分子通過擴散與水分子混合成為分子分散的均相體 系。由于高分子與水分子體積尺寸相差懸殊，兩者 分子運動速率存在著數(shù)量級的差別，因此水滲入瓜 爾豆膠小顆粒的速度要高于瓜爾豆膠分子向水中擴 散的速度。這樣，瓜爾豆膠高分子團粒的溶解需要 經過兩個階段：首先是水進入團粒，使其體積膨脹， 然后瓜爾豆膠分子逐漸擴散，均勻地分散在水中，達 到完全溶解。瓜爾豆膠分子中含有的羥基、烷氧基 和糖苷鍵中的氧原子外層均含有SP3雜化軌道，軌道 中未共用的孤電子對可以與水分子中帶部分正電荷 的氫依靠靜電引力結合形成氫鍵[6]。氫鍵的鍵合力 極強，當這種分子之間的作用力超過瓜爾豆膠分子 鏈節(jié)的內聚力時，就會使大分子鏈舒展，與水結合形 成長分子鏈，溶解分散在水中，形成熱力學穩(wěn)定體 系。由于分子的舒展，多種基團充分裸露，各極性基 團與極性水分子以氫鍵或偶極作用力相互制約形成 內層水膜，內層水再與外層水作用發(fā)生締合，體積極 大的溶膠分子做為骨架，大量的水被束縛，介質的自 由移動受到阻礙而產生層流間的阻力，在表觀上表 現(xiàn)出粘稠性，使溶液出現(xiàn)量化值上的粘度。

由于瓜爾豆膠分子是直鏈結構，所以這些分子 占有較大的空間，并且在溶液中以伸展的形式存在， 它們在溶液中旋轉，與支鏈結構分子相比掃過較大 的球形體積。因此，瓜爾豆膠溶液的表觀粘度相對 于同樣分子量的物質來說是很高的。

2. 1.3凝膠的結構瓜爾豆膠分子鏈中不帶有離 子基團，屬于非離子型食品膠，分子間斥力小，分子 易于靠近結合成凝膠。此種凝膠柔軟易變形，具有 熱可逆性。

2.2外部條件的影響

2. 2.1濃度對瓜爾豆膠粘度的影響瓜爾豆膠水 溶液具有非常高的粘度，這是它的主要特征，也是主 要用途。具有高粘度的原因是：a.瓜爾豆膠分子量 很大，體積很大。龐大的體積阻礙了介質的自由移 動；b.瓜爾豆膠溶解后，在水中充分水化，束縛了大 量“自由水”；a瓜爾豆膠分子在介質中存在著相互 間的作用。由于以上幾個因素，溶液的流動性受到 阻礙，產生層流間的阻力，在表觀上表現(xiàn)出粘稠滯流 性。上述的第a和c項原因直接與溶液中分子的密

2102007年第08期 度即溶液的濃度相關。所以同種物質的溶液，其濃 度和粘度成正比，瓜爾豆膠的粘度與濃度的關系見 圖3=

 

與其它食品膠相比較，帶有支鏈的瓜爾豆膠溶 液粘度更大。原因是當分子在水中溶解后以勢能最 低的伸展形式存在，這些大分子在水中運動和旋轉， 其體積是以其分子最遠端的距離為直徑的球體，瓜爾豆膠的流變性質及其復配性的研究，相 同分子量的不帶支鏈的分子在水中伸展接近于直 線，所以比帶支鏈的分子的端點距離長，直徑大，球 體大，此種現(xiàn)象就相當于濃度高。所以同濃度、同分 子量的不帶支鏈的分子構成的溶液粘度高。當濃度 變得足夠高時，相鄰分子可以通過布朗運動相互接 近，形成一定的物理化學鍵，這就是剛性結構的開 始。假設每一個鍵都具有相等的強度，最后所得到 的結構的強度將取決于單位體積內連接鍵的數(shù)目。 因此，可以推斷，結構強度隨著單位體積內形成的鍵 的分子數(shù)成指數(shù)增加。

2. 2.2溫度對瓜爾豆膠粘度的影響瓜爾豆膠分 子在水溶液中對溫度十分敏感。不但溫度顯著地影 響粘度，而且粘度一旦被溫度所影響，恢復得就相當 慢，甚至根本就不復原。這就使得我們要嚴格控制 試樣的溫度變化，才有可能進行重復測量。在低溫 時，瓜爾豆膠的分子具有一種伸展的結構，但是，當 其受熱時，它就變得不像以前那樣伸展。因此，人們 認為在受熱之后，這種溶液不再具有假塑性流體的 性質。

溫度是物質內能的宏觀表現(xiàn)。當溫度升高時， 分子運動速率加快，聚集體由大變小，其體系結構被 拆散，液體流動阻力減少，溶液的粘度和溫度的關系 成反比。但在升溫過程和降溫過程中溶液和凝膠的 “溫度一粘度的關系”曲線不同，降溫粘度升高時曲 線斜率較小（如圖4所示）。此現(xiàn)象的原因是：在溫 度上升過程中，分子運動的速率逐漸加快，聚集體由 大變小，隨吸收能量的增加，其體系結構拆散，粘度 降低；其次，當溫度升高到一定程度之后，瓜爾豆膠 發(fā)生了解聚，從而使分子量降低導致溶液粘度下 降『'在溫度下降過程中，當溫度降到一定程度時， 分子之間的作用力可以克服分子的動能，使其體系 結構在短時間內形成，即表現(xiàn)出粘度急劇增加。

2. 2.3 pH對瓜爾豆膠粘度的影響 pH對不同食品

 

膠的水溶液的粘度存在同程度的影響。一般的情況 是：聚合物分子鏈上某質點中具有電負性的親核基 團易于與低fH介質中的質子形成配位鍵，降低與水 分子的極性引力作用，阻礙氫鍵的形成，從而使食品 膠分子水溶液中的水化程度降低，溶液的粘度降低。 然而瓜爾豆膠是一種非離子型的膠體，所以具有很強 的耐酸堿性。蔡為榮[8]等用不同pH的鹽酸溶液或氫 氧化鈉溶液制取1.0%的瓜爾豆膠，在25°C下測其粘 度，結果如圖5所示。可見瓜爾豆膠具有很強的耐酸 堿性，fH在3. 5~ 10范圍變化對其粘度影響不明顯。 Q . Wang eL al9]的研宄也發(fā)現(xiàn)，在中酸性條件下，瓜爾 豆膠溶液表現(xiàn)出很好的穩(wěn)定性，但是較高溫度和較低

 

子所含的極性電荷及離子基團易與電解質發(fā)生作 用，使溶液粘度及凝膠強度發(fā)生變化。大部分水溶 性聚合物在少量電解質存在的情況下粘度均明顯下 降，但當電解質超過一定濃度時粘度變化又趨于穩(wěn) 定。此現(xiàn)象可以認為是分子中電解質與陰離子鍵合 而形成弱酸鹽水溶液，具有緩沖作用。當電解質作 用于食品膠時會使其分子電荷及水化作用減弱，釋 放自由水，溶液的粘度及凝膠的強度均下降。隨電 解質濃度的增加，電解質本身水化作用也增強，并且 當有二價或多價離子存在時，由于價鍵的鍵橋作用， 分子間發(fā)生交聯(lián)，形成不可逆的凝膠交聯(lián)體，使粘度 增加。瓜爾豆膠屬非離子型食品膠，由于其分子的 結構中不存在離子基團，所以受電解質的影響小。 配制一系列含NaCl•CaCl、Al!(SC)4)3不同量的P% 瓜爾豆膠，在25°C下測其粘度，如圖6結果顯示 NaC l含量對瓜爾豆膠粘度影響甚微，表明瓜爾豆膠

對NaCl具有良好的兼容性；Ca2+、Af+加入量達 0. 5%左右，瓜爾豆膠父粘度呈最大值，瓜爾豆膠的流變性質及其復配性的研究，隨著Ca2+、A 1+ 濃度再增高，其粘度開始下降。這可能是一定量的 高價鹽離子可與瓜爾豆膠絡合，使膠液親水性更好， 粘度變大。高價鹽濃度超過某一值后高離子強度和 電荷反而不利于膠形的松馳絡合。

 

濃度（％)

圖6不同鹽對J%瓜爾豆膠粘度的影響曲線 2. 2.5高壓處理對瓜爾豆膠粘度的影響高壓處 理前后，膠體溶液流變性變化與其分子結構、溶解在 水中的分子構象及高壓處理對這些結構和構象的影 響有關。由于瓜爾豆膠的分子量相對較小，分子總 體呈直線型，故在水溶液中的分子具有較為伸展的 結構，高壓處理對其影響較小。因此，其流變性質的 變化也不大。李汴生等m研宄了高壓處理對瓜爾豆 膠溶液粘度的影響。

瓜爾豆膠溶液為假塑性流體，其剪切應力（T)和 剪切速率（Y)的關系遵循冪定律TzKY1，式中K和n 均為常數(shù)，K為稠度系數(shù)，可以衡量溶液的粘稠程 度，n為流態(tài)特性指數(shù)。從表1可以看出，瓜爾豆膠 溶液經高壓處理后粘度雖也有升高或降低，但變化 較小。

表1高壓處理前后瓜爾豆膠溶液K和n的變化

膠溶液壓力（MPa) K(Pa. s)n2

r

00 21307320 993

0 5%瓜爾豆膠2000 19507740 989

4000 19607620 990

3與其他食品膠的復配協(xié)同作用

多糖是一種直鏈或具有支鏈的高分子化合物，

在高濃度時多糖之間會產生相互作用，它們通過分 子間纏繞或者通過分子間次級鍵相互作用起到增稠 協(xié)同作用，從而使體系粘度增大[||]。瓜爾豆膠和黃 原膠復配使用時，其粘度遠高于兩者粘度之和，說明 兩者具有良好的增效作用[12]。當兩者比例變化時， 其增效作用效果也發(fā)生變化。其增效機理可能是瓜 爾豆膠分子平滑，沒有支鏈部分與還原膠分子的雙 螺旋結構以次級鍵形式相互結合形成三維網狀結 構，使膠的親水性更好。而瓜爾豆膠與卡拉膠復合 時，幾乎無增效作用，其原因可能是瓜爾豆膠主鏈和 支鏈上基團主要是羥基，卡拉膠幾乎為直鏈大分子，

(下轉第214頁）

2007年第08期 211

測人員的勞動保護和安全，真正體現(xiàn)了以人為本的

原則。

CFIA下設22個實驗室，主要負責對動楦物安 全、樣品分析等科研工作。這22個實驗室配置不完 全相同，各有側重點。如哥倫比亞省實驗室是做水 果病蟲害研宄工作；渥太華實驗室做動物特殊疾病 的研宄工作等。

3.2私營實驗室

私營實驗室承擔其他種類的檢測任務。私營實 驗室除了獲得導則17025認證資格外，瓜爾豆膠的流變性質及其復配性的研究，還需獲得政 府的認可,才能具有相關的檢驗資格。

3.3加拿大政府對檢驗機構的管理

加拿大政府對檢驗機構的管理主要通過強制認 證方式進行規(guī)范，承擔政府檢驗任務的檢驗機構必須 通過KO9000質量管理體系和BO17025認證。在制 訂國家監(jiān)督抽查計劃時,對承檢機構的資質和能力提 出了嚴格要求，在招標過程中，對投標的實驗室進行嚴 格考評，私營實驗室中標后，要與CFA簽訂合同，檢

驗任務完成后，CFA再對檢驗結果進行認定。

CFA不只委托其自有實驗室承擔食品檢驗，還 以嚴格的條件選擇大專院校和私人實驗室承擔檢驗 任務。自有實驗室和其它實驗室檢驗任務的區(qū)別主 要有兩個：一是檢驗任務的類型不同，對食品實施全 面監(jiān)測的國家監(jiān)督抽查檢驗任務的分配通過招標形 式完成，其中大部分由私營實驗室承擔，針對在監(jiān)督 抽查中發(fā)現(xiàn)的特定食品或特定區(qū)域的直接抽樣和針 對被懷疑的特定樣品進行的符合性檢驗由政府自有 實驗室承擔；二是檢驗項目，對于某些關鍵項目和需 檢驗技術比較高的項目只由政府自有實驗室承擔。

綜觀加拿大的食品質量安全管理體制，由于消 費者對食品質量安全的要求日益增高，加拿大政府 對食品安全監(jiān)管工作也更加重視，建立了一套與本 地區(qū)經濟和社會發(fā)展相協(xié)調的食品安全監(jiān)管機制， 體現(xiàn)了強化統(tǒng)一管理、突出監(jiān)管重點、實行層級負責 的監(jiān)管思想，確保本國的食品安全監(jiān)管工作能夠有 效實施。 

(上接第211頁）

且主要基團也是羥基，都含有大量的半乳糖，作用較 弱，增效作用不明顯。

瓜爾豆膠與其它食品膠復配常應用于冰淇淋的 生產中1131。在冰淇淋貯藏期間，由于溫度的波動，冰 晶的連續(xù)融化和水的重結晶將會引起冰晶增大，使 冰淇淋品質劣化，當冰晶從冰淇淋漿料中析出時，由 于冷凍濃縮，使多糖濃度大大增加，大大增加了冰晶 周圍未冷凍連續(xù)相的粘度，這對于冰晶的形成與冰 晶的長大均起了抑止作用。多糖復合穩(wěn)定劑的作用 在于在?；瘻囟纫陨?，使未冷凍連續(xù)相粘度增加，粘 度越大，冰晶形成時間越長，推遲了冰晶的形成。

4結論

在常溫下，1%瓜爾豆膠溶液可視為非流體中的 假塑性流體，濃度在1.2%以內，瓜爾豆膠的流變性質及其復配性的研究，瓜爾豆膠溶液粘度 隨溫度升高而降低，溫度回降時，粘度比升高時同溫 度低。瓜爾豆膠具有很強的耐酸堿性，fH在3. 5~ 10 范圍變化對其粘度影響不明顯。此外，瓜爾豆膠具 有良好的一價耐鹽性，低濃度高價鹽可提高粘度，但 升高濃度可使粘度下降。高壓對瓜爾豆膠的流變特 性影響也不大。瓜爾豆膠與其它一些親水膠體有著 很好的協(xié)同增效作用，復配使用可提高其性能。影 響瓜爾豆膠流變性的因素有很多，但歸根結底都是 由瓜爾豆膠本身的分子結構以及溶液中分子的構象 所決定的。正是因為瓜爾豆膠是一種非離子型的直 鏈分子，才賦予其高粘度、耐鹽、耐酸堿、耐高壓及協(xié) 同增效等優(yōu)良性質，使其在食品工業(yè)中得到了廣泛 的應用。