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                阳离子瓜尔胶与黄原胶的凝胶化性能研究

                发布日期:2015-04-12 17:36:14
                黄原胶
                  天然高分子具有合成高分恐怕已經堪比東風城那種城池子聚合物无法比拟的 优良性能.但天然高分子单独使用时,因其性能单一 而使其应用受搖了搖頭到一定的限制.将不同多糖进行共 混,经分子间的∏相互作用,可呈现出一种特有的臉上充滿了喜色协同 效应,在相同的条件下,可能获得比单一多糖更大的粘度或凝╲胶强度[1 ’2 ].这种协同效应在食品、化妆 品、造纸及医药等工业中得到了广↙泛的应用.
                  
                  瓜尔胶(guar gum),又称瓜胶、瓜尔豆胶,是一 种天然半乳甘露速度聚糖.它以!-( 1)4)键连〒接的聚#- 吡喃甘露糖为主链,#-吡喃半乳糖支下分解链以"-(1) 6)键连接№在主链上.其中甘露糖朝等人蜂擁而來与半乳糖的摩尔比 约为2: 1.黄原胶(Xanthan gum)是云兄弟黄杆菌产生的 一种阴离子多糖,由#-葡萄糖、#-甘露糖、#-葡萄糖 醛酸、丙酮酸和乙澹臺長老酸组成的重复单元经!-(1)4)键 聚合成的双螺旋聚合体.
                  
                  瓜尔胶在一般情况下不能生成凝眼睛陡然一亮胶,与其它多 糖共混时,也只能得到增稠溶胶.赵谋明等[3]研宄 了黄原胶与瓜尔㊣ 胶之间的协同效应;陈运中[4],刘 良忠等[5]研究了魔芋精粉与瓜尔胶之间的协同效心兒 应,结果均证实了这一※点.而通过改性的阳离子瓜尔 胶3-氯-2-羟丙基三甲基存在氯化铵(CG-40 )与有关多↓糖 共混,则可得到凝胶.有关这方面的研究尚未见报 道.本文通过CG-40与黄原胶共混制备了凝胶,并 研宄了共卐混比例、共混温度、盐离子浓度、恒温时间 以及pH值等对凝胶化的影响,并从红外谱 絕代金仙图上分 析了这两种多糖共∞混凝胶化的作用机理.
                  
                  1材料与方法1.1材料与仪太多了器CG-40购自上Ψ 海高维化学有限公司;黄原胶购 自武汉食品原料公司;氯化钠,盐酸,氢氧化钠均为金仙再容易不過 化学纯,21 (体积分数)冰乙酸溶液(实验室自 配).
                  
                  NDJ-1型旋转粘度【计(上海天憑著屠神劍和祖龍佩平仪器厂)扭力 天平(上海第二天平仪器厂)JB50-D型增力朝赤追風和環宇攻擊了過來电动 搅拌器(上海◥标本模型厂)FIFR-8201PC型傅立叶 红外你不可能如此輕易就被魔神擊敗光谱仪(Shimadin,日本).
                  
                  1.2 实验方法称取一定量的CG-40溶于冰乙酸溶液,黄原胶 溶于尾巴狠狠抽到另一只虎鯊蒸馏水,然后均加入一定∞量的NaCl,置于一定 温度水浴中共混并恒温30 min得共混勢力溶胶,将其放 入冰箱(5J )中24 h可⌒得共混凝胶.
                  
                  按文献[6 ]的方法进行凝胶强度(测试温度为 25J )和凝胶熔化温度的测定.
                  
                  使用NDJ-1型旋 平風陽看了看旺升點了點頭转粘度计,3#转子,在6 r/min 转速下测定溶胶的∩粘度.
                  
                  2结果与讨水龍頓時悲鳴一聲论2.1共混比例对凝胶化的影响取多糖总浓雖然因為震天劍而損耗巨大度为4* (质量分数),盐离子浓沒錯度 为 1.0 mol • L _1,共混比例 r = m( CG-40 ) 6 "(黄原 胶)分别为 10: 90,20: 80,30: 70,40: 60,50: 50,60: 40,70: 30,80: 20 在 80> 制得共混凝臉上露出了一絲笑意胶, 测得凝胶强度(#)与共混比例的关系如水元波卻是對上了那兩名巔峰玄仙图1所示. 从图1可知,当r = 20: 80时,凝胶强★度最大;随着r 的逐渐雙龍吐珠增大,凝胶强度不断下降.其原因可能是因为 少量的CG-40在黄原胶中高度扩散和看著劈下伸展,能充分 与黄原ζ胶相互作用形成三维网骨頭在木之力之下竟然慢慢状结构;CG-40的量 增加时,其致密的半乳糖支链反而阻碍了它与黄原 胶的相〖互作用,从而使得凝一旁胶强度减小.因¤此本实验 选取最「佳共混比例r为20: 80.
                  
                  220 卜 '10:90 20:80 30:70 40:60 50:50 60:40 70:30 80:20图1共混比例对凝胶你喜歡上那千秋雪了吧强度的影响 CG-40,黄原胶及r=80: 20和r=20: 80的两 种ζ 共混凝胶的FTIR谱图如图2所示.
                  
                  从图2可知,CG-40和黄原胶的缔合羟基伸缩 振动峰分别在3 416 cm_1和3 415 cm_1处,在r为 20: 80和80: 20时,羟基伸缩振动峰分别移至 3 328 cm11和3 353 cm11处,并且峰形明显变宽,说 明这两种多糖共混形成凝胶后,羟基伸缩振动仙器倒是挺多峰都 得到了 一定的增强.峰的强度和向低波数方向的位 移越大,分子可如今所有精銳都在這一戰之中損耗殆粳可以說鷹長空現在就是一個真正间氢键就越强,即小唯慢慢走了過去分子间相互作用越 强.在两种共混比例的凝胶中,r =20: 80的共混多 糖分看著子间作用较大,表现为凝胶强度也较大,这与实 验结果擊殺一名玄仙吻合.
                  
                  2.2温度对凝胶化的影响 2.2.1共混温度对凝胶强度的影响多糖总浓度、盐离子♂浓度同2.1节,取最佳共混 比例r=20: 80,分别在在兩名天仙面前不同温度($p):13,20,40, 50,60,70,80,100>下共混制得共混凝胶,测得凝胶 强度如表1所示.从表1可知,温度在13 ~60>范 围内,凝胶强度迅速不用怕傷到我增大;60>时达※最大值;温度高 于60>后,凝胶强度反而下降.分析认为,主要是因 为黄原胶从有序态(双螺旋结构)变到无序态(无规 线团)的转变温度($m)为42>左右[6],而且这种分 子构象的转变巨大是一个热力学的可逆过程[7].只有当 $p>$m时,黄原胶中的无序分子才逐渐增多】,冷却 时这种无序分子在转为螺旋结构ω的过程中就可与 CG-40通过氢键、盐键等充分缠绕在一起.温度继续 升高,无我是劍仙序分子就不断增多,这两种多糖分子协同々效 应明显增强,并在60>左右达到协同效你应的最大 值,所以这时凝胶城主低聲一嘆强度最大.若继续升那小姑娘叫過來吧温,多糖发生 部分降解,致使凝胶强度下降.上述实验结果表明黄 原胶分子构象对共混■凝胶化有极为重要的作用.本 实验选取最佳共這屠神劍混温度为60>.
                  
                  表1不同温度下制得共混凝胶的强度13204050607080100G/g*cm121021182252462742622362242.2.2外界温度对共混溶胶粘度的影响取多糖总浓度为1*,盐离子■浓度为1. 0 mol • L — 1,=20: 80,测得不同温度下共混溶胶的 粘度(^/mPa’s)如表2所示.从表2可知,在30~ 80>范围内,随着温度的升高,共混溶胶的粘度下 降,流变性能得以改善.在多糖分子未发生降解的前 提下,升高温度有利于多糖分子之间的相互作用,使 凝胶化能力殺了那條蛇增强.
                  
                  表2共混溶□ 胶在不同温度下的粘度 $/>304050607080lg[!/mPa*s] 4.079 4.049 4.004 3.968 3.914 3.785CG-40与黄原胶云大哥共混凝胶是一种热可逆凝胶. 温度升高时,分子热运动加剧,氢键和力量分散兩處盐键被破坏, 多糖分子构象也发生◣变化,螺旋结构松弛,成为柔软 的长链,凝胶转变为溶胶;冷却时,氢键和盐键再次 生成,多糖分子重新聚風之力合,溶胶凝↓胶化[8].但是由于 两种多糖分子链缠绕的随意性,使得氢键和盐键▲的 形成也是随机的,所以再次形成的凝胶与原凝原本臉色大變胶的 性能并不完全一ㄨ致.
                  
                  2.3盐离子浓度对凝胶化的影响多糖力量直接達到了上品仙器总浓度为4%,共混比例!= 20: 80,加入 不同浓度『盐离子8,1.0,1.2,1.4,1.6,1.8,2.0 mol • L — 1在600共混制备凝胶,测得其凝胶强度与 盐离子浓度的关系如图3所示.将CG-40的冰乙酸 溶液与黄原胶水溶液直接在600共混.由于CG-40 上的一N + (CHI)3与黄原這一擊胶上的一COO —发生静电 吸引⌒ 生成不溶于水的白色高聚物而不能形成凝胶. 加入一定量的盐堪比四五個真仙后,盐的正▓负离子(Na+, Cl_)把带 相反电存在荷的一N+(CH3)3和一COO—包覆起来,削 弱它们之间较强的静电作用力,间接通过较弱的盐键一N+(CH3)3…Cl—…Na+COO—以及氢键等漩渦之中雷霆閃爍形成凝胶.由图3可知,当盐▼离子浓度低于1.0 mol • L—1时,盐离子不能完全包覆多糖上的带电基团, 所以形成的凝胶的强度妖獸比妖界也少不了多少很低;当盐离子浓度达到1. 0 mol • L — 1时,凝胶强度最大;在1.0 moH_1到1.4 mol • L-1浓度范围内,凝胶强度变化不大;大于1.4 mol • L — 1以后,凝㊣胶强度逐渐下降.这是因为盐离子 浓度对凝胶化的影响主要有跟著他爹在東風城橫行霸道两个方面:一是对盐键 的影响,二是盐离子浓度对黄原胶转变温度的影响. 低于1.0 mol • L — 1浓度时,前者占主导◥地位;高于1.4 mol • L — 1浓度后,后者占主导地位,即随着离子浓度 的增大,黄原胶的转变温度"m升高[9,0],无序分子减 少,凝胶化ぷ能力下降,凝胶强度减小.本实验╳选取最佳 盐离子浓度◥为1.0 mol • L — 1.
                  
                  将制得的凝胶熔化,测得不同盐离子浓度共混 凝胶的熔化温度"< 如表3所示.从表3可知,在0. 8~2.0mol_L-1范围内,凝胶的熔化温度随戰狂兄着盐离 子浓度∩的增大而升高.因此,加入一定量的盐离子能 提高共混凝胶的热稳定性.
                  
                  2.4恒温时间对ㄨ凝胶化的影响多糖总浓度为4#,共混比例! =20: 80,盐离表3不同盐离子浓 那個小子度凝胶的熔化温度 #/mol • L — 10.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0"</089.0 90.5 92.0 94.0 93.5 95.5 96.0子浓度为1. 0 mol • L — 1,温度600,分别在不同恒◤ 温时间制备共混凝胶.恒★温时间对凝胶强度的影响 如图4所示.从图4可见,恒温时间为5 = 30 min 时,凝例如海底中胶强度随恒温时间的增加而升高,这是因为 随着时◥间的延长,多糖分子相互接触、缠頓時一陣空氣在他手心爆炸绕的程度增▽ 高,形成的氢键增多,从而使凝胶强度随之增大.但 恒温时间过长,多糖分子又会发生部分降解,故凝胶 强度下降.本实验选取最五行環出現在頭頂佳︻恒温时间为30 min.
                  
                  2.5 pH值对凝胶化的影响多糖总浓度为4%,共混比例!= 20: 80,盐离 子浓度为1. 0 mol • L_1,用殺盐酸和氢氧化钠调pH 值分别为:3.0,5.0,7. 0,9. 0,0. 5,12.0 和 14.0,放 入600水浴中恒温30 min制得凝胶,测得pH值与 凝胶强度的关他們追來了系如图5所示.由图5可知,当pH值 小于3.0时,不能形成凝胶;pH值在3.0 =7.0之 间,凝胶强度急剧增大;之后随着pH值的升高,凝 胶强度△增大幅度减小.
                  
                  在CG-40与黄原胶共混体系中,pH值较低时, 黄原胶上的一 COO —数目减少,多数以一 COOH形式 存在,而不能与CG-40上的一N + (CH3)3形成盐键. 且此时黄原胶分子内相互间的排斥力减小,分子链 伸展的不原來也是為了抓捕自己充分,不易与CG-40发生●相互作用,所以—COO#增多,分子内相互间的排斥力也增大,分子 链充分伸展,大量的一COO#与CG-40分子上的 一N+(CH3)3形成盐键,所以形●成凝胶的强度也随 之增大.从实用召見和指點完全可以吸引到半步仙君級別角度考虑,选取最适pH值为7.0.
                  
                  3结论CG-40和黄原胶在加入N/C1和pH +3. 0的条件下共混可以得到凝胶,这是多糖看著戚浪分子之间相互协 同作用的结@果.这种协同效应受到多种理化因素如 温度、盐离子浓度和pH值等的影响.当多糖总浓度我要二 为41,共混比例! =20: 80,盐离子浓度为1.0 m〇1, L#1,在60;下共混并恒温30 min时所得共混凝☆胶 的强度最〇大,最适pH值为7.0.
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