瓜尔胶（guargum)是一种半乳甘露聚糖胶，属天 然髙分子凝胶多糖，从产于印度、巴基斯坦等地的瓜 尔豆种子胚乳中提取得到。瓜尔胶的分子主链由甘露

糖通过p-1,4-甙键连结而成，半乳糖则通过a-1,6- 甙键与主链相连，羟丙基瓜尔胶合成工艺研究，半乳糖与甘露糖之比为1:2。瓜尔胶 分子的空间结构为蜷曲式球形结构，分子中含有大量 的亲水基团——羟基，但这些羟基大部分处于分子内 部，较强的分子间作用力使其形成分子内自交联，难 于较好地水合。因此，天然瓜尔胶在水溶速度、不溶 物含量、溶液透明性和黏度稳定性等方面存在一定缺 陷，使其应用受到限制。对天然瓜尔胶进行化学或物 理改性，可有效提高瓜尔胶的性能，国外这方面的研 究较多，已有阳离子、阴离子、非离子和两性离子型 瓜尔胶改性的报道，但国内对瓜尔胶的改性研究尚少。

1 试验方法

1.1原料与试剂

瓜尔胶（食品级）；氢氧化钠、环氧丙烷、无水硫 酸钠、1,2-丙二醉、水合茚三酮、浓硫酸（均为AR 级试剂）。

1.2仪器与设备

721W分光光度计，电热恒温干燥箱，恒温水浴，

PB303-N型电子天平，J2330搅拌器等。

1.3反应原理

瓜尔胶分子式以GG-OH表示，醚化反应方程式

NaOH

CH2—CH—CH3►

在反应过程中，还有下列反应发生，即

GG-0CH2-CH-CH3 + nCH2-CH-CH3*>

GG—〇-(CH2—CH—O^CHj-CH—CH3 CH3OH

1.4试艙方法

1.4.1羟丙基瓜尔胶的合成

称取一定量瓜尔胶和无水硫酸钠，用乙醉溶液配 制成瓜尔胶乳液，羟丙基瓜尔胶合成工艺研究，倒人四口烧瓶，搅拌并水浴加热至 一定温度，缓慢加人1.25mol/L氢氧化钠溶液，碱化一 定时间，再快速加人定量的环氧丙烷，密闭容器（用 氮气保护）至醚化反应结束，用2.0mol/L盐酸将反应 混合物中和至pH值6~7,经脱水、醇洗、干燥、粉 碎、筛分得羟丙基瓜尔胶。

1.4.2羟丙基瓜尔胶取代度及反应效率

羟丙基瓜尔胶用摩尔取代度（MS)表示反应即接枝的取代基物质量与瓜尔胶分子结构单元的物质 量之比。

摩尔取代度计算公式为：

1UU—n

式中，//为羟丙基百分含量，％; 8.38为羟丙基百 分含置转换成取代度的转换系数。

羟丙基百分含量（好）按文献9方法测定和计算， 反应效率（A£)按文献10公式计算。

2结果与讨论

2.1乳液浓度对羟丙基瓜尔胶取代度的影响

瓜尔胶与环氧丙烷的反应属固-液非均相反应。反 应中，瓜尔胶作为固相悬浮在乙酵溶液中，催化剂氢 氧化钠与醚化剂环氧丙烷则以溶液的形态存在。考察 乳液浓度对羟丙基瓜尔胶取代度的影响，试验结果如 图1所示。反应条件：瓜尔胶20g,环氧丙烷4g,氢氧 化钠0.4g,硫酸钠2g,乙酵浓度90%,反应温度50丈， 反应时间4h。

m乳液浓度与羟丙甚瓜尔胶取代度的关系曲线

由图1可知，乳液浓度对羟丙基瓜尔胶取代度有 明显彩响。当乳液浓度较低时，羟丙基瓜尔胶取代度 随乳液浓度的增加而增大，当乳液浓度增至357g/L以 后，羟丙基瓜尔胶取代度开始逐渐降低。这是由于乳 液浓度低时，不利于氢氧化钠和环氧丙烷向瓜尔胶颗 粒内部的扩散，因此，醚化反应速度降低，但乳液浓 度过高，体系黏度升髙，也不利于醚化反应的进行， 因此，适宜的瓜尔胶乳液浓度为357g/L。

2.2乙赙浓度对羟丙基瓜尔胶取代度的影响

乙醇浓度对羟丙基瓜尔胶取代度的影响如图2所 示。反应条件：瓜尔胶20g,环氧丙烷4g,氢氧化钠 〇.4g,琉酸钠2g,乳液浓度357g/L,反应温度50丈， 反应时间4h。

由图2可知，乙酵浓度低时，体系水分含量多， 瓜尔胶颗粒易吸水溶胀而形成凝胶包覆原料，使体系

黏度升髙，环氧丙烷分子与瓜尔胶颗粒有效碰撞机率 减小，醚化反应速度慢，羟丙基瓜尔.胶取代度较低； 而乙醇浓度过高时，造成了氢氧化钠溶解困难，瓜尔 胶颗粒无法适度溶胀，阻碍氢氧化钠和醚化剂进人其 顆粒内部，羟丙基瓜尔胶取代度也较低，由试验得知， 较佳的乙醉浓度为85%。

2.3反应时间对羟丙基瓜尔胶取代度的影晌

反应时间对羟丙基瓜尔胶取代度的影响如图3所 示。反应条件：瓜尔胶20g,环氧丙烷4g,氢氧化钠 0.4g，硫酸钠2g,乳液浓度357g/L,乙酵浓度为85%, 反应温度50尤。

圈3反应时间与羟丙甚瓜尔胶取代度的关系曲线

由图3可知，随着反应时间的延长，羟丙基瓜尔胶 取代度增髙，羟丙基瓜尔胶合成工艺研究，且反应初期取代度增髙显著，而反应时 间4h以后，取代度增加缓慢，说明此时醚化反应接近 完成，故适宜的反应时间可确定为41i。

2.4反应湩度对羟丙基瓜尔胶取代度的影响

反应温度对羟丙基瓜尔胶取代度的影响如图4所 示。反应条件：瓜尔胶20g,环氧丙烷4g,氢氧化钠 0.4g,硫酸钠2g，乳液浓度357g/L,乙黟浓度为85%, 反应时间4h。

由图4可知，羟丙基瓜尔胶取代度随着醚化反应温 度的升高而增大，但在反应温度超过60尤以 基瓜尔胶取代度增加缓慢。

氢氣化钠用量对羟丙基瓜尔胶取代度的彩_

氢氧化钠用量对羟丙基瓜尔胶取代度的影响如图5 所示。反应条件：瓜尔胶20g,环氧丙烷4g，硫酸钠

2g,乳液浓度357g/L,乙醇浓度为85%,反应温度 60^,反应时间4h。

图6碴_钠用置与羟丙甚瓜尔胶取代度的关系曲线

胶颗粒的膨胀抑制剂，用量过大，会使醚化剂分子进 人瓜尔胶颗粒内部的数目减少，从而降低羟丙基瓜尔 胶取代度。因此，硫酸钠用量在5%~10%范围内选取 为宜。

2.7环氣丙烷用置对羟丙基瓜尔胶取代度及反应效車 的彩响

环氧丙烷用量对羟丙基瓜尔胶取代度及反应效率 的影响如图7所示。反应条件：瓜尔胶20g,氢氧化钠 M ------^ ^„ 乙酵浓度为 

 

氢氧化钠在反应中起催化作用，同时还是颗粒润 胀剂。由图5可知，当氢氧化钠用量少时，随着氢氧 化钠用量的增加，羟丙基瓜尔胶取代度增大，但当氢 氧化钠用量大于4%以后，羟丙基瓜尔胶取代度不再增 加，故适宜的氢氧化钠用量应控制在2%~4%。

2.6 «黢钠用量对羟丙基瓜尔胶取代度的影晌

硫酸钠用量对羟丙基瓜尔胶取代度的影响如图6 所示。反应条件：羟丙基瓜尔胶合成工艺研究，瓜尔胶20g,环氧丙烷4g,氢氧化钠 0.4g,乳液浓度357g/L,乙醇浓度为85%,反应温度 60^,反应时间4h。

由图6可知，琉酸钠用置在5%~10%时，羟丙基 瓜尔胶取代度较高，而硫酸钠用量大于10%以后， 羟丙基瓜尔胶取代度呈逐渐下降趋势。硫酸钠是瓜尔

由图7可知，随着环氧丙烷用量的增加，羟丙基 瓜尔胶取代度增加，而反应效率下降。环氧丙烷用量 增加，瓜尔胶分子与环氧丙烷分子的碰撞机率增大, 促进了醚化反应的进行，因此，取代度逐渐增大；但 取代度增大以后，羟丙基瓜尔胶分子的空间位阻增 大，使醚化反应进行的难度增加，故反应效率随着取 代度的增大而逐渐降低。生产实践中，可根据羟丙基 瓜尔胶产品性能要求选取适宜的环氧丙烷用童。