全 文 ：第 35 卷第 3 期
2016 年 6 月
中 国 野 生 植 物 资 源
Chinese Wild Plant Ｒesources
Vol． 35 No． 3
Jun． 2016
doi:10． 3969 / j． issn． 1006 － 9690． 2016． 03． 003
收稿日期:2015 － 11 － 18
基金项目:国家自然科学基金项目(31270624);大学生创新计划(201510022034) ;“十二五”国家科技支撑计划课题
(2012BAD36B01)。
作者简介:刘彦涛(1991—)，男，硕士研究生，主要从事多糖利用研究。
* 通讯作者:蒋建新，教授，博士生导师，研究领域为林产化工及生物质能源。E － mail:jiangjx@ bjfu． edu． cn
野皂荚多糖胶与黄原胶复配增效作用研究
刘彦涛1，李晓利1，韩明会1，孙达锋2，张卫明2，蒋建新1*
(1． 北京林业大学 材料科学与技术学院，林业生物质材料与能源教育部工程研究中心，北京 100083;
2． 南京野生植物综合利用研究院，江苏 南京 210042)
摘 要 野皂荚多糖胶是一种从豆科皂荚属的灌木或小乔木野皂荚豆分离得到的半乳甘露聚糖胶，按照不同配
比、浓度、温度、电解质种类配制野皂荚多糖胶与黄原胶的复配胶液，通过凝胶强度测定仪比较其复配胶液凝胶强
度的变化情况。结果表明，野皂荚多糖胶和黄原胶通过分子间缠绕或者分子间次级键的相互作用使其形成凝胶，
协同增效凝胶的最优工艺条件为:野皂荚多糖胶与黄原胶复配质量比为 6∶ 4，总胶浓度 2%，60 ℃水浴中加热 30
min，凝胶强度达到 100． 5 g /cm2。加入氯化钾、氯化钠、磷酸二氢钾、氢氧化钾能显著提高复配胶液的凝胶强度。
关键词 野皂荚多糖胶;黄原胶;复配胶液;凝胶强度
中图分类号:TQ432． 9 文献标识码:A 文章编号:1006 － 9690(2016)03 － 0004 － 04
Synergistic Gel Strength between Gleditsia microphylla
Polysaccharide and Xanthan Gum
Liu Yantao1，Li Xiaoli1，Han Minghui1，Sun Dafeng2，Zhang Weiming2，Jiang Jianxin1*
(1． College of Material Science and Technology，MOE Engineering Ｒesearch Center of
Forestry Biomass Materials and Bioenergy，Beijing Forestry University，Beijing 100083，China;
2． Nanjing Institute for Comprehensive Utilization of Wild Plants，Nanjing 210042，China)
Abstract Gleditsia microphylla polysaccharide gum is a kind of galactomannan gum extracted from the
seeds of Gleditsia microphylla bean． Prepared complex gums of Gleditsia microphylla polysaccharide gum
and xanthan gum by the ratio，concentration，temperature，cation type and amounts of different cation，
Synergistic gel strength changes of complex gums were observed by synergistic gel tester． Ｒesults were as
follows:Gleditsia microphylla polysaccharide gum and xanthan gum formed gel by the intermolecular en-
tanglement or intermolecular interactions，and the optimization conditions for synergistic gel was:the
complex ratio of Gleditsia microphylla polysaccharide gum and xanthan gum 6∶ 4(m/m);total gum con-
centration 2%;water bath for 30 min at 60 ℃;the synergistic gel strength reached 100． 5 g /cm2 ． Potas-
sium chloride，sodium chloride，potassium dihydrogen phosphate，potassium hydroxide can significantly
increase the synergistic gel strength of complex gums．
Key words Gleditsia microphylla polysaccharide;xanthan gum;complex gums;synergistic gel strength
野皂荚豆胶又称胡里豆胶，来源于豆科皂荚属
的灌木或者小乔木野皂荚豆的胚乳部分。野皂荚多
糖胶属于半乳甘露聚糖大分子，其主链是由 β －(1
→4)－苷键连接的 D －吡喃甘露糖组成，D －半乳
糖以侧链形式通过 α －(1→6)－苷键连接到主链中
的甘露糖上［1 － 2］。野皂荚多糖胶与瓜尔多糖胶、胡
卢巴多糖胶的性能相似，可作为增稠剂、稳定剂、粘
合剂应用于石油、食品和纺织印染等行业。由于多
糖胶精细结构上的差异，初步流变性质研究表明，野
皂荚多糖胶能与黄原胶水溶液复配形成凝胶。
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第 3 期 刘彦涛，等:野皂荚多糖胶与黄原胶复配增效作用研究
黄原胶是野油菜黄单孢菌分泌于胞外的中性水
溶性多糖。由“五糖重复单元”构成的大分子多糖，
每个单元由 D －葡萄糖、D －甘露糖、D －葡萄糖醛
酸、乙酸以及丙酮酸相互连接而成。它是水溶性生
物高分子聚合物，其微观结构中侧链与主链间通过
氢键结合形成双螺旋结构，并以多重螺旋聚合体状
态存在，侧链葡萄糖醛酸基带负电荷［3］。尽管黄原
胶溶液可以产生很高的特性粘度，呈现弱凝胶的性
质，但是在任意浓度和温度下黄原胶均不能形成真
正的凝胶等［4］，但是在黄原胶中加入其它物质，利
用复配胶的协同增效作用，其凝胶强度将会有很大
的改善［5］。黄原胶能使多糖胶具有好的凝胶强度，
这样不但使得产品有较好的强度，弹性，使成型后的
产品不易变形，外观美观，表面柔滑而有光泽，而且
也具更好的口感［6］。电解质对黄原胶流变性质影响
以及黄原胶与多糖胶的复配研究已有较多报道［7 － 8］，
而很少有关野皂荚多糖胶与黄原胶的复配研究。野
皂荚多糖胶林业行业标准(LY/T 2390—2014)于
2014年 12月正式实施，本文重点研究了不同配比、浓
度、加热温度、水合时间以及电解质等加入量等条件
下凝胶强度的变化，以期为野皂荚多糖胶与黄原胶复
配胶体在食品工业上的应用提供参考依据。
1 材料与方法
1． 1 材料与试剂
野皂荚多糖胶由河北涉县羟乙基龙胶厂提供，
黄原胶为市售食品级，其余试剂如乙醇、KCl、NaCl、
KOH、KH2PO4 等均为分析纯。
1． 2 仪器与设备
冻力凝胶强度测定仪(JS －Ⅱ，天津市旭阳仪器
设备有限公司)，分析天平(上海分析仪器公司)，恒
温磁力搅拌器(江苏省金坛市美特仪器制造有限公
司)，机械搅拌器(上海飞云生物科技有限公司)等。
1． 3 实验方法
1． 3． 1 复配胶液的配制方法
按照配方称取一定量的野皂荚多糖胶与黄原胶
胶粉，加入 2 mL无水乙醇使其充分分散，混合均匀
后，加入定量的去离子水，恒温磁力搅拌水合，30
min后，分装小瓶，用保鲜膜封口，置于 4 ℃冰箱中
冷藏并静置 24 h，使其凝胶强度稳定［9］。
1． 3． 2 凝胶强度的测定方法
采用 JS － II型冻力测定仪测定凝胶强度，首先
要开机预热 30 min，深度设置为 10 mm，速度设置 2
mm /s，模式设置保持。冻力凝胶强度值调零，将试
样放置在测试圆盘上，并调整测试圆盘的高度，按启
动键开始测试，读取凝胶强度值。
1． 3． 3 野皂荚多糖胶与黄原胶凝胶不同质量比的
复配胶液凝胶强度
以野皂荚多糖胶与黄原胶质量比为 10∶ 0，9∶ 1，
8∶ 2，7 ∶ 3，6 ∶ 4，5 ∶ 5，4 ∶ 6配成 1%和 2%的溶液，在
60 ℃的水浴中加热 30 min，取出并分别移入 3 个冻
力瓶中，做 3 个平行，并迅速用冷水冷却，在 4 ℃冰
箱中放置 24 h，用 冻 力 测 定 仪 测 定 其 凝 胶
强度［10 － 11］。
1． 3． 4 浓度对野皂荚多糖胶与黄原胶复配胶液凝
胶强度的影响
按照最优质量比分别配制 0． 5%、1%、1． 5%、
2%、2． 5%、3%浓度的复配胶液，在 60 ℃的水浴中
加热 30 min，取出倒入 3 个测试瓶中，用冷水冷却，
在 4℃冰箱中放置 24 h，测定其凝胶强度。
1． 3． 5 温度对野皂荚多糖胶与黄原胶复配胶液凝
胶强度的影响
按照最优质量比配制 2%的复配胶液，机械搅
拌水合均匀，分别在 50 ℃、60 ℃、70 ℃、80 ℃的条
件下加热 30 min，取出分装在 3 个测试瓶中，然后在
冷水中迅速冷却，在 4 ℃冰箱中放置 24 h，测定其凝
胶强度。
1． 3． 6 电解质及非盐类物质对野皂荚多糖胶与黄
原胶复配胶液凝胶强度的影响
以最优质量比配制 2%的复配胶液，在胶液中
分别加入 0． 3%的氯化钾、氯化钠、氢氧化钾、氢氧
化钠、磷酸二氢钾、磷酸二氢钠、柠檬酸钠、蔗糖。机
械搅拌水合均匀，在 60 ℃水浴中加热 30 min，取出
分装在 3 个测试瓶中，冷水中迅速冷却，在 4 ℃冰箱
中放置 24 h，测定其凝胶强度［12］。
以最优质量比配成 2%的复配胶液，在胶液中
分别加入 0． 1%、0． 3%、0． 5%的电解质等，机械搅
拌水合均匀，在 60 ℃水浴中加热 30 min，取出分装
在 3 个冻力瓶中，冷水中迅速冷却，在 4 ℃冰箱中放
置 24 h，测定其凝胶强度。
2 结果与分析
2． 1 野皂荚多糖胶与黄原胶不同质量比复配胶液
的凝胶强度
野皂荚多糖胶与黄原胶复配胶液的凝胶强度随
着黄原胶的加入量的增加逐渐增大，当凝胶强度达
到最大值时，继续增加黄原胶的比例，其凝胶强度反
而呈下降趋势。原因是黄原胶属于双螺旋状的结
—5—
中 国 野 生 植 物 资 源 第 35 卷
构，随着黄原胶加入量的增加，其所占比例的增加，
这样由于分子间缠绕或者分子次级键的相互作用使
凝胶强度得到提高。然而，当分子缠绕达到饱和后，
继续增加黄原胶所占比例，分子之间不仅不会再相互
缠绕，反而因为自身带有负电荷而相互排斥，这样使
得分子之间的距离增大，分子之间次级键的作用力减
弱，从而使凝胶强度有所下降。图 1 表明，野皂荚多
糖胶与黄原胶的最优复配质量比是 6∶ 4，其中，2%浓
度的复配胶液的最大凝胶强度达到 100． 5 g /cm2。
图 1 野皂荚多糖胶与黄原胶不同质量
比复配胶液的凝胶强度
2． 2 浓度对野皂荚多糖胶与黄原胶复配胶液凝胶
强度的影响
随着野皂荚多糖胶与黄原胶复配胶液浓度的增
加，其凝胶强度逐渐增大。原因是随着复配胶液浓
度的增加，其结合水的能力增加，单个分子的体积会
增大，从而分子与分子之间形成更加紧密的网状结
构，使其凝胶强度不断增加。但是在一定的振荡力
下，高浓度的凝胶更容易发生断裂。因此，较优的复
配胶液浓度为 1． 5% ～2． 5%(图 2)。
图 2 浓度对野皂荚多糖胶与黄原胶复配胶液
凝胶强度的影响
2． 3 温度对野皂荚多糖胶与黄原胶复配胶液凝胶
强度的影响
在 2%胶液浓度下，随着温度的升高，复配胶液
的凝胶强度逐渐下降(图 3)。原因是随着溶液温度
的提高，胶粒分子之间运动加剧，黄原胶分子的构象
发生转变，由原来有序的双螺旋结构变成一种无序
的状态，这样使其主链暴露在外边，主链上键活性比
较小，这样与其他分子的结合的机会就会减少。另
外，在高温条件下，黄原胶会与溶液中的溶解氧发生
自由基氧化还原反应，使其在高温条件下降解，进一
步减少了与其它分子结合的机会，从而使得其凝胶
强度下降［13］。因为氧是黄原胶发生自由基氧化还
原反应的主要原因，因此加入抗氧剂可提高黄原
胶的热稳定性［14］。实验还表明，当胶液浓度低
于 1． 5%时，复配胶液在低于 60 ℃时不能形成稳定
的凝胶(数据未给出)［15］，因此以下实验选用的复
配胶液温度为 60 ℃。
图 3 温度对野皂荚多糖胶与黄原胶复配胶液
凝胶强度的影响
2． 4 电解质及非盐物质对野皂荚多糖胶与黄原胶
复配胶液凝胶强度的影响
复配胶液中加入氯化钾、氯化钠、磷酸二氢钾、氢
氧化钾对其凝胶强度有明显提高，加入柠檬酸钠、蔗
糖、磷酸二氢钠后，其凝胶强度虽然有所提高，但是效
果不显著，加入氢氧化钠后，其凝胶强度反而有所下
降(图 4)。原因可能是加入氯化钾、氯化钠、磷酸二
氢钾、氢氧化钾后降低了黄原胶三糖侧链上的羧基阴
离子之间的静电排斥作用，使黄原胶的结构从无序状
态变成有规则的螺旋状结构，加入电解质，使得侧链
间的静电排斥作用降低，使得侧链和氢键盘绕在野皂
荚多糖胶骨架上，从而增加了分子之间的胶连情况，
稳定了黄原胶的规则构象，分子间更容易积聚，进而
提高了凝胶强度［16 － 17］。氢氧化钠在加入后会局部受
热不均匀，从而导致其凝胶强度有所下降。
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第 3 期 刘彦涛，等:野皂荚多糖胶与黄原胶复配增效作用研究
图 4 电解质及非盐物质对野皂荚多糖胶
与黄原胶复配胶液凝胶强度的影响
随着氯化钾、氯化钠加入量的增加，复配胶液的
凝胶强度有所提高(图 5)。盐作为一种强电解质，
水中解离出阴阳离子，对黄原胶分子与水分子之间
的相互作用产生一定的影响。另外，随着加入的试
剂浓度的增加，高浓度的盐能够增加溶液的渗透压，
这样黄原胶分子会吸附盐中的离子，使得黄原胶分
子颗粒在一定程度上被伸展，使其体积增大，增加黄
原胶与分子结合的机会，从而使其强度在一定程度
上有所提高［18］。然而随着磷酸二氢钾、氢氧化钾加
入量的增加，复配胶液的凝胶强度有所下降。
图 5 试剂添加量对野皂荚多糖胶与黄原胶复配
胶液凝胶强度的影响
3 结 论
(1)将野皂荚多糖胶与黄原胶分别以不同质量
比共混配制成胶液，其凝胶强度随着黄原胶所占比
例增加逐渐增大，当凝胶强度达到最大值，再继续增
加黄原胶的比例时，其凝胶强度反而降低。野皂荚
多糖胶与黄原胶最佳复配质量比为 6 ∶ 4，在 50 ℃
下，2%浓度的复配胶液最大凝胶强度达到 100． 5
g /cm2。
(2)随着野皂荚多糖胶与黄原胶复配胶液浓度
的增加，其凝胶强度逐渐增大，较优的复配胶液浓度
为 1． 5% ～2． 5%。随着温度的升高，复配胶液的凝
胶强度逐渐下降;温度低于 60 ℃时，低浓度的复配
胶不能形成凝胶。
(3)野皂荚多糖胶与黄原胶复配胶液中添加一
定量的氯化钾、氯化钠、磷酸氢二钾、氢氧化钾等试
剂能明显改变复配胶液的凝胶强度，氯化钾、氯化钠
的添加与凝胶强度是正相关，磷酸二氢钠、氢氧化钾
的添加与凝胶强度是负相关，而柠檬酸钠、蔗糖、磷
酸二氢钠等的添加对凝胶强度影响不明显。
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