黄原胶是一种微生物多糖，由D-葡萄糖、 D-甘露糖和D-葡萄糖醛酸，以及丙酮酸和乙

酸所组成的“重复单元”以P-1，4糖苷键聚合 成的高分子多糖聚合物00。一价离子对黄原胶溶液流变特性的影响研究，黄原胶的相对分子质 量非常大（>3 X106)，其水溶液黏度也非常高。 

分子侧链上的羟基使其易形成钠、钾和钙等金属 盐，分子间可形成双螺旋结构0。黄原胶的链的 刚硬特性增加了剪切稀化流变性质H。本文通过 稳态流动曲线、应变扫描、频率扫描、动态黏弹 性温度扫描以及动态黏度温度扫描等实验详细研 究了不同盐（NaCl和KCl)及不同离子强度对 〇. 3%黄原胶溶液流变特性的影响，并从微观结构 上进行详细解析。

1材料与方法 1.1材料与仪器

黄原胶：市售食品级；NaCl:分析纯；KCl: 分析纯。

AR - G2高级旋转流变仪：美国TA仪器有限 公司（测试夹具：60mm平行板）；搅拌器：德国 IKA数显欧洲之星；分析天平：Mettler-Toledo, 感量 0.001g;烘箱：FED115，德国 Binder。

1.2方法

1. 2.1不同盐浓度的0. 3%黄原胶溶液配置方法 烘箱干燥法得到黄原胶水分含量，在600mL 高型烧杯中称取加入干基质量为1.5g的黄原胶。 分别称取NaCl或KCl，使Na+或K+浓度分别为 0%、0.1%、0.2%、0.4%、0.8%、1.0%。加 水浸润过液（其中水的质量为500 -称取的黄原 胶质量）。700转/分〜900转/分下搅拌分散 2h〜3h,取下后用保鲜膜封口，冷藏并放置过夜。 1.2.2黄原胶溶液流变测试方法

稳态流动：间距750^m;温度：25°C; 100s-1预剪切3min;剪切后平衡15min;扫描范 围：0.001s-1 〜100s-1

应变扫描：间距：500pm;温度：25°C;上 样后平衡5min;频率：1Hz;扫描范围：0. 1%〜 1000%

频率扫描：间距：500pm;温度：25°C;上 样后平衡5min;应变：5%;扫描范围：0. 1Hz〜 100 Hz

动态黏弹性温度扫描：间距：1000pm;上样 后平衡5min;应变：5%;频率：1Hz;扫描速 率：2C /min

动态黏度温度扫描：间距：1000pm;上样后平 衡5min;剪切速度：0.01s-1;扫描速率：1C/min

2结果与分析

2.1稳态流动实验

在低剪切速率范围内，取剪切速率0.01s-1 时黏度为零剪切黏度（n。）。另外，选取剪切速 率10s-1时的黏度测试值作为黏度值（n)。本文 应用 Cross 方程对0. 1S-1 -100S-1区间进行拟合， 得到剪切稀化指数，另外，对于黏度衰减，则通 过63s-1时黏度值与6. 3s-1时黏度值之间的比值 来表达。不同盐添加量的黄原胶溶液分别进行稳 态流动实验，相应进行重复性试验，结果取其平 均值，如表1。 

表1不同盐浓度的黄原胶溶液的稳态流动实验

n0，Pa. sn，cP剪切稀化指数黏度衰减

盐添加量K +Na +K +Na +K +Na +K +Na +

0%5. 8665. 866256. 8256. 80. 69470. 69470. 2050. 205

0.1%7.3047. 366257. 8252. 40. 68910. 6880. 20580. 2057

0.2%7. 077. 26246. 4244. 10. 68090. 68170. 20980. 2092

0.4%6. 6055. 074226. 3199. 50. 67370. 64750. 21350. 2282

0.8%4.2293. 859163. 5168. 80. 62280. 62340. 24070. 2424

1%3. 62. 461163. 1146. 90. 620. 60750. 24370. 2548

 

 

添加少量的离子可促使零剪切黏度增大，但 随着盐添加量继续加大，一价阳离子对黄原胶溶液流变特性的影响研究，零剪切黏度随之出现明 显下降。0.1%添加量对黏度、剪切稀化指数及黏 度衰减无明显影响，但随着盐添加量加大，黏度 出现下降，剪切稀化指数减少及黏度衰减加大， 表明黄原胶溶液越不易被剪切稀化。盐分子直接 或间接地与黄原胶分子发生相互作用，进而影响 了后者在溶液中的行为，此影响也会反映在黄原 子分子之间以及与水分子的相互作用上，即改变 了体系流变性质。带有正电荷的离子与黄原胶分 子链上阴离子基团结合，导致其分子链上阴离子 之间排斥力被屏蔽，使得高分子链不能充分伸展 而呈收缩状态，因而溶液黏度降低。或者由于通 过影响黄原胶分子的水化而改变了后者的分子构 象和链的相互作用，进而改变了体系流变性。另 外，盐浓度高时Na+对黄原胶溶液的影响比K + 大。以Na+为例，不同盐离子添加量的0.3%黄 原胶溶液稳态流动曲线如图1。

图1不同Na +添加量的黄原胶溶液的稳态流动曲线 2. 2应变扫描

_价阳离子不同浓度的黄原胶溶液分别进行 应变扫描实验，结果如表2。盐的影响也反映在 对体系模量的改变上。盐含量低时对黏弹性影响 不明显，但随着盐添加量的增加，弹性模量、黏 性模量出现降低，损耗正切出现增加。同样，盐 浓度高时Na+对黄原胶溶液的影响比K+大。不 同Na+离子添加量对0. 3%黄原胶溶液应变扫描 曲线的影响如图2。

表2不同盐浓度的黄原胶溶液的应变扫描实验

G'PaG”，Pa损耗正切

盐添加量K +Na +K +Na +K +Na +

0%2. 222. 221. 511. 510. 680. 68

0.1%2.322. 231. 571. 530. 6780. 687

0.2%2.371. 811.621. 340. 6840. 746

0.4%1.951. 351. 431. 140. 7320. 847

0.8%1. 141. 011. 040. 970. 9150. 955

1%1. 040. 850. 990. 880. 9521. 03

从图2看出，盐添加量低时，弹性模量明显 大于黏性模量，但随着盐添加量增大，一价阳离子对黄原胶溶液流变特性的影响研究，弹性模量 下降幅度大于黏性模量，甚至Na+1%时出现弹 性模量小于黏性模量的现象。另外，盐浓度加大 时，损耗正切值亦相应增加，表明体系耗散能量 的能力越强，其内耗或内磨擦力越大，体系的粘 性响应行为增加。

图2不同Na +添加量的黄原胶溶液的应变扫描 2.3频率扫描

_价阳离子不同浓度的黄原胶溶液分别进行 频率扫描实验。不同Na+浓度的频率扫描结果如 图3。在很宽的频率范围内，G’与G'具有明 显的频率依赖性。添加0%及0. 1% Na+的溶液在 整个扫描范围G’始终大于G’’，两者没有相交 点，差不多完全显示了固态的黏弹性质。随着盐 浓度加大，使得G’’在一定的低频区内大于 G'体系表现为液态的黏性，扫描频率加大后 G’与G'出现相交。G’与G'随频率变化 

 

曲线的交汇点位置反映了体系黏弹性能的特点。 交汇点处频率越低，体系的固态性质越显著。因 此，盐的加入对体系流变性质的影响也反映在对 这些交汇点位置的移动趋势上。由表3可以看出， 对于Na+，盐浓度為0.2%时相交点位置随浓度 增大越来越往频率高的方向移动。对于K+，添 加0%、0.1%、0.2%及0.4%的溶液在整个扫描 范围内弹性模量始终大于黏性模量，两者没有相 交点，而0.8%及1%的溶液出现相交点，但差异 性不明显。另外，G’与G'曲线交点所对应频 率值的倒数可以近似作为该体系的特征松驰时间 tm，可以用来表征体系中活性联结点的强度，由 表3可以看出，随着盐浓度加大，tm值减小，使 得在体系分子间不断接触和重组过程中不易形成 比较稳定的联结，活性联结点的强度降低，从而 使溶液结构变得不太稳定。

表3不同盐浓度的黄原胶溶液频率扫描

交点处频率，Hz松驰时间tm，s

盐添加量K +Na +K +Na +

0%////

0.1%////

0.2%/0.1261/7. 93

0.4%/0.3662/2. 73

0.8%0.45760.69742. 181. 43

1%0. 48861.1262. 050. 89

10.00-

10.00

2.4动态黏弹性温度扫描

一价阳离子不同浓度的黄原胶溶液分别进行 动态黏弹性温度扫描，一价阳离子对黄原胶溶液流变特性的影响研究，结果如图4及表4。根据 曲线中G’与G'相交点，确定凝胶点温度。 低于凝胶点温度时，溶液多表现为凝胶状态，弹 性行为大于黏性行为，而高于凝胶点温度时，溶 液多表现出黏性行为。结果表明：总体上随着盐 浓度的加大，凝胶点温度降低，说明黄原胶溶液 由凝胶状态转变为溶胶状态的温度出现降低，即 随着盐浓度的增加，较低温度即可使分子间的各 种缠绕结构被打断而出现无规则的线团结构。

黄原胶溶液的黏度随温度升高的变化情况。一 价阳离子不同浓度的黄原胶溶液分别进行动态黏 度温度扫描实验，结果如图5及表4。黄原胶在 溶液中具有的分子构象和黄原胶溶液的热处理温 度是否高于其溶液的构象转变温度（热转变温 度，Tm)有关。黄原胶溶液的Tm大小和溶液中电 解质的种类和浓度有关。无机盐引起黄原胶热转 变温度升高，可能是从聚合物-水表面吸附和排 除离子，从而影响界面能。由表4可以看出, Na+添加量在0.2%以内时Tm基本上不变，而添

图5不同Na +添加量对黄原胶溶液动 态黏度温度扫描的影响

加量继续增加时Tm明显提高，这可能与黄原胶本 身含有较高的Na含量（5. 12%)有关，因此， 添加量少时不会对Tm值产生大的影响，只有添加 量达到_定程度才会有明显的提高；对于K+， 添加量0. 1%时Tm即有较大幅度的提高，随着添 加量继续增加，并没有呈现有规律的升高，这可 能与黄原胶本身含有较低的K含量（0.12%)有关, 因此，添加少量时即会对Tm值产生较大的影响。

3结论

盐直接或间接地与黄原胶发生作用，从而影 响黄原胶溶液的体系流变性质。一价阳离子对黄原胶溶液流变特性的影响研究，同样，盐的种类 及浓度亦对黄原胶溶液的黏度、黏弹性、凝胶点 温度、松驰时间及构象转变温度等特性有着不同 的影响与作用。另外，在考虑盐的作用时，需结 合考虑黄原胶本身所含有的钾、钾、钙、镁等离 子的含量。