黄原胶是由野油菜黄单胞菌（Xanthomonas campestris*） 经有氧发酵产生的一种阴离子型胞外杂多糖，其化学组成与分子结构的精准构象，决定了其独特的增稠、乳化、耐盐、耐酸碱等功能特性，是目前应用广泛的微生物多糖之一。

一、化学组成

黄原胶的化学本质为葡萄糖醛酸型酸性杂多糖，其重复单元的化学组成具有高度均一性，具体如下：

1. 核心糖单元组成

黄原胶的基本重复单元由5个单糖分子缩合而成，摩尔比为2:2:1，分别是2分子D-葡萄糖、2分子D-甘露糖和1分子D-葡萄糖醛酸，这一五糖重复单元是构成黄原胶主链与侧链的基础骨架，通过糖苷键连接形成线性高分子聚合物。

2. 官能团修饰与取代基

除基础单糖外，黄原胶分子中还含有两种关键的酯化取代基团，直接影响其水溶性与带电性：

乙酰基（-COCH₃）：连接在主链相邻葡萄糖单元的C-6位上，取代度约为0.5~0.8（即每个重复单元平均结合0.5~0.8个乙酰基），乙酰基的存在可增强黄原胶分子的亲水性，同时降低分子链间的聚集作用。

丙酮酸基团（-COCH₂COOH）：以酮缩醛的形式连接在侧链末端甘露糖的C-4和C-6位上，取代度约为0.2~0.3，丙酮酸基团是黄原胶阴离子电荷的主要来源，其解离产生的羧基阴离子（-COO⁻）使黄原胶在水溶液中带负电，赋予其优异的耐盐性与pH稳定性。

3. 元素组成与分子量特征

黄原胶的元素组成为碳（C）、氢（H）、氧（O），不含氮元素，这是区分黄原胶与蛋白质类增稠剂的核心标志；其分子量受发酵工艺影响较大，通常在2×10⁶ ~ 5×10⁷Da范围内，高分子量的特性使其在低浓度下即可形成高黏度溶液。

二、分子结构

黄原胶的分子结构分为主链结构与侧链结构两部分，且在水溶液中可形成独特的螺旋构象，这是其功能特性的结构基础。

1. 主链结构：与纤维素同源的线性骨架

黄原胶的主链由β-D-葡萄糖单元 通过β-1,4-糖苷键 连接而成，与天然纤维素的主链结构完全一致。主链的线性结构为黄原胶提供了高分子聚合物的基本骨架，是其形成溶液黏度的核心支撑。

2. 侧链结构：分支化的五糖重复单元

每间隔一个葡萄糖单元，主链上的葡萄糖C-3位就会连接一条三糖侧链，该侧链与主链共同构成黄原胶的五糖重复单元，具体连接方式为：

侧链的核心为α-D-甘露糖，通过α-1,3-糖苷键与主链葡萄糖连接；

该甘露糖的C-2位连接一个β-D-葡萄糖醛酸 单元；

葡萄糖醛酸的C-4位再连接一个β-D-甘露糖 单元，形成完整的三糖侧链；

侧链末端的甘露糖C-4和C-6位被丙酮酸基团修饰，相邻主链葡萄糖的C-6位则被乙酰基修饰，最终构成“主链+侧链”的分支化结构。

3. 水溶液中的高级构象：刚性双螺旋结构

黄原胶分子在水溶液中并非以无序线性状态存在，而是通过分子内氢键、静电排斥作用与疏水相互作用，自发形成 刚性双螺旋结构：

两条黄原胶单链通过侧链基团间的氢键交联，缠绕形成稳定的双螺旋；

双螺旋结构表面分布着大量的亲水基团（羟基、羧基、乙酰基）与阴离子电荷（丙酮酸基团解离的-COO⁻），使其具有极强的水合能力，能快速溶解于水并形成均匀溶液；

双螺旋结构的刚性特征，使其在受到剪切力作用时，螺旋结构可暂时解开，黏度下降，当剪切力消失后，螺旋结构迅速恢复，黏度回升，这一特性即为黄原胶的假塑性（剪切稀化），是其作为食品增稠剂、石油钻井液添加剂的关键功能基础。

三、分子结构与化学组成对性能的决定性作用

黄原胶的化学组成与分子结构是其功能特性的根源，具体对应关系如下：

1. 阴离子特性与耐盐性

丙酮酸基团解离产生的负电荷，使黄原胶分子间存在静电排斥作用，即使在高浓度盐溶液（如10% NaCl溶液）中，盐离子也无法压缩其分子双电层，分子仍能保持舒展的双螺旋结构，因此黏度几乎不受盐浓度影响，适用于高盐食品（如酱油、腌制品）与海水钻井液体系。

2. 刚性双螺旋与假塑性

刚性双螺旋结构赋予黄原胶溶液高黏度，而当受到搅拌、泵送等剪切力时，双螺旋结构解开，黏度降低，利于加工操作；剪切力消失后，氢键快速重构双螺旋，黏度恢复，可防止食品分层、钻井液漏失。

3. 分支结构与乳化稳定性

分支化的侧链结构可在油-水界面形成致密的吸附膜，同时分子的亲水基团与疏水基团分别朝向水相和油相，降低界面张力，稳定乳状液；且其分子链不易缠绕，乳化体系的流动性更好。

4. 官能团修饰与pH稳定性

乙酰基与丙酮酸基团的存在，使黄原胶分子在pH 2~12的广阔范围内保持结构稳定，不会发生水解或构象变化，黏度几乎无损失，适用于酸性饮料（如柠檬汁）、碱性清洁剂等极端pH体系。

黄原胶的化学组成以“葡萄糖-甘露糖-葡萄糖醛酸”五糖重复单元为核心，辅以乙酰基与丙酮酸基团修饰；分子结构则由纤维素型主链、分支化三糖侧链构成，并在水溶液中形成刚性双螺旋高级构象。这种独特的化学组成与分子结构，赋予了黄原胶优异的增稠、假塑性、耐盐、耐酸碱等功能特性，使其在食品、医药、石油、日化等领域具有不可替代的应用价值。

本文来源于：河南华悦化工产品有限公司http://www.huayuepeiliao.com/