肖于棟，藺彥斌，管冬冬，張宏濤，張 繼，*

（1.西北師范大學(xué)，生命科學(xué)學(xué)院，甘肅蘭州 730070;2.甘肅省特色植物有效成分制品工程技術(shù)研究中心，甘肅蘭州 730070）

刺槐豆膠（LBG）為從刺槐種子胚乳中提取出的一種多糖膠，主要成分為半乳甘露聚糖［1］，是一種水溶性高分子多糖類聚合體，其單元以1，4糖苷鍵連接的β－D－甘露糖為主鏈在某些甘露糖基的6位上連接一個α－D－半乳糖構(gòu)成半乳甘露聚糖，二者比率約為4∶1［2］。刺槐豆膠分子結(jié)構(gòu)中甘露糖和半乳糖比率的特殊性，決定了多糖聚合體在水中三維立體結(jié)構(gòu)的特殊性，這使其本身能在特殊環(huán)境下形成凝膠而且可以和其它親水膠體在相互作用下產(chǎn)生凝膠［3－6］。海藻酸鈉（SA）具有良好的生物親和性和生物可降解性，廣泛應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。SA在水相中穩(wěn)定且高粘度，因此SA和其相關(guān)衍生物廣泛應(yīng)用于食品、化妝品和制藥工業(yè)［7－8］。文獻中對刺槐豆膠單膠的流變性研究多有報道，但對其復(fù)合體系的流變性鮮有研究。楊永利等［9］用DNJ－1型旋轉(zhuǎn)粘度計研究了刺槐豆膠的流變性，結(jié)果表明刺槐豆膠為非牛頓流體，其粘度隨剪切速度的增加而降低，并且隨濃度的升高而升高，熱水溶刺槐豆膠的粘度比冷水溶的要高，當pH在3到11的范圍內(nèi)，刺槐豆膠溶液的粘度幾乎不變。Valeria Rizoo［10］等人研究了不同品種刺槐豆膠的單糖組成及流變學(xué)性質(zhì)，結(jié)果發(fā)現(xiàn):直連上的半乳糖控制刺槐豆膠的流變學(xué)性質(zhì)，特別是高的甘露糖/半乳糖的比例會導(dǎo)致高的增稠能力，并且會影響刺槐豆膠的溶解度，機械能力、形成凝膠結(jié)構(gòu)的溫度。Ramirez等［11］通過加入刺槐豆膠:使肌原纖維蛋白凝膠凝膠的抗剪切應(yīng)力能力減弱，增強了剪切稀化行為，本文在前人研究刺槐豆膠流變性的基礎(chǔ)上，首次加入海藻酸鈉形成復(fù)配體系，進一步考察復(fù)配體系的流變性，從而為其在食品工業(yè)中的利用提供理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

刺槐豆膠 上海中秦化學(xué)試劑有限公司;海藻酸鈉 天津凱信化學(xué)化工有限公司。

Anton Paar Physica MCR 301 Rheometer（流變儀） 奧地利安東帕;轉(zhuǎn)子 CC27同心圓筒，內(nèi)徑為27 mm;PP50平板 直徑為50mm;JRA－6數(shù)顯磁力攪拌水浴鍋 金壇市杰瑞爾電器有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 LBG/SA溶膠的配制 LBG和 SA總質(zhì)量為1g，按不同質(zhì)量比（mLBG∶mSA=1∶9，2∶8，3∶7，4∶6，6∶4，5∶5，7∶3，8∶2，9∶1）稱取樣品，混合后分別溶于 100mL蒸餾水中，35℃攪拌2h（120r/min）充分溶解分散，放置備用。

1.2.2 流動性能測定 穩(wěn)態(tài)剪切測試:25℃條件下測定不同配比LBG和SA混合體系的粘度隨剪切速率的變化趨勢，剪切速率范圍:0.01～1000s－1。

1.2.3 動態(tài)粘彈性測定 應(yīng)變掃描:25℃條件下給樣品以恒定的頻率（1Hz）施加一個范圍（0.1～1000%）的正弦形變（應(yīng)變），依據(jù)儲能模量的變化來測定其線性粘彈性范圍。振蕩頻率掃描:在材料的線性粘彈性范圍內(nèi)，施加不同頻率的正弦形變（頻率范圍:0.05～500s－1），從而得到不同配比 LBG/SA 復(fù)合體系的儲能模量（G′）隨頻率變化的關(guān)系，即溶液能量儲存和頻率之間的關(guān)系。溫度掃描:不同溫度條件下復(fù)合粘度的表變化趨勢，溫度范圍25～85℃。

2 結(jié)果及討論

2.1 流動性能分析

由圖1可知，LBG/SA復(fù)合水溶液體系是假塑性流體，其偏離牛頓流體的程度可以用非牛頓指數(shù)n表示，非牛頓流體的n值都小于1（牛頓流體的n值都等于1）且n值越小，偏離牛頓流體的程度越大。根據(jù)冪律模型［5］:

（τ 是剪切應(yīng)力，γ 是剪切速率），作 lgτ～lgγ 曲線，直線的斜率即為n，由此可求出不同配比溶液的非牛頓指數(shù)n，所得結(jié)果見表1。

圖1 不同配比LBG/SA復(fù)合體系的冪律模型擬合曲線Fig.1 The power－law fitting at different ratio of LBG/SA complex solution

從表1可以看出，隨著復(fù)合體系中LGB含量的增大，LBG/SA復(fù)合水溶液的非牛頓指數(shù)n呈現(xiàn)下降趨勢，且在實驗剪切條件下均符合流變學(xué)的冪率模型，說明在剪切條件下溶液中大分子去纏結(jié)或者去自交聯(lián)能力增強，導(dǎo)致體系粘度降低，溶液的流動更加趨近牛頓流體。

表1 不同配比LBG/SA復(fù)合體系的冪律模型擬合參數(shù)Table 1 The power－law fitting parameters of different ratio of LBG/SA complex solution

2.2 動態(tài)粘彈性分析

2.2.1 應(yīng)變掃描 圖2表示不同配比LBG/SA復(fù)合水溶液體系的儲能模量（G′）隨應(yīng)變的變化趨勢，從圖中可以看出，LBG的含量越高，復(fù)合體系的儲能模量就越大，即復(fù)合體系的剛性越強，在應(yīng)變過程中儲存的能量越多。因此在LBG/SA復(fù)合體系響應(yīng)外界應(yīng)變刺激的過程中，LBG起主要的能量儲存作用，相應(yīng)的損耗的能量主要是SA溶液的流動造成的。

圖2 表示不同配比LBG/SA復(fù)合體系的儲能模量（G′）隨應(yīng)變的變化曲線Fig.2 Strain curve of storage modulus for different proportions LBG/SA complex

2.2.2 頻率掃描 圖3表示不同比例復(fù)合體系的儲能模量隨振蕩頻率的變化趨勢，從圖中可以看出，在同一頻率條件下，隨著復(fù)合體系中海藻酸鈉比例的增大，儲能模量的值變小，因此，在響應(yīng)外界頻率刺激的過程中，LBG起主要的能量儲存作用。在頻率掃描范圍內(nèi)，所有的復(fù)配體系其儲能模量隨著頻率的增大而增大，表明頻率增大，能量儲存越多。

2.2.3 溫度掃描 圖4表示不同比例復(fù)合體系的復(fù)合粘度隨溫度變化的趨勢，不同配比復(fù)合體系的復(fù)合粘度隨溫度的升高都呈下降趨勢，且刺槐豆膠比例越大，復(fù)合粘度越大。

3 結(jié)論

3.1 在25℃條件下，復(fù)合體系是假塑性流體，且SA的比例越大，在剪切條件下越符合流變學(xué)的冪率模型。

圖3 不同比例復(fù)合體系的儲能模量隨振蕩頻率的變化曲線Fig.3 Frequency curve of storage modulus for different proportions LBG/SA complex

圖4 不同比例復(fù)合體系的復(fù)合粘度隨溫度變化曲線Fig.4 Temperature curve of complex viscosity for different proportions LBG/SA complex

3.2 復(fù)合體系響應(yīng)外界應(yīng)變刺激的過程中，LBG起主要的能量儲存作用，相應(yīng)的損耗的能量主要是SA溶液的流動造成的，在頻率掃描范圍內(nèi)，復(fù)配體系儲能模量隨著頻率的增大而增大，表明頻率越大，能量儲存越多。

3.3 溫度越高，復(fù)合粘度值越低，且LBG比例越大，復(fù)合粘度值越高。

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