兩種皂莢多糖膠流變性質(zhì)的表征

兩種皂莢多糖膠流變性質(zhì)的表征

朱哲是薔薇科水生蘇木科的一種多年生木本植物。這是一種落葉樹(shù)，高30米，dap1.2米。樹(shù)皮呈深灰色或灰色，粗糙。鋒利的樹(shù)枝和粗的底部。種子多為長(zhǎng)圓形,莢果扁平,長(zhǎng)約12~30cm,寬約2~4cm,莢果微厚,高棕色且表面被白色粉霜根據(jù)種子形狀,皂莢豆可以普遍分為圓形和扁形兩種。對(duì)于不同形狀的皂莢豆中多糖膠流變性質(zhì)的研究,未曾見(jiàn)有相關(guān)報(bào)道。雖然目前國(guó)內(nèi)已有一些皂莢豆膠流變性質(zhì)的研究1材料和方法1.1精密科學(xué)測(cè)試皂莢莢果,河北涉縣供銷(xiāo)社提供,自然晾干,經(jīng)手工剝離獲得皂莢種子。種子按照外形分為扁皂莢種子和圓皂莢種子。79-2磁力加熱攪拌器、國(guó)華2004-211(601)超級(jí)恒溫水浴常州國(guó)華電器有限公司;FA1004分析天平、雷磁PHS-25數(shù)顯pH計(jì)上海精密科學(xué)儀器有限公司;LVDV-ⅢUltra型流變儀(配有小量樣品適配器,SC4-31號(hào)轉(zhuǎn)子)美國(guó)Brookfield公司。1.2種子質(zhì)量測(cè)定采用4分法選取30個(gè)皂莢莢果,測(cè)定其外形參數(shù)、莢果籽粒數(shù)和莢果質(zhì)量。采用4分法選取30粒種子,測(cè)定其外形參數(shù)和千粒質(zhì)量。種子采用烘炒法1.3無(wú)水乙醇打濕膠粉的制備所有膠液的配制均是以干質(zhì)量為基準(zhǔn)稱(chēng)取膠粉,用2%(占膠液的體積分?jǐn)?shù))的無(wú)水乙醇打濕膠粉,加入去離子水。在磁力攪拌器上攪拌15min,于80℃條件下加熱1h使膠液達(dá)到充分水合,自然冷卻至室溫后,在25℃測(cè)定加熱時(shí)間、溫度和pH值等對(duì)皂莢豆膠溶液流變性質(zhì)的影響。1.3.1加熱時(shí)間對(duì)黏度的影響配制0.05g/L皂莢豆膠溶液,分別在80℃條件下加熱0.5、1、1.5、2、2.5h,自然冷卻至室溫后,在25℃條件下測(cè)定黏度隨加熱時(shí)間的變化。1.3.2溫度對(duì)肥皂溶液中的粘度的影響配制0.05g/L的皂莢豆膠溶液,經(jīng)充分水合后,在25~85℃范圍內(nèi),以1℃/min的升溫速率進(jìn)行溫度與黏度的關(guān)聯(lián)性測(cè)定。1.3.3ph值對(duì)黏度的影響配制0.05g/L的皂莢豆膠溶液,經(jīng)充分水合后,分別用稀酸(HCl溶液)和稀堿(NaOH溶液)調(diào)節(jié)其pH值,在25℃條件下測(cè)定pH值變化對(duì)黏度的影響。1.3.4剪切速率的測(cè)定取0.05g/L皂莢豆膠溶液分別在25℃和80℃條件下水合1h后,自然冷卻至室溫后,25℃時(shí)RheocalcV3.2軟件控制剪切速率由0s1.3.5膠液黏度的測(cè)定配制兩份0.05g/L的皂莢豆膠溶液,經(jīng)充分水合后,1份加入NaCl,充分?jǐn)嚢杌靹?于25℃測(cè)定含0.1、0.5、1g/LNaCl的膠液黏度的變化;另外1份加入白砂糖,充分?jǐn)嚢杌靹?25℃條件下測(cè)定含0.1、0.5、1g/L白砂糖的膠液黏度的變化。2結(jié)果與分析2.1皂莢種子得率從表1可以看出,扁皂莢莢果的寬度比較大,而長(zhǎng)度較小,具有較高的莢果單質(zhì)量。扁皂莢種子的得率較低,僅為17%,而圓皂莢種子得率為24%。兩類(lèi)種子的千粒質(zhì)量相接近。扁皂莢豆膠和圓皂莢豆膠的水分含量分別為8.2%和8.0%。2.2豆膠的發(fā)育性質(zhì)2.2.1加熱時(shí)間和時(shí)間對(duì)皂莢豆膠表觀黏度的影響由圖1可知,在80℃恒溫加熱條件下,隨著加熱時(shí)間的延長(zhǎng),皂莢豆膠的表觀黏度逐漸上升,加熱1h可使表觀黏度達(dá)到最大值,但是當(dāng)加熱時(shí)間大于1h后,表觀黏度則出現(xiàn)下降。這是由于加熱可以提高皂莢豆膠的水合速率,使表觀黏度迅速升高。但是,長(zhǎng)時(shí)間的高溫加熱會(huì)使溶液中的半乳甘露聚糖分子發(fā)生少量降解,多糖分子鏈變短,導(dǎo)致溶液的表觀黏度降低。2.2.2皂莢豆膠溶液表觀黏度的變化由圖2可知,充分水合的皂莢豆膠的表觀黏度隨溫度的升高而呈下降趨勢(shì)。在溫度由25℃升至85℃的過(guò)程中,扁皂莢豆膠和圓皂莢豆膠的表觀黏度分別下降了83%和79%。溶液溫度升高導(dǎo)致分子熱運(yùn)動(dòng)加劇,從而削弱了膠體大分子間的纏結(jié),另外,加熱可導(dǎo)致分子鏈間和鏈內(nèi)氫鍵的斷裂,使表觀黏度下降2.2.3最大表觀黏度由圖3可知,在pH1~14范圍內(nèi),圓皂莢豆膠的表觀黏度明顯高于扁皂莢豆膠,兩種豆膠的表觀黏度隨pH值的變化趨勢(shì)基本一致。在酸性溶液中,溶液表觀黏度隨pH值上升而逐漸升高,表觀黏度達(dá)到最大值后出現(xiàn)下降。扁皂莢豆膠的最大表觀黏度值(140mPa·s)出現(xiàn)在pH5時(shí),而圓皂莢豆膠的最大表觀黏度值(223mPa·s)出現(xiàn)在pH6處。在堿性溶液中,pH7~11范圍內(nèi)扁皂莢豆膠和圓皂莢豆膠的表觀黏度值基本恒定,當(dāng)pH>11時(shí)兩種膠的表觀黏度值均出現(xiàn)劇烈下降,圓皂莢豆膠表觀黏度的下降程度明顯大于扁皂莢豆膠?？偟膩?lái)說(shuō),在pH2~11范圍內(nèi),表觀黏度的變化不大,即皂莢豆膠在酸性溶液和堿性溶液中比較穩(wěn)定。隨著溶液pH值減小,即酸性增大時(shí),溶液表觀黏度變小。這是由于在溶液中,半乳甘露聚糖大分子呈無(wú)規(guī)線團(tuán)狀,彼此交疊、纏結(jié)在一起,過(guò)量的酸根離子起到了靜電屏蔽作用而使單個(gè)高分子無(wú)規(guī)線團(tuán)緊縮2.2.4剪切應(yīng)力模型圖4為分別在25℃和80℃條件下水合1h后的皂莢豆膠溶液的流動(dòng)曲線。Ostwald和deWaele提出的Powerlaw模型式中:τ為剪切應(yīng)力/Pa;D為剪切速率/s應(yīng)用Power-law模型計(jì)算得到的參數(shù)k和n以及在5s低剪切速率下的表觀黏度值可用于反映產(chǎn)品在口中的質(zhì)感,而高剪切速率下的表觀黏度值則反映產(chǎn)品在加工過(guò)程中的性能2.2.5圓皂莢豆膠溶液的假塑性由圖5可知,隨NaCl質(zhì)量濃度的上升,溶液表觀黏度逐漸下降,并且NaCl對(duì)圓皂莢豆膠溶液表觀黏度的影響程度要明顯大于扁皂莢豆膠。圓皂莢豆膠溶液的假塑性隨NaCl質(zhì)量濃度的上升而逐漸降低。當(dāng)NaCl質(zhì)量濃度為1g/L時(shí),圓皂莢豆膠溶液的流動(dòng)指數(shù)為0.84,稠度指數(shù)為0.18Pa·s由圖6可以看出,扁皂莢豆膠和圓皂莢豆膠溶液的表觀黏度隨白砂糖質(zhì)量濃度的增加而上升,但是白砂糖的增黏效果都不明顯。白砂糖的增黏作用可能是因?yàn)樘鞘菑?qiáng)親水性物質(zhì),糖的加入可以增強(qiáng)半乳甘露聚糖大分子間的相互作用(氫鍵),使表觀黏度增加。3ph值對(duì)皂莢豆膠溶液表觀黏度的影響扁皂莢豆膠和圓皂莢豆膠溶液,隨著剪切速率的增大,表觀黏度減小。兩種流體均表現(xiàn)為假塑性,其流變特性可用Power-law模型表示。在相同條件下,