黃原膠是一種由黃單孢桿菌發(fā)酵葡萄糖、蔗糖 或乳糖而成的多糖膠,可用于食品添加劑和流變性 能改良劑[1]。黃原膠具有很高的黏度、流動(dòng)觸變性 和穩(wěn)定的理化性質(zhì)，且無(wú)毒，故作為添加劑在日用化 學(xué)領(lǐng)域具有廣闊的市場(chǎng)前景，廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī) 藥、采油、紡織、陶瓷、印染、香料、日用化學(xué)及消 防等領(lǐng)域[2]。黃原膠在日用化學(xué)行業(yè)中的最重要 用途是作為粘合劑應(yīng)用于牙膏中，具有較好的抗酶 性、耐鹽性、對(duì)熱及酸堿的穩(wěn)定性，且能提供優(yōu)良的 水合能力和卓越的配方耐用力以適合不同的牙膏配 方。可以單獨(dú)使用也可以與其他膠體復(fù)合使用。牙膏的許多性質(zhì)取決于其流變性能，因此，對(duì)牙膏流變 學(xué)的研究可為牙膏的研制、生產(chǎn)、運(yùn)輸、貯存提供重 要參考依據(jù)?5]。
目前有很多黃原膠在食品中應(yīng)用的報(bào)道[64], 也有針對(duì)黃原膠的流變性能研究[94°]。主要選擇幾 種不同的黃原膠，采用HAAKE RheoStressl流變儀 研究其假塑性及觸變性，并與纖維素膠復(fù)配使用，考 察不同黃原膠在牙膏中的應(yīng)用，測(cè)試各牙膏樣品的 流變性能，分析流變學(xué)數(shù)據(jù)，反映各黃原膠應(yīng)用于牙 膏的性能。
1實(shí)驗(yàn)部分
1.1實(shí)驗(yàn)樣品
試驗(yàn)樣品均來自丹尼斯克公司格林斯德系列黃
原膠，見表1。
1.2實(shí)驗(yàn)用牙膏配方
將黃原膠與纖維素膠復(fù)配使用，其含量比例為 0.6/0.1，具體配方見表2。
氟化鈉NaF0.24
憐酸三納 Trisodium phosphate0.01
聚乙二醇PEG0.40
糖精納 Soluble saccharin0.20
山梨醇 Sorbitol (70% )66.00
黃原膠 Xanthan Gum0.60
纖維素膠CMC0,10
二氧化硅Si0217.5
珍珠亮粉 Pearly Luster Power0.05
KJ2 Sodium lauryl sulfate2.00
香精Flavor0.9
水 Water .left
不同黃原膠制得的牙膏樣品編號(hào)見表3。
對(duì)各黃原膠進(jìn)行粘度測(cè)試:稱取黃原膠，溶于 1%KC1溶液，配置1%黃原膠：1%KC1溶液，采用 Brookfield LVT (DV- II + pro)粘度計(jì)，25 °C，S63/ 30rpmo
(2)牙膏粘度測(cè)試方法
將剛制備好的牙膏、25 °C保存24h后、25 °C 保存一周的牙膏分別進(jìn)行粘度測(cè)試，采用Brookfield type (DV-1 Ultra)粘度計(jì),25 °C，T-F(95#)/ 5rpm〇
1.3.2流變性能測(cè)試
配制1 %黃原膠水溶液，進(jìn)行流變性能測(cè)試，并 按照配方制得各牙膏，進(jìn)行流變學(xué)測(cè)試。測(cè)試條件 如下:采用HAAKE RS1可控應(yīng)力流變儀，C60/2TI 錐板測(cè)量系統(tǒng)，測(cè)定溫度控制在24 ± 1.0°C。
(1)假塑性
測(cè)試模式：CR Lin 0• 00 1/s - 100. 00 1/s，t 60s, #100, T24.0T：
控制剪切速率，線性取點(diǎn)。
(2)觸變性
測(cè)試模式：CR Lin 0. 00 1/s - 100. 00 1/s，t 90.00s，100#，T 24. OOX：
CR Un 100.00 1/s-0.00 1/s, 190.00s, 100#, T 24. OOt：
控制剪切速率，線性取點(diǎn)。
(3)屈服應(yīng)力
測(cè)試模式：CS Lin 0. 00 Pa - 100. 00 Pa，t 90. 00s，100#，T 24.航
控制剪切應(yīng)力，線性取點(diǎn)。
(4)蠕變和恢復(fù)
測(cè)試模式:CS 1.00 Pa, t 300.00s, 100#，T 24.
4種黃原膠溶液的粘度隨剪切速率而發(fā)生明顯 降低,是典型的假塑性流體。在低剪切速率范圍內(nèi)， 具有明顯的剪切變稀現(xiàn)象;在高剪切速率下,黃原膠 的分子結(jié)構(gòu)解聚為無(wú)規(guī)則線團(tuán)結(jié)構(gòu)，使粘度迅速降 低。
2.1.3觸變性
觸變是時(shí)間依賴性的粘度變化，它表現(xiàn)為當(dāng)剪 切后放置一段時(shí)間其粘度增加。在某些情況下，此 溶液發(fā)展成為有某種凝膠強(qiáng)度或甚至發(fā)展成幾乎是 固體凝膠，假設(shè)一種足夠的力（剪切應(yīng)力）作用于該 觸變?nèi)芤?，則其結(jié)構(gòu)可被破壞而使表觀粘度降低。 將剪切速率連續(xù)增加到某一值,然后逐漸減少，剪切 應(yīng)力的變化會(huì)形成一個(gè)滯后曲線，觸變結(jié)構(gòu)的破壞 需要增加應(yīng)力以減少其對(duì)流動(dòng)的阻礙作用。見圖 2〇
圖2中各黃原膠溶液的觸變性較相近，由于滯 后曲線中形成支弧形，表示溶液有凝膠強(qiáng)度，因破壞 凝膠結(jié)構(gòu)需要的應(yīng)力，使溶液恢復(fù)正常表觀粘度。
-周
24h
0.1
«~TP1. xanthanHITE X80 •-TP2. xanthan80 A"-TP3. xanthan80HS ▼-TP4. xanthan clear80
40~~60~80~""loo
剪切速率(1/s)
2.2牙膏樣品
2.2.1牙膏樣品的粘度
詳見圖3。
180000-1 160000 140000 ^120000 Jl00000 ^ 80000 ^ 60000 40000 20000
即時(shí)
圖3不同黃原膠制得牙裔樣品的粘度結(jié)果
由圖3可知，不同黃原膠制得的牙膏樣品粘度 順序：TP1 - xanthan HITEX80 > TP3 - xanthan 80 HS > TP2 -xanthan80 > TP4 - xanthan clear80〇 2.2.2牙膏樣品的假塑性 牙膏必須有較好的流動(dòng)性，在制備時(shí)容易通過 管道輸送。牙膏的流動(dòng)性為可由流動(dòng)曲線或粘度曲 線表現(xiàn)[3]。圖4采用對(duì)數(shù)坐標(biāo)，顯示了不同牙膏樣 品的粘度曲線。
2.2.3牙膏樣品的觸變性 牙膏的觸變性反映了膏體的擠壓分散性能，且 對(duì)牙膏香精迸發(fā)和口感有重要作用。觸變性越大， 牙膏容易從管中擠出，很快恢復(fù)原來的流變狀態(tài)，在 牙刷上不會(huì)下陷，且洗刷時(shí)分散性、香精迸發(fā)性及口 感好[5]。觸變環(huán)的面積表示了在去除負(fù)荷后，樣品 結(jié)構(gòu)恢復(fù)的快慢，其面積大小表示了觸變性的大小。 見圖5。
0204060*80100
剪切速率(i/s)
圖5不同黃原膠制得牙裔樣品的觸變曲線
由圖5可見，各牙膏樣品的觸變性大小順序?yàn)? TP1 >TP2/TP3 >TP4,說明不同黃原膠與CMC復(fù)配 應(yīng)用于牙膏體系能帶來不一樣的觸變效果。
2.2.4牙膏樣品的屈服應(yīng)力
測(cè)量屈服應(yīng)力一般有3種方法[11]:
①控制形變模式，一般用粘度計(jì)來測(cè)量，在得到 的應(yīng)力-時(shí)間曲線中，應(yīng)力值最大的那個(gè)就是屈服 應(yīng)力；
②控制速率模式，一般用Casson模型外推方法 來計(jì)算屈服應(yīng)力；
③控制應(yīng)力模式，找到形變與應(yīng)力曲線的拐點(diǎn)， 即屈服應(yīng)力對(duì)應(yīng)的點(diǎn)。見圖6。
圖6采用了控制應(yīng)力模式，屈服應(yīng)力大小為: TP1>TP2/TP3> TP4。屈服應(yīng)力越小，在一定的剪 切應(yīng)力作用下更容易流動(dòng),說明在實(shí)際生產(chǎn)中，4 - xanthan clear80表現(xiàn)為樣品更容易運(yùn)輸，洗刷分散 性更好，更容易從牙膏管中擠出。
存穩(wěn)定性和剪切后 結(jié)構(gòu)的可恢復(fù)性。在這個(gè)過程中，越低的變形量，分 散體系就越穩(wěn)定。見圖7。
圖7不同黃黡膠制得牙裔樣品的蠕變和恢復(fù)曲線
在很短的時(shí)間內(nèi)樣品顯示出瞬間很大的形變， 表明膏體具有彈性，在試驗(yàn)時(shí)間內(nèi)顯示出最小量的 變形，這兩點(diǎn)揭示樣品在貯存期間內(nèi)膠水收縮作用 較小，顯示了更好的穩(wěn)定性。由圖7可知，當(dāng)剪切應(yīng) 力消除時(shí)，四個(gè)樣品都未能恢復(fù)至原始水平。形變 量越小,則體系越穩(wěn)定，牙膏體系穩(wěn)定性:TP1 >TP2 > TP4> TP3〇
3結(jié)論
(1)4種黃原膠的粘度大小為:2 - xanthan 80 > 1 - xanthan HITEX80 > 3 - xanthan 80HS > 4 - xam- than Clear80。4種黃原膠1%水溶液的假塑性和觸 變性相近。
萬(wàn)方數(shù)據(jù)#黃原購(gòu)CMC細(xì)細(xì)，聰娜隨
變性能的膏體，牙膏假塑性和觸變性大小為:1?1- xanthan HITEX80 > TP3 - xanthan 80HS/TP2 - xnathan 80 >TP4 -xnathan clearSO。說明黃原膠 HI- TEX80與CMC有更好的協(xié)同性，可以制作較好流動(dòng) 性，站立性和分散性的牙膏。
(3)屈服應(yīng)力可體現(xiàn)牙膏的制造和包裝容易 性，4 - xanthan clear80更容易運(yùn)輸，洗刷分散性更 好，更容易從牙膏管中擠出。
(4)蠕變和恢復(fù)性能曲線可以反映牙膏的穩(wěn)定 性，牙膏體系穩(wěn)定性:TP1 - xanthan HITEX80 >TP2 -xanthan 80 > TP4 - xanthan clear80 > TP3 TP3 - xanthan 80HS。這些數(shù)據(jù)體現(xiàn)了不同黃原膠的性能 及其在牙膏中的應(yīng)用情況，同時(shí)也能為我們?cè)谂浞?開發(fā)，黃原膠的選擇配伍，提供了有效的分析手段， 能非常有效地知道4種黃原膠產(chǎn)品的牙膏應(yīng)用研究 工作。