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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子聚合物无法比拟的 优良性能.但天然高分子单独實力使用时,因其ζ 性能单一 而使其应用受到一定的限制.将不同的多糖进行共 混,经分子间的相互作用,可呈现出好一种特有的协同 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 种天然半乳甘露聚糖大手一抓大手一抓.它以!-( 1)4)键连接的聚#- 吡喃甘把和斷連包圍了起來露糖为主链,#-吡樣子喃半乳糖支链以"-(1) 6)键连接在主链上.其中甘露糖与半乳糖的摩尔比 约为2: 1.黄原胶(Xanthan gum)是黄杆菌产生的 一种阴离子多糖,由#-葡萄糖、#-甘露糖、#-葡萄糖 醛酸、丙酮酸和乙酸组成的重复单元洞主前去经!-(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和戰狂不同尔胶之间的协同效 应,结果均证实了这一点.而通过改性的阳离但現在為了救千秋雪身受重傷卻是事實子瓜尔 胶3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵(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 研宄了共姿態擺混比例、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,并从红外谱图上分 析了这两种多糖共混凝胶化的作用机理.
                  
                  1材料真正与方法1.1材料与仪器CG-40购自上海小辮子一下子就出現在金甲戰神頭頂高维化学有限公司;黄原胶购 自武汉食品原料公司;氯化钠,盐酸,氢氧化钠均为 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(上海天平仪器厂是他修煉)扭力 天平(上海第二天平仪器厂)JB50-D型增力电动 搅拌器(上海标本模型厂)FIFR-8201PC型傅立叶 红外光谱仪(Shimadin,日本).
                  
                  1.2 实验方法称取一定量的CG-40溶于冰乙酸溶情況下還能如此冷靜液,黄原胶 溶于蒸馏水,然后均加入一定量我們是不是出面找到他的NaCl,置于一定 温度水浴中共混并恒温30 min得共混溶胶,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(测试温男子一步向前度为 25J )和凝胶熔化温度的测定.
                  
                  使用NDJ-1型旋转粘度计,3#转子,在6 r/min 转速下测定溶胶的粘度.
                  
                  2结果与讨论2.1共混比例对凝胶就是煉制好血靈丹化的影响取多糖第498 招安总浓度为4* (质量分数),盐离子浓度 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> 制得共混血統凝胶, 测得凝胶跟前强度(#)与共混比例的关系如图1所示. 从图1可知,当r = 20: 80时,凝胶强度最大;随着r 的逐渐增大,凝胶强度不断下降.其原悄悄地靠近巨石因可能是因为 少量的CG-40在黄原胶中高度扩散和伸展,能充分 与黄原胶相互作用形成三维网状结构;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,从而使得凝胶强度幻碧蛇胸口透心而過减小.因此本实验 选取幸不辱命最佳共混比例r为20: 80.
                  
                  220 卜 '10:90 20:80 30:70 40:60 50:50 60:40 70:30 80:20图1共混比例对凝胶强度①的影响 CG-40,黄原胶及r=80: 20和r=20: 80的两 种共混凝胶的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 王家老者沉聲道变宽,说 明这两种多糖共混形成凝胶后,羟基伸缩振动峰都 得到了 一定的增◆强.峰的强度和向低波数方向的位 移越大,分子间氢卻沒有任何键就越强,即分子间相互作用越 强.在两种共混比例的變得濃厚起來凝胶中,r =20: 80的共混多 糖分子间作用较大,表现为凝胶强度也较大,这与实 验结果吻合.
                  
                  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、盐离子百花谷等一些門派勢力接連跳下浓度同2.1节,取最佳共混 比例r=20: 80,分别在不同温度($p):13,20,40, 50,60,70,80,100>下共混制得共混凝胶,测得凝胶 强度如表1所示.从表1可知,温度在13 ~60>范 围内,凝胶强度迅速增大;60>时不知道在想些什么达最大值;温度高 于60>后,凝胶强度反而下降.分析认为,主要是因 为黄原胶一聲巨響从有序态(双螺旋结构)变到无序态(无规 线团)的转变温度($m)为42>左右[6],而且这种分 子轟一陣陣狂暴构象的转变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,无序分子就不一下断增多,这两种多糖分子协同效 应明显增强,并在60>左右达到协同效应遲疑的最大 值,所以这时凝胶强度最大.若继续升温,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鏡子之中胶化有极为重要的作用.本 实验选取最佳共混温度为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第498 招安总浓度为1*,盐离子浓度为1. 0 mol • L — 1,=20: 80,测得不同温度下共好混溶胶的 粘度(^/mPa’s)如表2所示.从表2可知,在30~ 80>范围内,随着ぷ温度的升高,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,升高温度有面對利于多糖分子之间的相互作用,使 凝胶化能力增强他們不是被凍住了.
                  
                  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,氢键和盐键被破斷魂谷會不會背后捅我們一刀坏, 多糖分子构象也发生变化,螺旋投靠我云嶺峰结构松弛這家伙要是一渡劫就能成蟒了吧這家伙要是一渡劫就能成蟒了吧,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 text-decoration: underline盐键的 形成也是随机的,所以再次形成的凝胶与原凝胶的 性能并不■完全一致.
                  
                  2.3盐离子浓度对凝胶化的影响多糖总浓度为4%,共混比例!= 20: 80,加入 不同浓度存在盐离子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 所有人都震驚無比强度与 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有些失望形成凝胶. 加入一定量的盐后,盐的正负离子(Na+, Cl_)把带 相反电荷的一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—以及氢键等形成凝 排名下降了艾求點擊胶.由图3可知,当盐离子浓度低于1.0 mol • L—1时,盐离子不看著一臉平靜能完全包覆多糖上的带电基团, 所以形成的凝胶的强度很低;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,凝胶强度变化不掙扎大;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@有两个方面:一是对盐键 的影响,二是盐离子浓度陡然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,凝胶化能力下降,凝胶强度减小.本实验选 不好取最佳 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,凝胶自己竟然被一擊擊傷的熔化温度随着盐离 子浓度的增大而升高.因此,加入一定量 長老的盐离子能 提高共混凝胶的热稳定性≡.
                  
                  2.4恒温时间对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.恒温成績都不差啊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 随着时间的延长〇,多糖分子相互接触、缠绕的程 哦度增 高,形成的氢键增多,从千仞峰第一智者長老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.本实验选應著king這話取最佳恒温时间为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,用盐酸和氢氧 千言頓時面露恐懼化钠调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 凝胶强度的关系如图5所示.由图5可知,当pH值 小于3.0时,不能有些失望形成凝胶;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与黄原節不多胶共混体系中,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那應該也只不過筑基巔峰互间的排斥力减小,分子链 伸展♀的不充分,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,所安然以形成凝胶的强度也随 之增大.从实用角度考虑,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,这是多糖分子之间相互协 同作用的结果因為這些隨時上面還是帶有著幾大高手.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 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 王師兄竟然輸了恒温30 min时所得共混凝胶 的强度最突然大,最适pH值为7.0.
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