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黄原胶在牙膏中的应用及流变学研究

发布日期:2015-06-12 17:33:24
黄原胶是一种由黄单抱杆菌发酵葡萄糖,蔗糖或乳糖而成的多糖胶,可用于食品添加剂和流变性能改良剂[1]。 黄原胶具有很高的黏度、流动触变性和稳定的理化性质,且无毒,故作为添加剂在日用化学领域具有广阔的市场 前景,广泛应用于食品、医药、采油、纺织、陶瓷、印染、香料、化妆品及消防等领域[2]。黄原胶在化妆品 行业中的最重要用途是作为粘合剂应用于牙膏中,具有较好的抗酶性,耐盐性,对热及酸碱的稳定性,且能提供优 良的水合能力和卓越的配方耐用力以适合不同的牙膏配方。可以单独使用也可以与其他胶体复合使用。牙膏的许多 性质取决于其流变性能,因此对牙膏流变学的研究可为牙膏的研制、生产、运输、贮存提供重要参考
目前有很多黄原胶在食品中应用的报道[6~ ,也有针对黄原胶的流变性能研究[9’1W,本文主要选择几种不同的 黄原胶,采用HAAKE RheoStressl流变仪研究其假塑性及触变性,并与纤维素胶复配使用,考察不同黄原胶在牙膏中 的应用,测试各牙膏样品的流变性能,分析流变学数据,反映各黄屌胶应用于牙膏的性能。
(1)黄原胶粘度测试方法
对各黄原胶进行粘度测试:称取黄原胶,溶于1%KC1溶液,配置1%黄原胶/1%KC1溶液,采用Brookfield LVT (DV-H+pro)粘度计,25°C,S63/30rpm。
(2)牙膏粘度测试方法
将刚制备好的牙膏、25°C保存24h后、25C保存一周的牙膏分别进行粘度测试,采用Brookfield type (DV-IH Ultra)粘度计,25*C,T-F (95#)/5rpm»
1.3.2流变性能测试
配制1%黄原胶水溶液,进行流变性能测试,并按照配方制得各牙裔,进行流变学测试,测试条件如下:采用 HAAKERS1可控应力流变仪,C60/2TI锥板测量系统,测定温度控制在24±1.0’C»
(1)假塑性
测试模式:CR Lin 0_00 l/s-100.00 1/s, t 60s, #100, T 24.0’C 控制剪切速率,线性取点。
(2)触变性
测试模式:CR Lin 0.00 l/s-100.00 1/s, t 90.00s, 100#,T 24. (KTC CR Lin 100.00 l/s-〇. 00 1/s, t 90.00s, 100#, T 24.00°C 控制剪切速率,线性取点.
(3)屈服应力
测试模式•• CS Lin 0■ 00 Pa-100.00 Pa> t 90.00s,100#, T 24.0(TC 控制剪切应力,线性取点。
(4)蠕变和恢复
测试模式:CS 1.00 Pa, t 300.00s,100#,T 24. (XTC CS 0.00 Pa, t 300.00s, 100#, T 24. 00°C 控制剪切应力,线性取点。
不同黄原胶制得的牙ff样品粘度顺序:TPl-xanthan HITEX80〉TPli-wmhan 80HS > TP2- xanthan80> TP4^xanthan clear8〇fl
2.2.2牙膏样品假塑性
牙膏必须有较好的流动性,在制备时容易通过管道输送。牙奇的流动性为可由流动曲线成粘度曲线表现™,图 4采用对数坐标,显示了不同牙裔样品的粘度曲线^
图4不同黄原胶制得牙0样品的粘度曲线
图4曲线反映了裔体的剪切变稀流体特性,此时牙脅样品的假塑性己有明显区别,由HITEX80制得的牙青样品 TP1的假塑性最大,clearSO制得的TP4假塑性最小。
2.2.3牙膏样品触变性
牙音的触变性反映了脔体的挤压分散性能,且对牙音香精迸发和口感有重要作用,触变性越大,牙育容易从管
中挤出,很快恢复原来的流变状态.在牙刷上不会下陷,且洗刷时分散件、香精迸发性及U感好1_51"触变环的面积 表示了在去除负荷后,样品结构恢复的快慢,其面积大小表示了触变性的大小《
图5 +冋贲te胶制得牙辩样品的触变曲线
由图5可见t各牙讶样品的触变性人小顺序为:TP1>TP2/TP3>TP4.,说明不同黄原胶与CMC复配应用于牙0体系 能带来不一样的触变效果。
2.2.4牙膏样品屈服应力
屈服应力测M—般有3种方法⑴1.控制形变模式,一股〗t]粘度计米测愿:,在得到的应力-时间曲线中,应力值 最大的那个就是屈服应力:2.控制速率模式,一般fflCasscm模哦外推方法来计1¥屈服应力;3.控制应力模式,找到 形变与应力曲线的拐点,即屈服应力对应的点。
图6不同黄原胶制得牙裔样品的屈服应力曲线
图6采用了控制应力横式,M服应力大小为:TPDTP2/TP3〉TPL fei服应力越小*在一定的剪切应力作用下更 容易流动,说明在实际生产中*狀nthan clearSO表现为样品更容S运输,洗刷分敌性更好,更容易从牙’5管中挤出。
蠕变和恢复测试反应了低速下牙膏的粘弹性特征,零粘度应力测定能反映出储存稳定性和剪切后结构的可恢复 性。这个过程中,越低的变形量,分散体系就越稳定。
图7不同黄原胶制得牙膏样品的蠕变和恢复曲线
在很短的时间内样品显示出瞬间很大的形变,表明膏体具有弹性,在试验时间内显示出最小量的变形,这两点 揭示样品在贮存期间内胶水收缩作用较小,显示了更好的稳定性。由图7可知,当剪切应力消除时,四个样品都未 能恢复至原始水平。形变量越小,则体系越稳定,牙膏体系稳定性:TP1>TP2> TP4> TP3»
结论
1)四种黄原胶的粘度大小为:2-xanthan 80>l-xanthan HITEX80>3-xarrthan 80HS>4-xarathan clear80,四种黄 原胶的1%水溶液的假塑性和触变性都相近。
2)将黄原胶与CMC复配使用,可得到不同流变性能的膏体,牙膏假塑性和触变性大小为:TPl-xanthan HITEX80>TP3-xanthan 80HS/TP2-xnathan 80>TP4-xnathan clear80,说明黄原胶HITEX80与CMC有更好的协同性,可 以制作较好流动性,站立性和分散性的牙膏。
3)屈服应力可体现牙膏的制造和包装容易性,4-xanthan clear80更容易运输,洗刷分散性更好,更容易从牙 育管中挤出。
4)蠕变和恢复性能曲线可以反映牙膏的稳定性,牙膏体系稳定性:TPl-xanthan HITEX80>TP2-xanthan 80> TP4-xanthan clear80> TP3 TP3-xanthan 80HS。这些数据体现了不同黄原胶的性能及其在牙膏中的应用情况,同时 也能为我们在配方开发,黄原胶的选择配伍,提供了有效的分析手段,能非常有效地知道四种黄原胶产品的牙膏应 用研究工作。