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“把科学带回家” 提供
作者 美图君
我们每天都要用的牙膏是一种神奇的物质。牙膏的彩条不但不会混合（原理点我查看），而且它还和烂白菜的细菌有千丝万缕的联系。
我们之前介绍过，彩条牙膏的彩条不会混合，但是却很容易挤出来，刷的时候也不会粘住牙齿妨碍牙刷运动，这是因为牙膏是一种宾汉流体，属于非牛顿流体，具有剪切稀释的性质。
剪切稀释很容易理解，狗屎看起来有造型挺好，但是一脚下去它就马上变稀糊你一脸，这就是剪切稀释。牙膏也是一样，不然就挤不出来了。
而这种非牛顿流体性质，靠的就是黄原胶这种生物高分子材料。
看见“生物”这两个字了吧，这说明它不是人工合成的，而来自生物。这种生物，是一种细菌，叫做野油菜黄单胞菌（Xanthomonas campestris）。
在农田里，野油菜黄单胞菌是农民 bai bai 的敌人，是烂白菜的凶手，因为它可以造成包括大白菜在内的十字花科的植物，像是卷心菜、榨菜、西兰花，花菜生黑腐病烂掉。
被野油菜黄单胞菌感染的卷心菜
@pestnet
可是大概在50年前，人类对野油菜黄单胞菌突然黑转粉了，现在简直是离不开它了。
一切都要从1963年说起。那一年，美国农业部的化学家 Allene Rosalind Jeanes 在无意中发现，这种细菌和玉米糖浆混合后，就会制造一种神奇的水溶性多糖，这就是黄原胶。
黄原胶
黄原胶（也叫玉米糖胶、汉生胶、山羊胶）是一种和水不能分离的物质，它的吸水性极强，而且吸饱水之后，它就变成了凝胶状，因此可以成为很好的增稠剂，许多食品（如沙拉酱）、化妆品（如洗发水）、日用品、药品都会用上这个东西。
0%-8%浓度的黄原胶溶液的粘稠程度
来看看黄原胶是怎么制造出来的。
在工厂里，玉米糖浆和菌株混合，然后放到一个大缸里不断搅拌。几天之后，细菌把玉米糖浆转化为了黏糊糊的黄原胶。
发酵好了以后，在菌液中加入火酒（2-丙醇），黄原胶就会沉淀。所以你可以看到，黄原胶的制造过程不复杂，原料成本并不高。
就因为它的成本低廉而性质稳定，现在不仅是日用品和食品，甚至连石油钻井现在都离不开黄原胶。就这么说吧，许多石油钻井平台没有黄原胶就没法开工了。
护肤乳和沙拉酱用黄原胶可以理解。由于黄原胶水溶液的剪切稀释性质，沙拉上扣一勺酱，酱很稳不会下流。吃的时候，勺子一扒啦，非牛顿流体的沙拉酱就变稀薄了。
啊对了插句嘴，黄原胶有通便利泻的功能，再加上黄原胶超强的吸水性，吃下牙膏以后，可能会拉出牙膏。
可是打石油和黄原胶有什么关系啊？
原来，石油钻井平台开工需要一种润滑剂，那就是钻井液（drilling fluids）。没有钻井液，工人们连机器都不敢开，因为油井会炸，井喷什么的。
钻井液
是这样的，钻头钻出来的石头等碎屑可能会往下掉，卡住钻头，混到原油里，因此需要有钻井液包住碎屑不让它往下掉。其次，地下压强很大，很小的火花都会引发爆炸，所以需要钻井液吸收热量，隔绝空气。
用不怕热不怕盐碱的黄原胶制作的钻井液就很有用了，它不但能吸水增稠，还能让打碎的岩屑在里头均匀悬浮，然后被带出地面，避免岩屑污染原油，卡住钻头。
此外，黄原胶钻井液在减少岩屑下落的同时，还能隔绝上部的空气，吸收钻头打洞产生的热量，切断燃烧所需的氧气，这样就可以减少爆炸的可能性。
最后，就像牙膏在挤的时候会变稀薄一样，剪切稀释的黄原胶也不会影响钻头的活塞运动，不会给钻头增加阻力。难怪目前30%-40%的黄原胶被用于石油工业。
钻井液的输送线路示意图
说到这里，你应该可以猜出来野油菜黄单胞菌制造黄原胶的目的了吧，黄原胶就是让细菌好好吃饭，不会被盐啊碱啊影响的生物结界。
搞了半天，原来每天我们在用细菌的便便刷牙洗头啊。真香！
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