~ 2萬噸 的生產規(guī)模,是世界上最大的黃原膠生產 廠。法國Rhone - Poulenc公司近年以8000 萬法郎的代價把其在法國Melle的綜合企業(yè) 中生產黃原膠的能力擴大20%,成為世界 上第二大黃原膠生產廠家。另據報道瑞士巴 塞爾的J ungbunzlauer公司、美國ADM公司 等廠商也紛紛擴大黃原膠生產能力。據估 計,全球對黃原膠的需求量每年約以5- 7%的速度增長。
從世界黃原膠所占有的份額看,美國 Nutra Sweet Kelco 公司占 62%,位居“龍 頭老大”;法國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 中國黃原膠在世界黃原膠市場上幾乎談不到 份額。
從工藝技術上看,我國黃原膠生產工藝 與先進國家基本一致,分發(fā)酵和后提取兩個 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)質高產 菌株方面尚未有大的突破。2.國內生產廠 家裝置規(guī)模偏小且技術裝備水平較差(如國 外有的生產廠家采用全封閉式廠房、管道、 閥門,甚至連操作平臺均為不銹鋼制作,檢 測控制手段則更為先進);3.個別消耗指標 偏高等。因此要加快我國黃原膠發(fā)展,一是 在現(xiàn)有生產企業(yè)的基礎上擴大規(guī)模,引進國 外先進技術設備,提高裝備水平。二是要組 織國內科研單位黃原膠研究專家和生產單位 聯(lián)手合作,繼續(xù)開展聯(lián)合攻關,搞好技術創(chuàng) 新,提高我國黃原膠整體科研水平,趕超先 進國家。三是要繼續(xù)發(fā)揮行業(yè)協(xié)會作用,組 織生產企業(yè)工程技術人員請進來教,走出去 學,加強交流,取長補短,打破國內生產廠 家各自為陣,內部相互封鎖的保守局面。
三、我國黃原膠質量狀況評價
2000年4月筆者通過在上海光大會展 中心舉行的“第四屆中國國際食品添加劑展 覽會暨第十屆全國添加劑生產應用技術展示 會”上收集到國內10家黃原膠廠的樣品, 并通過其它渠道收集到美國Kelco公司和法 國Rhone - Poulenc公司的黃原膠樣品。通 過對上述國內外產品的化驗分析對比和有關 部門查新證明,國內黃原膠與國外兩大公司 產品有六大差距:
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.成品灰份指標略高。
2.衛(wèi)生指標中總平板數(shù)、霉菌和酵母 菌含量較高。
3.單耗指標較高。
而國外公司尤其是美國kelco公司生產 的黃原膠有四個明顯特點。一是產品手感較 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2500cp,耐 高溫(120*C 以上)。法國 Rhone - Poulenc 公司“黃原膠”白度好,但粘度較低。
國產黃原膠從色澤、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,三家產品幾乎無多大差 別,河南夭冠產品流動性和溶解性較好。 (詳見表)
項目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
細度100目100目120目120目100目
流動性好一般較好較好較好
透明度半透明好較好較好較好
國產黃原膠質量趕不上國外產品,除了 上述分析的技術設備裝備水平和科研能力有 差距外,與國內黃原膠起步晚發(fā)展緩慢也不
26 ■—-
無關系,但從目前已經建成投產的數(shù)十家企 業(yè)來看,潛力還是很大的。尤其是2000年 7月27日經國務院批準,9月1日起執(zhí)行的 《當前國家重點鼓勵的產業(yè)、產品、技術目 錄》中專門把黃原膠(食品級)生產列人了 “輕工紡織”第十一類,而且國家有關部門 已制定了《食品級黃原膠發(fā)展標志性目標》, 對國內企業(yè)指明了發(fā)展方向。目前有部分企 業(yè)產品質量指標已接近和達到了這一目標。 因此國內黃原膠在今后幾年必將得到長足發(fā) 展,趕上和超過國際水平也不是沒有可能。
四、我國黃原膠開發(fā)潛力和對策
目前,我國黃原膠尚未形成規(guī)模優(yōu)勢, 全國生產能力尚不足美國Kelco公司的四分 之一。盡管國內企業(yè)普遍存在生產規(guī)模小, 成本高,但大多都在進行自我改造,自我完 善,其產品質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,近幾年將產生2-3家年產千噸 級的黃原膠廠。為此筆者提出以下幾點建 議:
1.圍繞資源和環(huán)境優(yōu)勢,選擇3-5家 基礎好,有發(fā)展?jié)摿Φ狞S原膠生產企業(yè),集 中建立較大規(guī)模的黃原膠生產基地,使我國 黃原膠盡快形成規(guī)模化生產,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。爭資源、爭市場,導致誰也上 不了,誰也沒市場的局面發(fā)生。
2.國家有關部門和地方政府,應釆取 優(yōu)惠政策繼續(xù)加大科研和生產投入,尤其對 近年在黃原膠幵發(fā)研究方面有基礎、有特點 的科研院所更需給予扶持。同時應結合“西 部大開發(fā)”和我國石油工業(yè)提出的“穩(wěn)定東 部、發(fā)展西部”的戰(zhàn)略方針和要求,對西部 黃原膠生產企業(yè)在項目安排、資金貼息等方 面適當給予傾斜。
3.建議對個別既有理論基礎,又有實 踐經驗的黃原膠研究專家(包括已退居二線 的),要組織起來分別在科研單位和生產企 業(yè)之間開展聯(lián)合攻關。從菌種選育到發(fā)酵設 備,從人員培訓到引進技術,從內部管理到 市場開拓等各個方面掀起一個黃原膠研究 熱、管理熱、生產熱、市場熱的高潮。
4.由行業(yè)協(xié)會牽頭,在原增稠劑專業(yè) 委員會的基礎上圍繞黃原膠研究、開發(fā)、生 產應用組織相關單位參加,專門交流黃原膠 研究生產技術動態(tài),提高整體水平,向產業(yè) 化方向協(xié)調發(fā)展,使其成為我國食品添加劑 行業(yè)中的又一奇葩。
5.規(guī)范市場行為,拓寬銷售渠道,聯(lián) 合進軍國際市場,使我國黃原膠在國際市場 上贏得一定份額。