瓜爾膠因其具有良好的增稠能力、懸浮能力和 改善食品品質(zhì)的特性而廣泛應(yīng)用于食品行業(yè)。由于 瓜爾膠分子鏈上的羥基可與某些親水膠體及淀粉形 成氫鍵，因此，瓜爾膠可用作增稠劑、乳化劑和穩(wěn) 定劑等，通常單獨(dú)使用或與其他食用膠復(fù)配使用， 其使用量大大低于其他增稠劑或穩(wěn)定劑的添加量。 此外，瓜爾膠還可用于脂肪替代品中，是脂肪替代 品研究中的一個(gè)較新的分支。
黃原膠（Xanthan Gum)是黃單胞菌經(jīng)耗氧生 物發(fā)酵產(chǎn)生的一種高分子陰離子生物多糖，是由 D—葡萄糖、D—甘露糖、D—葡萄糖醒酸、丙酮酸 和乙酸組成的“五糖重復(fù)單元”聚合而成，分子主 鏈由D—葡萄糖以p-D-1, 4糖苷鍵連接而成的， 具有類似纖維素式的骨架結(jié)構(gòu)，每?jī)蓚€(gè)葡萄糖中的 —個(gè)C3上連接有一個(gè)由兩個(gè)甘聚糖和一個(gè)葡萄糖 醛酸組成的三糖側(cè)鏈。
由于瓜膠側(cè)鏈半乳糖較多，無(wú)法與黃原膠的螺 旋結(jié)構(gòu)形成凝膠，只是協(xié)同增稠，瓜膠的應(yīng)用受到 限制。前人研究表明，黃原膠可與酶降解的瓜膠形 成凝膠。此外，降解黃原膠具有在抑菌、抗病毒、 抗氧化等方面的生物學(xué)活性。
本文嘗試使用酸降解法，制備得到降解黃原膠 與降解瓜膠，將兩者在一定條件下共混，得到良好 的凝膠體系，并進(jìn)一步考察其流變特性，獲得本構(gòu) 方程。
1實(shí)驗(yàn)部分
1.1實(shí)驗(yàn)材料與儀器
黃原膠購(gòu)自上海潤(rùn)創(chuàng)食品科技發(fā)展有限公司； 瓜膠由中國(guó)石油天然氣總公司勘探開發(fā)研究院廊坊 分院提供；鹽酸（AR);氫氧化鈉（AR);體積濃 度95%乙醇（AR);烏式黏度計(jì)；ARES流變儀(JA 公司)。
1.2降解黃原膠與降解瓜膠的制備
取20 g瓜膠或黃原膠置于500 mL燒瓶中，加入 100 mL體積濃度95%的乙醇溶液。加入一定量3 mol/LHCl,在60丈恒溫水浴，攪拌使之均勻分散。 反應(yīng)1 h后，用3 md/L NaOH溶液調(diào)整至PH=7以 中止反應(yīng)，抽濾后置于60^烘箱中烘干，研磨制 得降解瓜膠或黃原膠。降解瓜膠與降解黃原膠的制 備條件見表1。
1.3酸降解前后瓜膠與黃原膠分子量測(cè)定
配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.1%瓜膠溶液與0.1%黃原膠溶 液，用烏式黏度計(jì)測(cè)得在25 t時(shí)的黏度，利用半經(jīng) 驗(yàn)的麥克（H.Mark)非線性方程求得相對(duì)分子量。
稱取一定量的降解黃原膠與降解瓜膠溶于50 mL 去離子水中，置于60浴中共混并恒溫一定時(shí)間，
得共混賺。雛體系的制備方法見表2。
表2各凝膠體系的制備方法
1.5共混凝膠的流變性測(cè)定
利用TA公司的ARES流變儀對(duì)各共混凝膠體系 進(jìn)行流變性研究，主要考察體系的彈性模量（C)、 黏性模量（C")隨頻率的變化及黏度隨剪切速率 的變化。
在降解瓜膠與降解黃原膠凝膠 體系中，控制降解黃原膠的分子量一定，降解瓜膠 的不同分子量對(duì)體系黏彈性的影響不同。在降解瓜 膠分子量較低的情況下，體系3的彈性模量與黏性 模量均較小。隨著降解瓜膠的分子量的增加，體系 1的彈性模量與黏性模量均有提高，表現(xiàn)出較好的 結(jié)構(gòu)和良好的黏彈性，證明降解瓜膠的分子量對(duì)凝 膠體系的黏彈性有影響。
由圖4 c可知，蔗糖的添加使體系4的彈性模 量與黏性模量與體系1差別不大。說明蔗糖雖然對(duì) 凝膠結(jié)構(gòu)幾乎不產(chǎn)生影響，體系結(jié)構(gòu)仍較穩(wěn)定，表 現(xiàn)出良好的抗應(yīng)變性能。故少量蔗糖的添加對(duì)降解 瓜膠與降解黃原膠凝膠體系的黏彈性影響不大，體 系可應(yīng)用于含糖食品。
由圖4 d可知，在總膠濃度較低的情況下，體 系5的彈性模量與黏性模量均較小，表現(xiàn)為較弱的 凝膠結(jié)構(gòu)。將總膠濃度增加一倍，體系1的彈性模 量與黏性模量均有大幅提高?？偰z濃度對(duì)凝膠的黏 彈性有較大的影響，隨著總膠濃度的增大，降解瓜 膠與降解黃原膠相互作用的加強(qiáng)，三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)更 緊密，黏彈性增大。
2.2.2降解瓜膠與降解黃原膠凝膠體系本構(gòu)方程的 研究
圖5不同體系黏度與剪切速率的關(guān)系
本構(gòu)方程或流變狀態(tài)方程是描述物質(zhì)流變的應(yīng) 力和變形關(guān)系。在其應(yīng)力和應(yīng)變的關(guān)系中，還具有 時(shí)間的變化率。此外，物質(zhì)的本構(gòu)方程也和溫度及 其變化速率有關(guān)。本構(gòu)方程是流變特性研究的重要 內(nèi)容之一，可表征體系的受力和變形的規(guī)律，為進(jìn) —步預(yù)測(cè)體系的流動(dòng)特性和用流變學(xué)指標(biāo)進(jìn)行質(zhì)量 控制奠定理論基礎(chǔ)。各研究體系的黏度隨剪切速率 變化曲線見圖5。
由圖5可知：各體系具有剪切變稀特性，隨剪 切速率的增大，黏度逐漸降低。為描述穩(wěn)態(tài)剪切黏 度變化曲線，需選擇適當(dāng)?shù)姆蔷€性黏彈性本構(gòu)方 程。本文嘗試采用修正Williamous-01droyId-4參數(shù) 本構(gòu)方程表征降解黃原膠與降解瓜膠凝膠體系的穩(wěn) 態(tài)剪切黏度曲線。
降解黃原膠與降解瓜膠在一定條件下共混可以得 到凝膠。共混比例、總膠濃度、蔗糖及降解食品多糖 的分子量對(duì)共混凝膠體系的流變特性均有不同影響。 降解黃原膠與降解瓜膠凝膠體系具有黏彈性及剪切變 稀特性，其本構(gòu)方程為修正Williamous- Oldroyld-4#®m型，模型計(jì)算值與實(shí)驗(yàn)值吻合良好。