微生物代谢胶，又称生物合成胶，是微生物在生长和代谢过程中，在不同外界条件下产生的一种多糖。由于微生物代谢胶不像植物胶那样受气候和收获的影响，因此具有广阔的应用前景。此外，对它的研究在国内外非常流行，目前已有许多商品化产品开发并投入规模生产，如黄原胶、结冷胶、凝胶多糖、葡聚糖、普鲁兰多糖等。

它们具有安全和优异的物理和化学性质，并作为乳化剂、悬浮剂、胶凝剂、成膜剂和润滑剂广泛用于食品、石油、化学工业和制药。结冷胶就是其中之一。1978年由凯尔科有限公司生产，1992年通过美国食品和药物管理局认证。它已成为继黄原胶之后的另一种用于食品的微生物胞外多糖。

虽然目前开发的微生物多糖种类很多，但只有黄原胶和结冷胶被食品立法机构允许作为食品添加剂广泛使用。现在，除了美国，十几个其他国家已经批准将其用作食品添加剂。1996年，中国批准将其用作食品增稠剂和稳定剂(GB20 .000，INS418)，可根据正常生产需求用于各种食品。

结冷胶由摩尔比为211的-1，3-D葡萄糖、-1，4-D葡萄糖酸和-1，4-L-鼠李糖组成。这些单体形成分子量为5105道尔顿的线性四糖单元。天然结冷胶中有两种酰基，即乙酰基和甘油基，它们通常与葡萄糖残基的C2和C6位置相连。温度是影响结冷胶结构的一个重要因素。在低温下，聚合物以双螺旋结构存在，当温度升高时，它以单链形式存在。在水溶液中，结冷胶可以形成支链或环化形成不同分子量的聚合物。

当形成双链螺旋时，发生凝胶化，然后形成螺旋聚合物。每个链通过内部二级键(如氢键)连接形成两个结合区。每个结合区中结合片段的数量随温度而变化。当温度升高时，碎片会分离，当温度降低时，碎片会再次结合。1993年，人们发现结合区钾离子的增加几天就能增强结合区的耐温性。

结冷胶溶于水后，分子会自动聚集形成双螺旋结构。稳定双螺旋结构的主要力量是分子间氢键。双螺旋的进一步聚集可以形成三维网络结构，便于捕获水分子和产生凝胶现象。结冷胶的胶凝机理被认为是阳离子引发的双螺旋间的聚合交联，它能促进分子内交联，稳定双螺旋结构，加速双螺旋形成三维网络结构。结冷胶分子的羧基侧链由于静电相互作用而相互排斥，这阻碍了螺旋的紧密聚集，而阳离子的介入可以屏蔽静电排斥。凝胶机理示意图见图。

结冷胶易于使用，可通过在冷水或去离子水中搅拌而均匀分散。当加热至70-75(或加入少量螯合剂如柠檬酸钠和六偏磷酸钠)时，可水合溶解成透明溶液，冷却至40-45后，形成透明牢固的凝胶。聚合物助剂分散体的透明度是工业生产中要考虑的一个实际因素。在这一点上，结冷胶明显优于黄原胶和明胶。即使当浓度高达15%时，结冷胶溶液仍能显示出高透明度，如果系统中含有蔗糖，将有助于进一步提高结冷胶溶液的透明度。

结冷胶作为新一代胶凝剂，具有用量少、胶凝性好的独特优势。结冷胶可以在很低的剂量下形成透明的凝胶。如果溶液中的金属阳离子达到一定量，浓度就会降低。即使用过的水的天然硬度很高，也没有必要添加外源盐。与传统胶凝剂(如卡拉胶、琼脂等)相比。)，结冷胶仅需0.05%，可达到1.5%琼脂和1%卡拉胶的凝胶强度。结冷胶的通常用量为0.1-0.3%，仅为普通胶的1/5-1/2

目前，结冷胶在工业上已逐渐取代琼脂和卡拉胶。盐离子是结冷胶形成凝胶所必需的，凝胶形成的强度与盐离子的类型和浓度密切相关。单价阳离子或二价阳离子都可以胶凝结冷胶，但二价阳离子更有效。当在相同的凝胶浓度下形成凝胶时，一价阳离子的离子浓度比钙的离子浓度高约25倍。

结冷胶溶液的粘度随着温度的升高而迅速降低，冷却后可以完全恢复。当温度降低到系统的凝胶形成温度时，凝胶可以迅速形成。再加热后重新熔化的凝胶称为热可逆凝胶，而不熔化的凝胶称为热不可逆凝胶。结冷胶具有明显的温度滞后现象，即凝胶形成温度远低于凝胶熔化温度。结冷胶的胶凝温度范围一般为20-50，熔化温度范围为60-120。

使用含钙离子0.03%的0.2%结冷胶溶液，凝胶的熔融温度可达120以上。凝胶形成温度和熔化温度的具体大小取决于凝胶形成条件，例如体系中阳离子的类型和浓度以及结冷胶本身的浓度。含二价或一价阳离子的结冷胶分别称为热不可逆凝胶或热可逆凝胶，凝胶形成温度随离子浓度的增加而升高。结冷胶的温度滞后现象在工业生产中具有重要意义。例如，在食品加工中，一些产品要求凝胶结构在热处理过程中保持相对稳定。

结冷胶广泛应用于各种产品配方中，具有良好的组织相容性，可与其他亲水胶体如黄原胶、瓜尔胶、刺槐豆胶、明胶和海藻酸盐很好地复合和相容，并交联产生具有优异特性的增稠剂和稳定剂。得到的复合胶粘剂往往具有各单体胶粘剂所不具备的新特性，可以发挥协同效应。通过改变复合材料的类型和数量，可以获得各种复合产品，并且可以从脆性到粘弹性任意调整结构。

这些特点在实际应用中具有重要意义。例如，明胶，一种传统的胶凝剂，具有良好的感官特性，但熔点低，这使得形成的凝胶不稳定，这给食品加工带来困难。在加入结冷胶参与配混后，混合凝胶的熔点提高，这可以形成稳定的凝胶，同时保持明胶的良好感官特性，这是明胶或结冷胶单独不能实现的。目前，明胶-结冷胶复合物的应用前景十分广阔。

在工业生产中，经常需要进行一系列的热处理，如高温灭菌。因此，热不稳定性已经成为许多传统胶凝剂的难题。相反，结冷胶在高温下仍能保持良好的物理状态。研究表明，结冷胶在90下仍保持稳定，而黄原胶失去了74%的原始粘度。结冷胶具有较高的熔点和耐高温性能，更适合现代工业发展。

结冷胶的主要功能是作为凝胶、增稠剂、悬浮剂或在食品中成膜。它可以与其他胶体结合使用，如黄原胶、明胶和刺槐豆胶。结冷胶可以稳定食物，增强食物结构，增加风味。结冷胶的应用类似于黄原胶。然而，结冷胶的最大优点是它能确保胶体非常透明，因此当黄原胶不合适时，它可以用作黄原胶的替代品。到目前为止，结冷胶已被用于加工烘焙食品、乳制品、果汁、牛奶饮料、糖衣、糖霜、果酱、肉制品和各种甜点。

1.乳制品：结冷胶可用于乳制品，通过加热至75可直接在牛奶中水合。在酸性乳制品(如酸奶、发酵酸性奶油或直接酸化乳凝胶)中，添加这种水溶胶作为胶体保护剂，可以消除乳制品中的蛋白质絮凝，改善口感。

2.糖果：结冷胶应用于糖果，其主要功能是为产品提供优越的结构和质地，缩短形成果冻的时间。如果在淀粉软糖中加入0 .075%的结冷胶，它可以使

凝胶形成时间从24 —80h缩短到12h左右。

3.饼干：油脂是饼干生产的主要原料，它能使饼干具有良好的水平，调节产品的风味，使产品具有良好的孔隙率。饼干生产中常用的油大多是饱和脂肪酸，如氢化猪油、人造黄油、氢化棉籽油等。过量摄入这种不饱和油对人体有害。结冷胶可以用来减少饱和脂肪酸的量。

将3%结冷胶和0 .2%柠檬酸钠溶于去离子水中，将混合溶液加热至90，然后将热的结冷胶溶液加入到制作饼干的面团中，也可以提高饼干的档次，使饼干具有良好的孔隙率。作为一种多糖，它也可以用作面食如面包的涂层，这需要进一步加工(如油炸)，这可以减少食物对油的吸附，生产低热量的产品。涂有多糖的食品增香能更好地满足消费者的需求。它也可以用作冰淇淋上的稳定增稠剂，而且用量很低。

此外，它还可用于医学、微生物学、化学工业和农业。

结冷胶产生菌ATCC31461(绿假单胞菌属)是从植物中分离得到的，结冷胶是由Seymous elodeajun菌株在含有微量元素糖、磷酸盐、有机和无机氮盐的培养基中发酵产生的。在灭菌条件下，严格控制通气量、搅拌强度、温度和酸碱度，当大量代谢物积累时，用巴氏杀菌法杀灭活菌。结冷胶的生产基本上使用黄原胶生产设备，尤其是发酵设备。萃取设备稍加改进后，即可进行工业化生产。

在结冷胶的生长过程中，影响发酵的最重要因素是发酵液的粘度，因此有必要对结冷胶进行研究，以克服高粘度造成的物料输送障碍。通过培养不同碳源的结冷胶产生菌，发现不同碳源的发酵液在发酵后粘度不同。这是由于不同的碳源，导致不同酰化程度的冷胶。

产结冷胶的假单胞菌不仅能合成结冷胶，还能产生结冷胶裂解酶，裂解结冷胶四糖片段的结合位点，而高酰化度的结冷胶对裂解酶有很强的抗性。因此，我们可以利用这一点，使用一种可以生产低酰化度结冷胶的碳源来减少高粘度引起的发酵障碍。发酵后，加入一定量的结冷胶聚合酶，然后提取纯化。

目前，结冷胶工业生产中遇到的问题是：产率低、曝气和搅拌能耗高、提纯有机溶剂用量大。从生物技术的角度来看，通过先进的物理和化学诱变、细胞融合、基因克隆、聚合酶链反应等技术可以获得高产菌株，并将产菌基因转移到厌氧微生物中正常表达，从而可以在无氧或微氧条件下生产结冷胶，降低成本。

结冷胶发酵液粘度很高，胞外多糖在细胞周围形成网状结构，很难从细菌中完全分离出多糖。目前，醇沉法常用于低酰基结冷胶的粗提。工艺过程如下：将结冷胶发酵液在沸水浴中加热15分钟，冷却，调节酸碱度至10，然后在80水浴中保持10分钟，然后用盐酸调节至中性，在4和8000转/分钟下离心30分钟除去菌体，取上清液用2倍体积的乙醇沉淀，在4和8000转/分钟下离心30分钟，过夜后得到沉淀物，干燥，称重

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