近年来，随着全球环境污染日益严重，人们对安全和保护生态环境的意识不断增强，许多国家环保部门相继对农药的安全性和环境保护制定出更严厉的法规。为了农药工业持续稳定的发展，提供更多更好的安全、低毒、使用方便、环境污染少、在整个货架寿命期间不降低品质、得到最大有效成分固有生物活性，水基性农药剂型正成为国际上发展方向。黄原胶在水基性农药剂型中，作为增稠剂使用，显示出非常优越的性能，确保了水基性农药剂型产品的稳定性，保障了产品有良好的货架寿命。
    黄原胶又名汉生胶、甘兰黑腐病黄单胞菌胶、黄杆菌胶、黄单胞杆菌胞多糖、黄单胞多糖。它是上世纪50年代末由美国Jeanes等人发现，并于1961年由美国Merck公司的Keleo子公司开始半工业化生产，直到1964年才开始大规模生产。据统计，全球约有10多个国家进行黄原胶生产，目前全球产量超过80,000t/a。我国自上世纪70年代以来，许多高等院校和科研院所都相继开展黄原胶的开发和研究。1992年建成第一家工业生产厂，目前产量已超过20,000t/a。
1  水基性农药剂型的增稠剂
1.1  水基性农药剂型
    水基性农药剂型是指以水为介质，将一种或一种以上的农药有效成分加工成悬浮或悬乳的液体制剂。这种制剂只要用水稀释，即可获得田间可使用的喷雾液浓度。它与传统剂型乳油和可湿粉剂相比，具有易计量和倾倒、不易燃易爆、易处理、使用方便、几乎无刺激性、毒性低、包装和贮运成本低、对操作者和使用者以及环境安全等优点。水基性农药剂型主要包括如下剂型：
1.1.1  悬浮剂（SC）
    它是指将不溶于水的固体农药有效成分，在水的介质中，依靠加入表面活性剂（润湿剂和分散剂）经过砂磨机砂磨，加工成微细颗粒（一般平均粒径小于5微米），分散在水中的悬浮液体制剂。它是替代粉尘飞扬的粉状制剂，如粉剂、可湿性粉剂以及部分乳油剂型的优良剂型。
1.1.2  水乳剂（EW）
    它是指将不溶于水的农药有效成分，用水代替大部分或全部有机溶剂，加入表面活性剂（乳化剂）加工成一种O/W乳状液，平均液径一般小于2微米，外观呈乳白色牛奶状液体制剂，用水稀释时与乳油倒入水中形成外观并无不同。它是替代使用危害性（苯类）有机溶剂加工成乳油的安全和环保剂型。
1.1.3  悬乳剂（SE）
    它是指用一种不溶于水的固体农药有效成分和另一种不溶于水的液体农药有效成分，依靠表面活性剂（润湿剂、分散剂和乳化剂）加工成一种在水中悬浮乳化状混合分散液体制剂。它是一种互不相容多元有效成分的适用剂型。
1.1.4  微胶囊剂（CS）
    它是指将不溶于水的液体农药或低熔点固体农药有效成分包在囊壁材料中，制成几到几十微米粒径分散在水中的悬浮制剂。它是控制农药有效成分释放的控制释放型制剂，能持续延长药效。
1.1.5  悬浮种子处理剂（FS）
    它是指将不溶于水的固体农药有效成分，在水的介质中，依靠加入表面活性剂（润湿剂和分散剂）经过砂磨机砂磨加工成微细颗粒；再加入成膜剂和警戒剂，加工成直接用于种子上的悬浮液体制剂。它是替代安全性差的粉状的干拌种剂、湿拌种剂和液体溶液种子处理剂的优良剂型。
    上述水基性农药剂型的物理稳定性的好与坏，将会直接影响到产品的外观和使用的均匀性和药效。如果这些剂型的物理稳定性差，在产品贮存期间将会出现分层或沉淀，因此加入增稠剂是必须的。
1.2  增稠剂及其类型
    增稠剂用在水基性农药剂型中,目的是为了调整剂型的流动性和流变性以及阻止分散粒子（或液滴）的分离，避免贮存时产生分层或沉淀。它对水基性农药剂型是一种必需的添加剂，使用后可以得到好的长期贮存产品；同时允许产品易于流动和容易用水稀释成可使用于田间喷雾液的浓度。增稠剂一般可分成两种类型：水不溶物和水溶的聚合物。
1.2.1  水不溶物增稠剂
    水不溶物增稠剂主要指：粘土类（如膨润土、硅酸铝镁）和硅石等。这类增稠剂在悬浮剂（SC）中是常用的。
1.2.2  水溶的聚合物
    这是一种多糖类物质，最常用的有种子和海藻类的天然萃取物：如刺槐豆胶、树胶、角叉胶、海藻朊酸盐等，以及纤维素的合成衍生物：如甲基纤维素、羧甲基纤维素钠、羟乙基纤维素等。其他类型有改性淀粉、聚丙烯酸酯类、聚乙烯醇类、黄原胶等。
    上述大多数增稠剂使用在水基性剂型中，有可能存在着与电介质不相容的问题，以及可能受到pH值、温度和剂型类型中使用表面活性剂的影响问题。
    黄原胶的出现，给水基性农药剂型的发展带来了新的机遇。它与常用的多糖类增稠剂相比，有超群的性能；特别在低浓度的水中，有更好的假塑性。对水基性农药剂型来说，是一种较为理想的增稠剂和稳定剂；并已成为水基性农药剂型加工中的一种主要成分。起着调整剂型的流动性和流变性以及阻止分散粒子（或液滴）的分离作用；同时也起着避免产品贮存时分层或沉淀的稳定作用。
2  黄原胶的基本性能
    黄原胶一般为乳白色或浅黄色粉末，它是由甘兰黑腐病黄单胞菌以碳水化合物为主要原料（如玉米淀粉），基于半合成的微生物发酵工程，得到的一种带有很长支链的多糖类高分子聚合物产品。具有分子量约2百万，并由D-葡萄糖、D-甘露糖、D-葡萄糖醛酸、乙酸和丙酮酸组成的“五糖重复单元”结构聚合体，这种聚合体结构已由Jansson等人于1975年实验获得证实。
    这个单元主链是由D-葡萄糖以β-1、4键连接而成，侧链由两个D-甘露糖和一个D-葡萄糖醛酸连接而成。侧链末端D-甘露糖和丙酮酸形成酮缩醇。侧链可绕主链骨架反向缠绕，通过氢键形成棒状双螺旋结构。棒状双螺旋结构还可以靠微弱的非共价键形成螺旋复合体。
    正是由于形成的这种网状结构，使得黄原胶能很好地控制水的流动性，使溶液增稠。这种螺旋复合体还可以构成类似蜂窝状的结构，使黄原胶有支持固体粒子和溶液液滴的作用，也就是说有很高的悬浮能力和乳化能力。黄原胶用在水基性农药剂型中表现出优良性能。
2.1  假塑流变性（或触变性）
    黄原胶的水溶液的粘度是随着剪切速度增加而明显降低的。原因是由于在高剪切下，聚合体的结构迅速解聚为无规则的团状结构，使得粘度迅速下降。当无剪切时，黄原胶的分子又恢复到双螺旋网状聚合体结构，溶液的粘度立即恢复到最大。因此，黄原胶水溶液在低浓度下就有很高的粘度，黄原胶的这种高剪切下变薄性质，对剂型的倾倒性和在水中更好的稀释性是十分有利的。
2.2  增稠性
    在低浓度下黄原胶水溶液就有较高的粘度，黄原胶0.3g/L的水溶液粘度约为0.09Pas，这相当于是同样质量浓度下明胶水溶液粘度的100倍。这就能保证加工的水基性剂型体系有足够高的粘度，因此可以大大降低分散粒子（或液滴）间碰撞引起的絮凝和聚结速度，同时也减缓分散粒子（或液滴）因受重力作用的沉降速度，明显地提高水基性剂型的物理稳定性。
2.3  悬浮性和乳化性
    黄原胶的水溶液有良好的悬浮性和乳化性，黄原胶借助于水相稠化作用，可降低悬浮相（或乳化相）与水相的不相容性。使用0.1%黄原胶的水溶液约有0.2～0.5mN/cm的承托力，能使农药有效成分分散的粒子悬浮在水中，或者乳化的液滴承托在水中，也就能使水基性剂型产品在长期贮存中不会出现分层或沉淀，保证了产品的品质。
2.4  稳定性
    黄原胶水溶液在很宽的温度范围内（－4℃～93℃）反复加热和冷冻时，其粘度几乎不受影响。如0.1%黄原胶的水溶液从25℃加热到120℃时，粘度仅降低3%。黄原胶对酸和碱也十分稳定，pH值在5～10的范围内，对其粘度基本没有影响。由于黄原胶分子的侧链紧紧缠绕在葡萄糖组成的纤维主链上，在侧链的保护下，酸和碱以及许多生物酶难于作用于纤维主链；所以许多生物酶和酸，都不能降解黄原胶，并保持其原来的粘度不变。黄原胶这种稳定性，对水基性农药剂型来说尤其重要。
2.5  与其他增稠剂的协效性
    黄原胶与大多数合成的和天然的增稠剂有良好的配伍性，如淀粉、刺槐豆胶、角叉胶、卡拉胶、瓜尔胶等都能互溶，并有协效性，可使粘度大大提高。这是由于很多增稠剂虽然也有支链，但是支链分布不均；主链的某些部位没有支链，黄原胶分子可以嵌入这些部位，形成没有漏洞的网状结构。
    除此而外，黄原胶还可以与粘土和硅石产生最佳的交联作用，能够构成一种凝胶网状物。在水基性剂型中得到高剪切粘度，克服粒子（或液滴）因重力作用带来的分离。这种三维凝胶网状物能够提供满意的弹性系数，可以承担网状物被压缩，从而减少粒子（或液滴）的分离和沉降，尤其在高温下能提供更长期的水基性剂型的稳定性。
2.6  与溶剂的相容性
    黄原胶与亲水性溶剂一般能相溶，而对有机溶剂则不相溶。
3  黄原胶水溶液的配制
    由于黄原胶水溶液在低浓度下有很高的粘度，在水基性农药剂型中一般先配成1%或2%浓度的水溶液使用。黄原胶水溶液的配制过程中易产生包胶团或结块，不易被润湿，使溶解时间大为延长。一般可以用水浸润一段时间，用低速搅拌搅动，无结块可以适当加热帮助溶解；或者加入乙醇、乙二醇等与水相溶的溶剂，可以加快黄原胶的溶解速度。后法可以大大减少配制时间，但是用量不宜过大，否则将会减弱黄原胶与水之间的作用，减弱黄原胶大分子在水中分散程度和伸展程度而不被溶解，导致粘度大幅度下降。
4  防腐剂的使用
    微生物可以以多种方式进入到剂型中，像通过不干净的设备和工厂生产，沾污的原料和水或者暴露在大气中，为微生物生长发育提供需要的营养源，从而引起剂型产品的损坏。对像粉剂、可湿性粉剂、粒剂和以有机溶剂为基础的乳油农药剂型来说，不会给微生物提供营养来源的以及对细菌降解是不敏感的。可是，对水基性农药剂型而言，特别易受微生物侵袭，而且黄原胶又是以碳水化合物为基础的增稠剂，对微生物起着营养源作用，必须加入防腐剂来保护它，否则对水基性农药新剂型将引起如下问题：1）产生难闻的气味；2）产生气体；3）脱色；4）pH值改变；5）粘度发生改变；6）引起相分离；7）产生沉淀。
    因此，在黄原胶水溶液配制时一般需要加入很低浓度的防腐剂，可以有效地和最广谱地抗击细菌侵袭。可用的防腐剂有：甲醛和作为杀细菌剂用的阳离子表面活性剂等。虽然许多年来甲醛用作水基性剂型中的杀细菌剂，可是近年来它的使用大为减少，原因是它对哺乳动物有潜在的致癌性。使用阳离子表面活性剂，尤其是像十六烷基三甲基溴化铵或十六烷基氯化吡啶的季盐，也都是有用的杀细菌剂。可是在许多农药水基性剂型中含有阴离子表面活性剂或阴离子多糖类增稠剂，这时应该注意，使用阳离子表面活性剂作为杀细菌剂会造成剂型的不稳定，因此应该谨慎使用它们。目前国外用在水基性农药剂型中较好的防腐剂有：1）丙酸和它的钠盐；2）山梨酸和它的钠盐或钾盐；3）苯甲酸和它的钠盐；4）p-羟基甲苯酯；5）p-羟基苯甲酸钠等。这些防腐剂的使用是十分安全的，某些可用作食品防腐剂。
5  黄原胶使用实例
    黄原胶使用在水基性剂型中例子很多，下表列出在悬浮剂（SC）中的某些例子。
表1  黄原胶使用实例

    通过上述例子，表明使用黄原胶作为增稠剂在加工悬浮剂产品时，不仅调整剂型的流动性和流变性而且阻止分散粒子的分离，避免贮存时分层和沉淀。既能保证悬浮剂产品有两年的货架寿命，又满足了悬浮剂产品易于倒出和用水容易稀释到所需使用的喷雾液浓度的要求。
6  结语
    黄原胶在水基性剂型中作为增稠剂使用，比使用其他增稠剂显示出更优越的性能。它已成为加工水基性农药剂型中不可缺少的成分，从而确保了水基性农药剂型产品的稳定性，保障了产品的品质和有良好的货架寿命。