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毛胶薯蓣多糖胶与常用植物胶的流变性比较研究

发布日期:2015-05-15 17:40:12
多糖
毛胶薯费(仅咖orea丨wicaiua Prain et Burfc.)为 薯蓣属多糖顶生翅组植物,产云南,四川,贵州等省;生于 河边,林缘,块茎含17种以上氨基酸。据《云南椬 物志》记载其块茎含薯蓣多糖胶,可作黏合剂。用 鲜根刮取胶质,敷于患处,可促进伤口愈合。对毛胶 薯蓣多糖胶(DSP)的研究目前尚未见报道。
 
瓜尔胶(guar gum )[w]、魔芋胶 < konjac gum) [*_7】、白友胶(blelilla ghicomannan )【*’*]及海薄 酸钠(sodium alginate) H"’111已作为性能优良的增稠 剂、稳定剂、乳化剂、水合剂、胶凝剂等而被广泛地用 于曰化、食品领域。笔者在研究DSP的理化性质
 
时发现其溶液具有许多与以上植物胶相似的性能: 具有良好的水溶性和交联性,且在低浓度下能形成粘度的稳定性水溶液。故将其与常用植物胶的流 变性作了比较研究,以期为开发一种应用于曰化、 陶瓷、食品医药、纺织印染、兵工炸药、木材加工、造 纸、农药等行业的增稠剂、稳定剂、粘合剂提供一定 的实验依据。
 
1主要原料、试剂及仪器
 
1.1实验原料
 
毛胶薯蓣多糖胶(DSP):毛胶薯蓣经去皮,S02 熏48 h,切块,55丈烘干粉碎后,用40倍正丁醉饱 和水在50丈水浴中温浸4-5 h,离心。药渣同法浸 提3次,合并四次上清液,减压浓缩。浓缩液经4倍 体积95%乙醇沉淀,静置24 h,离心得毛胶薯蓣粗 多糖。粗多糖复溶后经4倍体积95%乙醉二次醇
 
12010080604020
 
-*~DSP
 
-鹰杂 -白鎌 -瓜尔胶
 
om
 
&S ConcentrBtionfw^v)
 
沉、离心,真空干燥得较纯的毛胶着蓣多糖干品。白 芨胶、海藻酸钠、縻芋胶、瓜尔胶为食用级别,由本院 生物化工实验室提供。实验所用各试剂均为国产分 析纯。
 
1.2仪器.
 
旋转蒸发仪;BRANSON-200超声波装置 (BRANSON ULTRASONICS CORP. DANBURY CT, USA) ;EL410S精密天平(江苏智金坛市宏华仪器 厂);ZNN-D6粘度计;NDJ-1型旋转粘度计;NDJ-79 型旋转粘度计(同济大学机电厂);pHS-25数显PH 计(上海雷磁仪器厂)。
 
2多糖胶流变性质测定
 
2.1浓度改变对胶液粘度的影响[|2]
 
配制浓度分别为〇? 1免、〇■ 3%、0.5%、1.0%、 1.25%、1.5%的多糖胶水溶液,用NDJ-79型旋转粘 度计测量30尤时各溶液的粘度。
 
2.2温度改变对胶液粘度的影响[13]
 
配制1%的多糖胶水溶液,用NDJ-79型旋转粘 度计溯定 0、10、15、20、25、30、35、40、50、60、70、80、。 90 ^时溶液的粘度。
 
2.3PH值改变对胶液粘度的影响1
 
每种多糖胶分别配制两组1%的水溶液,用稀 HCI和NaOH分别调节pH值,在剪切速率〖70 S-1下 30丈时测定不同pH值溶液的粘度。
 
2.4降解时间对胶液枯度的影响[ts]
 
配制1%的多糖胶水溶液,30 1C时放置3、12、
 
24、36、48、60、72、》4、96、108 h,在剪切速率 170 s'1 下测定溶液粘度。
 
2.5冻融变化对胶液粘度的彩响[13]
 
配制1%的多糖胶水溶液,置于-20 t:冰箱中24 h,30尤下解冻,30 t时测定冷冻前后多糖胶溶液 的粘度。
 
2.6盐对对胶液粘度的影响
 
旬种多糖胶分别配制两组1%水溶液,分别在 其中一组溶液中加人1%、5%、10%的气化纳、气化 钙,搅拌均勾测定多糖胶溶液的枯度。
 
2,7泡沫性能实验
 
取10 mL —定质量分数的胶溶液于25 mL的具 塞晕筒中,倒置上下振播50下,静止30 B后读取泡 沫高度,5 min后再读取泡沫髙度。
 
以上实验数据测试3次,统计学处理。
 
3结果与分析
 
3.1浓度改变对胶液粘度的影响
 
溶液浓度(C%)与粘度(cp)的关系及浓度 (c%)与粘度对数(如)的实验数据分别如图1、2 所示。由图1可以看出,随着浓度的增大,各溶液的 粘度均升高,当浓度为时,瓜尔胶、縻芋胶、DSP 的粘度都在25卬左右,当浓度增加,魔芋胶粘度上 升速率较DSP和瓜尔胶快。各浓度的白芨胶液的 粘度均小于其他各胶液。
 
跳酿挪1*50%
 
图1浓度变化对胶液粘廑的影ft
 
Fig. 1 ESect a£ concentration ?i tbe viscosity of gums
 
2.5u
 
2.
 
1^.
 
0.5.
 
明2浓度变化对粘度对数的彩晌
 
Fig. 2 Effect of concentration on the logarithm rf viscosity
 
由图2可知当溶液的浓度在0.1% ~1.5%范围 内,可以引用下表中的式子分别粗略的估计中间浓度 在30尤下的粘度[17]( ”枯度卬;C浓度w/v) a 表1多ft腔浓度与粘度的关系
 
Table IReiationsbip between vise?sity and concentration
 
标准方程Equarion栌
 
瓜尔胶Ign = 93.754C 0,39950.9918
 
麋芋胶1^= U1.85C+0.37040.9991
 
DSP\gfl= 92.836C+0,35760.9997
 
白茇胶igr\ = 45. B09C+0.30030.9901
 
海藻酸钠Ign= 65.622C+ 0.40250.9982
 
3.2温度改变对胶液粘度的彩响
 
温度改变对胶液粘度的影响如图3所示。由图 3可知多糖胶粘度随溶液温度的升髙而略有降低,
 
瓜尔胶的变化幅度小于其他几种胶,DSP、海藻酸钠 及白复胶的变化帻度相当。在0 ~40T同,DSP和 麋芋胶的粘度几无变化。
 
在40间体系的表观粘度对温度的依赖
 
性,可用Arrhenius方程来描述。把相应的温度t( 丈)换算成绝对温度T( K),以咖为纵坐标,1/T * 1000为横坐标,可得相应的阿累尼乌斯动力学曲 线^]。笔者求出五种胶体的活化能E和常数A分 别如下表2所示。
 
表2多糖胶的粘流活化能E值,常数A值和最佳膨化温度
 
Table 2 E & A Anhenius equation and ihe beet expanding
 
temperature
 
Airiienius
 
方程活化能
 
Activation enei^yA值最佳膨
 
化温度
 
Temperature
 
m
 
(* 为 1/T)(kJ/Gd)(kJ/m〇l)
 
1^=94.732* + 1.0873
 
lgtj =366.62ar + 0.290594,732396,412,23
 
瓜尔K366.621533.91.95268
 
魔芋胶Igi) =554. S6x -0.4235554.562320.30.377-
 
DSP1^ = 759.63i? -1.2644757.633169,90.054
 
白芨胶= 67S. 2x -1.5665678.22837,60.027—
 
!^r| = 912.3*912.33817,10.012
 
海藻酸钠Iprj = 203. Sx + 0.39S9203.5851.52*506.S3
 
3.3pH值改变对胶液粘度的彩响
 
图4表明pH对不同的多糖胶的水溶液枯度存 在不同程度的影响。瓜尔胶和魔芋胶的粘度随pH 的增大而增大;海藻酸钠在接近中性时达最大值,随 后又下降;pH的改变对DSP和白茨胶影响甚微 3.4陴解时间对胶液粘度的彩响
 
由图5可知:随着水化时间的延长,大部分胶液 表观粘度有上升的趋势,但胶液放置超过24 h后,
 
魔芋胶及DSP的粘度随时间的延长而降低t放置36 h后瓜尔胶和海藻酸钠的粘度逐渐降低;胶液放置 48 h后粘度残值很小。
 
3.5冻融变化对胶液粘度的影响
 
图6表明冷冻和解冻对海藻酸钠和DSP溶液 粘度影响较小,对魔芋胶和白芨胶影响较大。解冻 后魔芋胶溶液的粘度比解冻前下降了 20- 7%、白芨 胶下降了40.8% ,而海藻酸钠和DSP分别保持了冷 冻前的95.7%和92.5%,表明它们对冷冻和解冻比 较稳定。
 
3.6盐对对胶液粘度的影响
 
加人气化钠,氯化钙后各胶液的粘度变化如表 3所示。由表3可知加人1%的氯化钠、气化钙后各 溶液粘度有所下降,但增大加盐量,各溶液的粘度几 乎没有影响。验证了谢建雄等[~提出的大部分水 溶性聚合物在少量电介质存在的情况下枯度均明显
 
胶的种类 及浓度
 
胶的种类 及浓度
 
30 B 后 5 min 后 泡沫高度泡沫髙度
 
(mm) (mm)
 
0,5%瓜尔胶3.53.01%瓜尔胶5.55.09
 
0.5%麂芋胶2.61.81 %鹰芋胶无明显泡沫无明显泡沫
 
0.5%DSP2.82.51%DSP4,54.010
 
0.5%白芨胶0.7很快洧敢1L00.5
 
0,5%海蒸醴钠1.30.61%海藻 酸钠2.31.2
 
下降,但当电解质超过一定浓度时,粘度变化又趋于 稳定。
 
表3益对各胶液粘度的彩响
 
Table 3 Effect of aalt ionic on viscosity c£ gums
 
加人气化钠加人气化钙
 
NadCa〇2
 
不加盐1%5%10%1%5%10%
 
瓜尔晈2926.525,52525,52423,5
 
鹰芋胶3837.53636373433
 
DSP19181ft181917.517-5
 
白芨胶5.55.45,45.35,25,25,2
 
海葙酸钠7.67.47,37成棉絮状,水澄清
 
加人1%的气化钠和气化钙对縻芋胶、白亥胶、 DSP粘度的影响明显小于海藻酸钠(图7),表明它 们具有良好的耐盐性。1%的气化钙对DSP的粘度 没有丝毫的影响。海藻酸钠胶液中加人氯化钙,胶 体迅速成棉絮状,不再具有粘性。
 
3.7泡沫性能实验
 
随胶液浓度的增加泡沫置也随之增加。浓度为 0.5%的胶液起泡性的大小排列为瓜尔胶>DSP > 鹰芋胶 > 海藻酸钠 > 白芨胶;浓度为1%的鹰芋胶 更为粘稠,用振摇的方法没有明显的泡沫。
 
表4泡沫离度的测定实雎
 
Table 4 Results of foam property
 
30 s 后 5 mirk 后 泡沫髙度泡沫高度 (mm) (mm)
 
4讨论
 
实验数据显示,毛胶薯蓣多糖胶溶液的浓度与 枯度正相关,能够有效的增加水溶液或悬浮液的枯 度;温度在〇~40t:间具有良好的热稳定性,pH的 改变、冻融变化和加入气化钠、气化钙对DSP粘度 的影响甚微;同时DSP还具有优良的起泡性。实验 数据显示,DSP与已应用天然日化行业的白茛多 糖胶也有较多的相似理化性能,且在同浓度下,其枯 度显着大于白芨胶,且比白芨胶具有更好的耐冻融 性能和泡沫性能。DSP优良的特性预示其有可能成 为新型的增稠剂、胶凝剂、乳化剂、悬浮剂、成膜剂和 稳定剂等而应用于现代日化等各种领域,我们下一 步工作将进一步深人探讨。
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