黄原胶流变学特性及其协效性研究，黄原胶又称黄胶、汉生胶，是一种自然多糖 和重要的生物高聚物，由甘蓝黑腐野油菜黄单胞 菌以碳水化合物为主要原料，经好氧发酵生物工 程技术产生的。其分子主要由葡萄糖、甘露糖、 葡萄糖醛酸、乙酰基和丙酮酸组成，相对分子量 在 2x 106 - 5 x 107之间[1]。

黄原胶由于其具有独特的流变性、良好的水 溶性，对热及酸碱的稳定性及与多种盐类有很好的相容性，作为増稠剂、悬浮剂、乳化剂、稳定 剂，可广泛应用于食品中，是目前世界上生产规 模最大且用途极为广泛的微生物多糖[2-3]，具有 广阔的市场前景和巨大的商业价值。本文以不同 浓度黄原胶水溶液为对象，研究黄原胶的流变学 性质，并对复配效应进行了研究，以期对黄原胶 在生产实际中的应用提供一定的理论依据。

i试验材料、仪器与方法

1.1试验材料

黄原胶（淄博中轩食品有限公司）；瓜尔豆 胶（徐州一统食品有限公司）；果胶（徐州一统 食品有限公司）；CMC2000 (河北鹰特食品有限 公司）。

1. 2试验仪器

美国 BROOKFIELDDV - III+ 流变仪 1.3试验方法

用去离子水将黄原胶分别配制成浓度为lg/ L 3g/I，5g/L 8g/L 10g/L 的溶液，待测。

1. 3. 1浓度对黄原胶黏度的影响

测定条件：转速37r/m in (剪切应力为 34.41s-1)，10s后读数。测定3次，取平均值。 测定稳定为30°C。

1.3.2流变特性的检测

在30°C下，转子转速变化范围是Or/mh — 240r/min先升速后降速。每取一个值的时间间 隔为8s每次测定都重新更换样品，测定指标为 剪切应力和表观黏度。重复测量3次，取平均值。

1.3.3黄原胶流变学特性及其协效性研究，触变特性的检测

恒温（30°C)、恒速（37r/min)条件下，测 定样品的剪切应力和表观黏度随时间的变化。重 复测量3次，取平均值。

1.3.4与其它胶复配效应的研究

将黄原胶分别与瓜尔豆胶、果胶、CMC按不 同比例 0 : 10 1 : 9、2 : 8 3 : 7 4 : 6> 5 : 5 6:4 7:3 8:2 9:1、10 : 0 分另lj配制 0. 5% 的混合胶溶液测定其在37r/mh下的黏度值，读 数时间为10。

2结果与分析

2.1浓度对黄原胶黏度的影响

当黄原胶浓度较低时，黄原胶溶液黏度随着 浓度的増加近似呈线性上升趋势，见图1所示， 即在相同剪切速率条件下（以34.41s-1)，黄 原胶粘度随浓度的増大而均匀増加。对其进行线 性回归，R2值可达到0.9838〇 

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图1不同黄原胶浓度溶液的黏度

 

2.2流变特性的测定结果

不同浓度的黄原胶溶液的表观黏度随剪切速率的变化曲线见图之 

 

图2黄原胶溶液表观黏度与剪切速率的关系

 

图2所示，在升速过程中黄原胶的表观黏度 随剪切速率的増加而逐渐降低，而在降速过程 中，表观黏度有一定的回升，具有很明显的假塑 性，并且能够形成触变环，这说明黄原胶溶液具 有一定的触变性。这是由于黄原胶分子的带电荷 侧链反向缠绕纤维素主链，形成类似棒状的一级 刚性结构：黄原胶分子间靠氢键形成双股的二级 螺旋立体结构；双股螺旋结构间靠微弱的非共 价键结合，形成三级螺旋聚合体结构。在高剪切 速率下，聚合体结构解聚为无规则线团结构，使 黏度迅速降低。当剪切速率降低时，分子结构又 逐步恢复到双螺旋网状聚合体状态，溶液黏度也 逐渐増大。

2.3触变性的测定结果

黄原胶溶液的触变性的测定结果见图玉 

 

图3黄原胶溶液表观黏度随时间的变化趋势图

 

图3显示，在相同剪切速率条件（Y = 34.41s-1)下，黄原胶溶液的表观黏度值都是随 着剪切时间的延长而逐渐降低。并且黄原胶的浓 度越大，这种现象越明显。触变性是指某体系在 搅动或其它机械作用下，其黏度或剪切应力随时 间变化的一种流变现象。侯万国、苏延磊等人的 研究发现，在外切力作用下，若体系的黏度随剪 切时间的延长而下降，静止后又恢复，即具有时 间因素的切稀现象，称为正触变性；反之，若体 系的黏度上升，静止后又恢复，即具有时间因素 的切稠现象，称为负触变性。当一个特定体系可 先后出现正触变性和负触变性特征，称之为复合 触变性[4]。结合图2和图3的试验结果，我们不 难看出，黄原胶溶液是一种非常明显的正触变性 流体。

2.4黄原胶流变学特性及其协效性研究，黄原胶与瓜尔豆胶的协效增稠性

图4显示，添加黄原胶后的溶液黏度同单一 瓜尔豆胶溶液相比有明显的増大。并且随着黄原 胶添加量的増加而逐渐増大。在黄原胶和瓜尔豆 胶的比例为9:1时表观黏度值达到最大，黄原胶流变学特性及其协效性研究，同单一 黄原胶溶液相比，添加少量的瓜尔豆胶能显著提 高溶液的表观黏度。这是由于瓜尔豆胶分子链上 的羟基同黄原胶分子形成了氢键，分子间相互连 接，从而使得体系的黏度増大。测定的结果表 明，黄原胶和瓜尔豆胶具有较好的协同作用，少 量的瓜尔豆胶即能显著地提高黄原胶的黏度。 

 

 

图4不同配比的黄原胶与瓜尔豆胶溶液的协效性

 

2. 5黄原胶与CMC的协效增稠性

由图5可以看出，黄原胶和CMC的比例为1 :9 2:8> 3:7时，同单一的CMC-Na溶液相

比，表观黏度随黄原胶含量的増加而逐渐减小。 而黄原胶的添加量继续増加时，表观黏度值又逐 渐増大，但是同单一黄原胶溶液相比，表观黏度 较低。这说明，黄原胶和CMC无协同作用，反而 会降低体系的黏度。黄原胶分子是由D-葡萄糖、 D-甘露糖、D-葡萄糖醛酸、乙酸和丙酮酸构成 的“五糖重复单元”，是一种水溶性生物高分子 聚合物，其微观结构中侧链与主链间通过氢键结 合形成双螺旋结构，并以多重螺旋聚合体状态存 在，侧链葡萄糖醛酸基带负电荷[1]。而本实验所 选用的CMC侧链则带有负电荷。可以推断，当在 (MC溶液中添加黄原胶时，黄原胶分子和（MC 分子之间会由于静电排斥力的増强，阻碍了（MC 网络结构的形成，使得体系的黏度降低。随着黄 原胶比例的逐渐増大，过量的黄原胶分子会在体 系中逐渐占据主导地位，黄原胶的双螺旋结构导 致了表观黏度值的逐渐増加，但是同单一黄原胶 溶液相比仍然较低。 

 

 

600

 

0:101:092:083:074:065:056:047:038:029:0110:00

黄原胶：CMC-Na

 

图5不同配比的黄原胶与CMC溶液的协效性 

2. 6黄原胶流变学特性及其协效性研究，黄原胶与果胶的协效增稠性

图6的测试结果同图5的结果相类似，溶液 的黏度随着黄原胶比例的増加先降低然后増加。 同单一黄原胶溶液相比，含有果胶的各种溶液的 黏度较低。这表明，黄原胶同果胶之间也无协同 作用。果胶分子上带有数目不同的羧基基团和不 带电荷的甲氧基基团，羧基基团以一定量的不带 电荷的COOH和带负电荷的COO-形式存在，果 胶分子只有相互靠近，形成许多结合区域，才能 达到形成凝胶的三维网络结构。而黄原胶的添加 使得溶液中的负电荷増多，分子间的排斥力増 强，阻碍了凝胶结构的形成。黄原胶的比例继续 増大时，黄原胶分子形成的双螺旋结构逐渐占据 主导地位，表观黏度也逐渐増大，但是仍不能达 到单一黄原胶溶液的黏度值。 

600

 

0:101:092:083:074:065:056:047:038:029:0110:00

黄原胶：果胶

 

图6不同配比的黄原胶与果胶溶液的协效性 

3结论

由以上的测定结果可以看出，黄原胶的浓度 小于10%时，表观黏度随浓度増加而逐渐増大， 并很好的遵循线性回归方程。本试验采用的测定 黏度的剪切速率为34.41s-1，这同人口咀嚼食物 时舌头的搅拌速率相接近[5]，测定的数据能够在 一定程度上表明对口感的影响，从而能够为添加 剂的添加提供一定的指导。流变学和触变性的测 定结果表明，黄原胶溶液具有假塑性，并且是一 种正触变性流体，这是由于黄原胶分子在高剪切 速率下，聚合体结构解聚为无规则线团结构，而 在较低剪切速率下，分子结构又逐步恢复到双螺 旋网状聚合体状态，溶液黏度也逐渐増大。黄原 胶同果胶和CMC无协效性，反而会导致黏度的降 低，这可能是由于静电排斥作用阻碍了分子网络 结构的形成。黄原胶和瓜尔豆胶之间具有较好的 协效性，少量的瓜尔豆胶的添加就能使得黄原胶 溶液的黏度显著増加。黄原胶同瓜尔豆胶的比例 为9: 1时，黏度值最大，达到768. 2mPa。这 是由于瓜尔豆胶分子链上的羟基同黄原胶分子形 成了氢键，分子间相互连接，促进了网络结构的 形成。

参考文献：

|1|黄来发，洪文生，黄恺.食品增稠剂|M|.北京：中国轻 工业出版社，2000： 238- 244.

丨2丨唐中山，苏红军，徐世艾.黄原胶流变学性质的实验研究 |J|,烟台大学学报（自然科学与工程版），2008, 21 (2): 130- 133.

|3|郭瑞，丁恩勇.黄原胶的结构、性能与应用丨J|,牙膏工 业，2⑴7, 2： 36- 39

|4|侯万国，苏延磊，孙德军，等.Mg-Fe-MNH-钠质蒙脱 土分散体系的触变性研究|J|.化学学报，2000 58 (6): 722- 726.

|5|李全阳，夏文水.酸乳流变学特性的初步研究|J|.食品发 酵与工业，2003, 29 ( 12): 35- 38 

(上接第117页）

由表中数据可以看出，加入铝离子后，色素 的吸光度有所下降，其他的钠、钙、锌、铁的吸 光值变化不大。

4结果与分析

通过单因素分析和正交试验，黄原胶流变学特性及其协效性研究，确定了超声波 法提取黑芝麻色素的最佳工艺条件：提取剂为蒸 馏水，料液比1 : 2Q提取温度75°C，提取时间 30m n提取功率80W。实验结果表明，超声波 法提取黑芝麻色素与浸泡法相比，不仅具有提取 率高、不影响色素性质的优点，还具有效率高、 能耗低、无污染的特点。

在30°C〜70°C的范围内，日光照射64吸光 度几乎无变化，说明该色素的光稳定性和热稳定 性较好。黑芝麻色素的耐氧化性和耐还原性较 差，葡萄糖对该色素无影响。除AlT稍有影响 外，K+、Ca2+、Zn2+、Fe3+对该色素基本无影 响。