天然高分子具有合成高分子聚合物无法比拟的 优良性能.但天然高分子单独使用时，因其性能单一 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.它以！-( 1)4)键连接的聚#- 吡喃甘露糖为主链，#-吡喃半乳糖支链以"-(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材料与方法1.1材料与仪器CG-40购自上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 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）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溶于冰乙酸溶液，黄原胶 溶于蒸馏水，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共混比例对凝胶化的影响取多糖总浓度为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> 制得共混凝胶， 测得凝胶强度（#)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共混比例对凝胶强度的影响 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，分子间氢键就越强，即分子间相互作用越 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，多糖分子相互接触、缠绕的程度增 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.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；下共混并恒温30 min时所得共混凝胶 的强度最大，最适pH值为7.0.