瓜爾膠（英文名：Guar gum)是從皂莢豆內(nèi)胚乳中提取的一種天然高分子植物膠，皂莢瓜爾膠的提取及其性能,就分子結(jié)構(gòu)來說 是一種非離子半乳甘露聚糖（圖1)。它是以D4比喃甘露糖單元之間以0(1-4)苷鍵連接形成聚甘露糖 主鏈，Dfl比喃半乳糖以a(1-6)鍵連接在聚甘露糖主鏈上，其中半乳糖與甘露糖單元之摩爾比約為1:

3 2[1~5]。

 

瓜爾膠成品為白色或微黃色，幾乎無味，具有較好 的水溶性和可交聯(lián)性，且在低濃度下能形成高黏度的穩(wěn) 定性水溶液，作為増稠劑、穩(wěn)定劑、黏合劑而廣泛應(yīng)用于 石油鉆采、食品醫(yī)藥、紡織印染、采礦選礦、兵工炸藥、日 化陶瓷、建筑涂料、木材加工、造紙、農(nóng)藥等行業(yè)[67]。國 外研究半乳甘露聚糖膠己有近百年的歷史，我國從20 世紀(jì)70年代開始對其研究利用[8]。近年來，由于分離 提取植物膠技術(shù)的提高和應(yīng)用技術(shù)及應(yīng)用領(lǐng)域的不斷

拓寬，使這一研究領(lǐng)域倍受人們關(guān)注。我國皂莢資源豐

富，分布面廣，作為一種優(yōu)良的生態(tài)經(jīng)濟型樹種和綠色圖1瓜爾膠的分子結(jié)構(gòu)

產(chǎn)業(yè)樹種，皂莢樹的經(jīng)濟和社會性能日益受到人們關(guān)注。皂莢種子是一種有巨大開發(fā)價值的野生植物 膠資源，同時皂莢種子中含有豐富的蛋白質(zhì)，提膠后的副產(chǎn)物是開發(fā)天然綠色食品的優(yōu)質(zhì)原料。為此， 筆者對皂莢種子中瓜爾膠的含量、結(jié)構(gòu)和流變特性進行了試驗研究。

1實驗部分

1 1實驗材料與儀器

實驗材料:皂莢豆，從河北科技師范學(xué)院園內(nèi)的皂莢樹上采摘，經(jīng)手工剝離所得。

實驗儀器:烏氏黏度計，501型超級恒溫器，jH計，NDJ-1型旋轉(zhuǎn)黏度計。

藥品:丙酮（分析純，天津市耀華試劑有限公司生產(chǎn)），鹽酸（分析純，唐山市路北區(qū)化工廠生產(chǎn)）， NaOH (分析純，張家口市化學(xué)試劑廠生產(chǎn)）。

1 2實驗內(nèi)容及方法

121種子中瓜爾膠含量測定及提取稱取一定量的皂莢種子，皂莢瓜爾膠的提取及其性能,在電爐上煮沸30 min至其變軟、充分 吸水膨脹后手工剝離得內(nèi)胚乳，研磨成粉后烘干，稱重。重復(fù)以上操作3次，計算皂莢種子中內(nèi)胚乳含 量。將上述實驗中所得內(nèi)胚乳粉分別用足量的水溶解，得到內(nèi)胚乳溶液，經(jīng)抽濾棄去不溶物后，向其中加入丙酮使瓜爾膠沉淀析出，過濾，烘干，得瓜爾膠純品。稱重計算內(nèi)胚乳中瓜爾膠的含量。

1 2 2瓜爾膠性能測定配制初始質(zhì)量濃度為0 559 g/L的瓜爾膠溶液,將其分別置于小燒杯后逐一 稀釋成濃度不同的溶液，在30°c的恒溫器內(nèi)用烏氏黏度計測其在不同濃度時的相對黏度a = 其 中n為溶液黏度，％為溶劑黏度，計算比濃黏度％/p= (a- i)/9其中p為溶液濃度。重復(fù)3次得平 均值，作濃度與比濃黏度的關(guān)系圖。

配制質(zhì)量濃度為5 0g/L的瓜爾膠溶液，用NDJ-1型旋轉(zhuǎn)黏度計測其分別在6 12 30 60 r/m in時 的比濃黏度，觀察其黏度變化。

取瓜爾膠粉分別溶于不同pH值的溶劑中（稀鹽酸或稀氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)），在30 °C ±0 1 °C下用 烏氏黏度法測定相對黏度,用外推法求特性黏度[n]值，考察pH和對瓜爾膠特性黏度的影響。

1 3瓜爾膠多糖結(jié)構(gòu)的鑒定

用FTR-8900紅外光譜儀,KBr壓片法，對瓜爾膠產(chǎn)品進行紅外光譜分析。測定條件：分辨率4 0 cm- \掃描范圍400~ 4 000 an-1，掃描20次。

2結(jié)果與討論表1皂莢種子中內(nèi)胚乳及瓜爾膠含量

項目含量 /(mg- g-l)

2 1皂莢種子中內(nèi)胚乳和瓜爾膠含量的測定內(nèi)胚乳415

皂莢種子中的瓜爾膠絕大部分存在于種子的內(nèi)胚乳中。由表內(nèi)胚乳中的膠805

1可以看出，皂莢種子中內(nèi)胚乳含量為415 mg/g內(nèi)胚乳中瓜爾膠種子中的膠334

的含量為805 mg/g整個種子中瓜爾膠含量約為334mg/g。可見表中數(shù)據(jù)為3次重復(fù)平均值。

皂莢種子含有較豐富的瓜爾膠，是生產(chǎn)瓜爾膠的天然優(yōu)良原料。

2 2皂莢瓜爾膠性能研究

2 2 1濃度對瓜爾膠溶液比濃黏度的影響皂莢瓜爾膠在很低濃度下便可形成高黏度溶液，當(dāng)其質(zhì)量 分?jǐn)?shù)達到30mg/g時便形成明顯的胨狀。皂莢瓜爾膠的比濃黏度隨濃度的升高而顯著升高（圖2)。這 是因為瓜爾膠是強親水性高分子化合物，隨著溶液濃度的增加，瓜爾膠分子鏈間的距離越來越小，因而 分子鏈間作用力增大，溶液黏度增大。皂莢瓜爾膠的這一特性十分利于其在生產(chǎn)中的應(yīng)用。

2 2 2剪切速度對瓜爾膠溶液比濃黏度的影響瓜爾膠為非牛頓型流體,溶液黏度隨剪切速度的增加 而降低（圖3)。這與瓜爾膠的大分子結(jié)構(gòu)有關(guān):膠液靜止時，溶液中的大分子鏈為無規(guī)則的線團，皂莢瓜爾膠的提取及其性能,彼此 纏結(jié)在一起,對溶液產(chǎn)生很大的黏性阻力，當(dāng)溶液受到剪切力的作用時，分子鏈中纏結(jié)點被解開,纏結(jié)點 減少，并被拉直取向，分子或質(zhì)點沿流動方向排列成線，溶液黏度減小，并且在不同的剪切速度下，伸展 程度不同,從而表現(xiàn)出不同的表觀黏度。隨著剪切速度的增大，直線排列愈完善，溶液黏度就愈低。

 

圖2濃度對瓜爾膠比濃黏度的影響圖3剪切力對瓜爾膠比濃黏度的影響

2 2 3 pH值對瓜爾膠溶液特性黏度的影響當(dāng)瓜爾膠溶液pH值低于6 0時，隨著溶液！H值的升

高，溶液特性黏度呈不明顯的上升趨勢（圖4);而當(dāng)溶液pH值高于6 0時，隨著溶液！H值升高，溶液

特性黏度呈不明顯的下降趨勢?？偟目磥?瓜爾膠在酸或堿性條件下是穩(wěn)定的。從瓜爾膠原粉結(jié)構(gòu)上看，半乳糖為支鏈，甘露糖為主鏈，固態(tài)下通常以卷曲的球形結(jié)構(gòu)存在，非離子性使其在酸或堿性溶液中受陰、陽離子的影響很小。皂莢的這一特性也有利于其在各種環(huán)境中的應(yīng)用。

2 3皂莢瓜爾膠的紅外光譜分析

 

3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 9.0 10.0 PH

 

 

0

m

從瓜爾膠的紅外光譜圖可以看出，3 448 5 on-1是-OH伸縮振動峰（圖5); 2 923 9 on-1和2 854 5 on-1的C-H鍵的對稱和不對稱伸縮吸收，1 384 8 on-1的吸收峰是由于羥甲基-CH2-的彎曲振動引起；1 026~ 1 145 an-1的吸收峰是醇0丑彎曲和C-O的伸縮振動引起；而人=875 6 an-1的吸收峰為縮醛的 對稱伸縮振動。與朱莉偉等181報道的瓜爾膠紅外光譜圖（圖6)相比,兩者特征吸收峰相近，基本可以確 定實驗中提取的皂莢瓜爾膠為半乳甘露聚糖。

圖4 pH對瓜爾膠溶液特性黏度的影響圖5瓜爾膠紅外光譜圖

 

3結(jié) 論

皂莢種子中含有豐富的瓜爾膠。皂莢瓜爾膠在低濃度下 即可形成黏度很高的溶液，皂莢瓜爾膠的提取及其性能,且受溶液的！H值變化影響很小；

皂莢瓜爾膠為非牛頓流體，隨著切變速度的增加溶液黏度降 低，紅外光譜分析表明皂莢瓜爾膠為半乳甘露聚糖。