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黄原胶溶液的流变性质

发布日期:2015-07-19 14:20:53

黄原胶溶液的流变性质

黄原胶水分散液优良的流变学性质使其在工业中具有广泛的应用。其在不同浓 度、不同形变度条件下的流变学模型也被诸多学者。总的来说,黄原胶可以 作为增稠剂或者稳定剂,并且在适当的情况下还可以作为凝胶剂。它的两种重要的流 变学性能为触变性和凝胶化作用。

黄原胶溶液是一种典型的假塑性流体,逐渐增加剪切速率能使粘度下降,使溶液 发生所谓的剪切变稀。在低剪切速率下,黄原胶溶液具有高粘度。逐渐增加剪切速率 能使粘度逐步下降,即呈现黄原胶的假塑性行为。剪切停止后,黄原胶的粘度会迅速 恢复。这种性质源于上述的黄原胶分子结构特点。在溶液中,黄原胶通过分子内和分 子间的非共价健,以及分子链间的缠结形成的聚集态结构具有高度缠绕的网络结构, 加上硬直的分子链,使其在低剪切下具有很高的粘度,这在实际应用上表现为良好的 悬浮性能;在剪切下,这些分子缠结发生解缠,无序的网络结构转变为有序的随着剪 切方向排布的分子链结构,从而表现出剪切变稀行为。加入二价、三价盐或者硼酸后, 黄原胶的这种触变性还会增强。在足够低的剪切速率、足够高的浓度(>1wt%)下, 黄原胶水分散液呈现出弱凝胶性质。这种凝胶是由非共价键连结、分子链缠结构成的 弱网络结构而形成的,在一定的剪切力下可以被破坏。需指出的是,对黄原胶进行预 处理如离析、干燥和再水合,这些过程会在很大程度上影响黄原胶的流变学性质。
黄原胶可与大多数合成的或天然的多糖发生协同作用,如和淀粉、刺槐豆胶、瓜 尔胶、卡拉胶、魔芋胶及结冷胶等都能互溶,混溶后使混合胶粘度显著提高或者形成 凝胶。
黄原胶可以与一些半乳甘露聚糖如刺槐豆胶和塔拉胶混合形成热可逆的凝胶。研 宄表明,黄原胶与半乳甘露聚糖侧链间相互作用可形成这种凝胶,凝胶化的能力取决 于半乳甘露聚糖侧链的数量和分布,而黄原胶链的无序程度也对凝胶 过程产生影响。
黄原胶与其他一些半乳甘露聚糖的混合物如瓜儿豆胶,不能形成独立成型的凝 胶。然而通过酶的修饰,改变瓜儿豆胶的侧链分布,则可以生成黄原胶-改性瓜儿豆 胶混合物凝胶,且在较高温度下,发生的协同作用会明显增强。
黄原胶与一些葡甘露聚糖如魔芋胶也能形成凝胶。在阳离子的作用下,由于黄原 胶更趋向于形成自身有序的结构,影响了与其他多糖链的结合,因此凝胶化程度减弱。在三价阳离子或者硼酸盐阴离子作用下黄原胶也可以独立形成弱凝胶。
以前一般认为黄原胶在通常情况下无法独立形成凝胶,但近年的研宄发现,黄原 胶经过长时间退火处理后(长时间在构象转变温度以上加热,然后冷却),能够独立 形成凝胶。通过对此过程的DSC和AFM等,人们发现加热过程中,黄原胶链分子趋向于形成均质化的网络结构,具有很多联结点,在冷却过程中,这种网络结构 吸取结合水形成凝胶。
 
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