全 文 ：天然产物研究与开发 NatProdResDev2007, 19:874-877, 904
文章编号:1001-6880(2007)05-0874-05
　
　
　收稿日期:2006-12-06　　　接受日期:2007-02-07
　基金项目:科技部农业科技成果转化资金项目(04EFN217200398);国
家科技基础性工作和社会公益研究专项资金项目
(2003DEB6J074)
＊通讯作者 E-mail:botanyzh@163.com
毛胶薯蓣多糖胶与常用植物胶的流变性比较研究
何海玲 1, 2 ,张卫明 1, 2＊ ,张　玖2 ,单承莺 2 ,姜洪芳 2
1南京师范大学生命科学学院 ,南京 210097;2南京野生植物综合利用研究院 ,南京 210042
摘　要:用毛胶薯蓣提取分离毛胶薯蓣多糖胶(DSP)。将 DSP与其他四种胶(瓜尔胶 、魔芋胶 、白芨胶 、海藻酸
钠)的粘度与浓度 、温度 、pH、降解时间 、冻融变化及耐盐性的关系 , 以及起泡性能进行了比较研究。结果表明:
DSP溶液的浓度与粘度正相关;温度在 0～ 40 ℃间具有良好的热稳定性 , 40 ～ 90℃间其粘度随温度的升高而降
低 , 且符合阿累尼乌斯动力学曲线;pH的改变 、冻融变化和加入氯化钠 、氯化钙对 DSP粘度的影响甚微;同时
DSP还具有优良的起泡性。
关键词:毛胶薯蓣;植物胶;多糖;流变性
中图分类号:R284.2;Q946.91;F326.5 文献标识码:A
ComparativeStudiesonRheologiesofPolysaccharideDioscoreasubcalva
PrainetBurk.andCommonUsedPlantGums
HEHai-ling1, 2 , ZHANGWei-ming1, 2＊ , ZHANGJiu2 , SHANCheng-ying2 , JIANGHong-fang2
1CollegeofLifeScience, NanjingNormalUniversity, Nanjing210097 , China;
2NanjingInstituteforComprehensiveUtilizationofWildPlant, Nanjing210042 , China
Abstract:ThepolysaccharidegumwasextractedfromDioscoreasubcalvaPrainetBurk.(DSP).Comparativestudieson
Rheologypropertyofguargum, Konjacgum, DSP, bletillaglucomannanandsodiumalginatewasintroduced.Itincluded
theinfluenceofconcentration, temperature, pH, hydrationtime, freezing-thawing, saltionic(suchasNaCl, CaCl2)and
foamproperties.Astheresult, theviscosityofDSProsewiththerisingofconcentration, anddecreasedwiththeincrease
oftemperatureduring40-90℃, evenmore, thedecreaseinviscosity(40-90℃)folowedanArrheniustemperaturede-
pendence.Andtheringoftemperature(0-40℃), thevarietyofpH, freezing-thawing, theadditionofsaltionichadlitle
effectonitsviscosity.Also, itsgoodfoampropertywasexhibited.
Keywords:DioscoreasubcalvaPrainetBurk;plantgum;ploysaccharide;rheology
　　毛胶薯蓣(DioscoreasubcalvaPrainetBurk.)为
薯蓣属顶生翅组植物 ,产云南 ,四川 ,贵州等省;生于
河边 ,林缘 ,块茎含 17种以上氨基酸。据 《云南植
物志》记载其块茎含薯蓣多糖胶 ,可作黏合剂。用
鲜根刮取胶质 ,敷于患处 ,可促进伤口愈合 。对毛胶
薯蓣多糖胶(DSP)的研究目前尚未见报道 。
瓜 尔 胶 (guargum)[ 1-3] 、魔 芋 胶 (konjac
gum)[ 4-7] 、白芨胶(bletilaglucomannan)[ 8, 9] 及海藻
酸钠(sodiumalginate)[ 10, 11 ]已作为性能优良的增稠
剂 、稳定剂 、乳化剂 、水合剂 、胶凝剂等而被广泛地用
于日化 、食品等领域。笔者在研究 DSP的理化性质
时发现其溶液具有许多与以上植物胶相似的性能:
具有良好的水溶性和交联性 ,且在低浓度下能形成
高粘度的稳定性水溶液 。故将其与常用植物胶的流
变性作了比较研究 ,以期为开发一种能应用于日化 、
陶瓷 、食品医药 、纺织印染 、兵工炸药 、木材加工 、造
纸 、农药等行业的增稠剂 、稳定剂 、粘合剂提供一定
的实验依据。
1　主要原料 、试剂及仪器
1.1　实验原料
毛胶薯蓣多糖胶(DSP):毛胶薯蓣经去皮 , SO2
熏 48 h,切块 , 55 ℃烘干粉碎后 ,用 40倍正丁醇饱
和水在 50℃水浴中温浸 4 ～ 5h,离心。药渣同法浸
提 3次 ,合并四次上清液 ,减压浓缩 。浓缩液经 4倍
体积 95%乙醇沉淀 ,静置 24 h,离心得毛胶薯蓣粗
多糖 。粗多糖复溶后经 4倍体积 95%乙醇二次醇
DOI :10.16333/j.1001-6880.2007.05.037
沉 、离心 ,真空干燥得较纯的毛胶薯蓣多糖干品 。白
芨胶 、海藻酸钠 、魔芋胶 、瓜尔胶为食用级别 ,由本院
生物化工实验室提供 。实验所用各试剂均为国产分
析纯。
1.2　仪器
旋转 蒸发 仪;BRANSON-200 超声 波 装置
(BRANSONULTRASONICSCORP.DANBURYCT,
USA);EL-410S精密天平(江苏省金坛市宏华仪器
厂);ZNN-D6粘度计;NDJ-1型旋转粘度计;NDJ-79
型旋转粘度计(同济大学机电厂);pHS-25数显 pH
计 (上海雷磁仪器厂)。
2　多糖胶流变性质测定
2.1　浓度改变对胶液粘度的影响[ 12]
配制浓度分别为 0.1%、0.3%、0.5%、1.0%、
1.25%、1.5%的多糖胶水溶液 ,用 NDJ-79型旋转粘
度计测量 30 ℃时各溶液的粘度。
2.2　温度改变对胶液粘度的影响[ 13]
配制 1%的多糖胶水溶液 ,用 NDJ-79型旋转粘
度计测定 0、10、15、20、25、30、35、40、50、60、70、80、
90 ℃时溶液的粘度。
2.3　pH值改变对胶液粘度的影响[ 14]
每种多糖胶分别配制两组 1%的水溶液 ,用稀
HCl和 NaOH分别调节 pH值 ,在剪切速率 170s-1下
30 ℃时测定不同 pH值溶液的粘度 。
2.4　降解时间对胶液粘度的影响[ 15]
配制 1%的多糖胶水溶液 , 30 ℃时放置 3、12、
24、36、48、60、72、84、 96、108 h,在剪切速率 170 s-1
下测定溶液粘度 。
2.5　冻融变化对胶液粘度的影响[ 13]
配制 1%的多糖胶水溶液 ,置于 -20 ℃冰箱中 24
h, 30 ℃下解冻 , 30 ℃时测定冷冻前后多糖胶溶液
的粘度 。
2.6　盐对对胶液粘度的影响[ 15]
每种多糖胶分别配制两组 1%水溶液 ,分别在
其中一组溶液中加入 1%、 5%、10%的氯化钠 、氯化
钙 ,搅拌均匀测定多糖胶溶液的粘度 。
2.7　泡沫性能实验[ 16]
取 10mL一定质量分数的胶溶液于 25mL的具
塞量筒中 ,倒置上下振摇 50下 ,静止 30 s后读取泡
沫高度 , 5 min后再读取泡沫高度 。
以上实验数据测试 3次 ,统计学处理 。
3　结果与分析
3.1　浓度改变对胶液粘度的影响
溶液浓度 (C%)与粘度 (cp)的关系及浓度
(C%)与粘度对数(lgη)的实验数据分别如图 1、2
所示 。由图 1可以看出 ,随着浓度的增大 ,各溶液的
粘度均升高 ,当浓度为 1%时 ,瓜尔胶 、魔芋胶 、DSP
的粘度都在 25 cp左右 ,当浓度增加 ,魔芋胶粘度上
升速率较 DSP和瓜尔胶快 。各浓度的白芨胶液的
粘度均小于其他各胶液 。
图 1　浓度变化对胶液粘度的影响
Fig.1　Efectofconcentrationontheviscosityofgums
图 2　浓度变化对粘度对数的影响
Fig.2　Effectofconcentrationonthelogarithmofviscosity
　　由图 2可知当溶液的浓度在 0.1% ～ 1.5%范围
内 ,可以引用下表中的式子分别粗略的估计中间浓度
在 30℃下的粘度[ 17] (η粘度 cp;C浓度 w/v)。
表 1　多糖胶浓度与粘度的关系
Table1　Relationshipbetweenviscosityandconcentration
标准方程 Equation R2
瓜尔胶 lgη= 93.754C+ 0.3995 0.9918
魔芋胶 lgη= 111.85C+ 0.3704 0.9991
DSP lgη= 92.836C+0.3576 0.9997
白芨胶 lgη= 45.809C+0.3003 0.9901
海藻酸钠 lgη= 65.622C+ 0.4025 0.9982
3.2　温度改变对胶液粘度的影响
温度改变对胶液粘度的影响如图 3所示 。由图
3可知多糖胶粘度随溶液温度的升高而略有降低 ,
875Vol.19 何海玲等:毛胶薯蓣多糖胶与常用植物胶的流变性比较研究
瓜尔胶的变化幅度小于其他几种胶 , DSP、海藻酸钠
及白芨胶的变化幅度相当。在 0 ～ 40 ℃间 , DSP和
魔芋胶的粘度几无变化。
在 40 ～ 90℃间体系的表观粘度对温度的依赖
性 ,可用 Arhenius方程来描述.把相应的温度 t(
℃)换算成绝对温度 T(K),以 lgη为纵坐标 , 1/T＊
1000为横坐标 ,可得相应的阿累尼乌斯动力学曲
线 [ 18] 。笔者求出五种胶体的活化能 E和常数 A分
别如下表 2所示 。
表 2　多糖胶的粘流活化能 E值 , 常数 A值和最佳膨化温度
Table2　E＆AofArrheniusequationandthebestexpanding
temperature
Arhenius
方程
(x为 1/T)
活化能
Activationenergy
(kJ/Cal)(kJ/mol)
A值
最佳膨
化温度
Temperature
(℃)
瓜尔胶
lgη=94.732x
+ 1.0873 94.732 396.4 12.23
lgη=366.62x
+ 0.2905 366.62 1533.9 1.952
68
魔芋胶 lgη=554.56x– 0.4235 554.56 2320.3 0.377 -
DSP lgη= 759.63x– 1.2644 757.63 3169.9 0.054
白芨胶 lgη= 678.2x– 1.5665 678.2 2837.6 0.027 -
海藻酸钠
lgη= 912.3x
– 1.9521 912.3 3817.1 0.012
lgη= 203.5x
+0.3989 203.5 851.5 2.506
83
3.3　pH值改变对胶液粘度的影响
图 4表明 pH对不同的多糖胶的水溶液粘度存
在不同程度的影响。瓜尔胶和魔芋胶的粘度随 pH
的增大而增大;海藻酸钠在接近中性时达最大值 ,随
后又下降;pH的改变对 DSP和白芨胶影响甚微 。
3.4　降解时间对胶液粘度的影响
由图 5可知:随着水化时间的延长 ,大部分胶液
表观粘度有上升的趋势 ,但胶液放置超过 24 h后 ,
图 3　温度改变对胶液粘度的影响
Fig.3　Efectoftemperatureonviscosityofgums
图 4　pH改变对胶液粘度的影响
Fig.4　EfectofpHonviscosityofgums
魔芋胶及 DSP的粘度随时间的延长而降低;放置 36
h后瓜尔胶和海藻酸钠的粘度逐渐降低;胶液放置
48 h后粘度残值很小。
3.5　冻融变化对胶液粘度的影响
图 6表明冷冻和解冻对海藻酸钠和 DSP溶液
粘度影响较小 ,对魔芋胶和白芨胶影响较大。解冻
后魔芋胶溶液的粘度比解冻前下降了 20.7%、白芨
胶下降了 40.8%,而海藻酸钠和 DSP分别保持了冷
冻前的 95.7%和 92.5%,表明它们对冷冻和解冻比
较稳定。
图 5　降解时间对胶液粘度的影响
Fig.5　Efectofhysrationtimeonviscosityofgums
图 6　冻融变化对胶液粘度的影响
Fig.6　Effectoffreezing-thawingonviscosityofgums
3.6　盐对对胶液粘度的影响
加入氯化钠 ,氯化钙后各胶液的粘度变化如表
3所示。由表 3可知加入 1%的氯化钠 、氯化钙后各
溶液粘度有所下降 ,但增大加盐量 ,各溶液的粘度几
乎没有影响。验证了谢建雄等 [ 19]提出的大部分水
溶性聚合物在少量电介质存在的情况下粘度均明显
876 天然产物研究与开发　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　Vol.19
下降 ,但当电解质超过一定浓度时 ,粘度变化又趋于
稳定。
表 3　盐对各胶液粘度的影响
Table3　Efectofsaltioniconviscosityofgums
加入氯化钠
NaCl
加入氯化钙
CaCl2
不加盐 1% 5% 10% 1% 5% 10%
瓜尔胶 29 26.5 25.5 25 25.5 24 23.5
魔芋胶 38 37.5 36 36 37 34 33
DSP 19 18 18 18 19 17.5 17.5
白芨胶 5.5 5.4 5.4 5.3 5.2 5.2 5.2
海藻酸钠 7.6 7.4 7.3 7 成棉絮状 ,水澄清
　　加入 1%的氯化钠和氯化钙对魔芋胶 、白芨胶 、
DSP粘度的影响明显小于海藻酸钠(图 7),表明它
们具有良好的耐盐性 。 1%的氯化钙对 DSP的粘度
没有丝毫的影响 。海藻酸钠胶液中加入氯化钙 ,胶
体迅速成棉絮状 ,不再具有粘性 。
图 7　1%NaCl和 1%CaCl2对胶液粘度的影响
Fig.7　Efectof1%NaCland1%CaCl2 onviscosityofgums
3.7　泡沫性能实验
随胶液浓度的增加泡沫量也随之增加 。浓度为
0.5%的胶液起泡性的大小排列为瓜尔胶 >DSP>
魔芋胶 >海藻酸钠 >白芨胶;浓度为 1%的魔芋胶
更为粘稠 ,用振摇的方法没有明显的泡沫 。
表 4　泡沫高度的测定实验
Table4　Resultsoffoamproperty
胶的种类
及浓度
30s后
泡沫高度
(mm)
5min后
泡沫高度
(mm)
胶的种类
及浓度
30s后
泡沫高度
(mm)
5min后
泡沫高度
(mm)
0.5%瓜尔胶 3.5 3.0 1%瓜尔胶 5.5 5.0
0.5%魔芋胶 2.6 1.8 1%魔芋胶无明显泡沫无明显泡沫
0.5%DSP 2.8 2.5 1%DSP 4.5 4.0
0.5%白芨胶 0.7 很快消散 1%白芨胶 1.0 0.5
0.5%海藻酸钠 1.3 0.6 1%海藻酸钠 2.3 1.2
4　讨论
　　实验数据显示 ,毛胶薯蓣多糖胶溶液的浓度与
粘度正相关 ,能够有效的增加水溶液或悬浮液的粘
度;温度在 0 ～ 40 ℃间具有良好的热稳定性 , pH的
改变 、冻融变化和加入氯化钠 、氯化钙对 DSP粘度
的影响甚微;同时 DSP还具有优良的起泡性。实验
数据显示 , DSP与已应用于天然日化行业的白芨多
糖胶也有较多的相似理化性能 ,且在同浓度下 ,其粘
度显著大于白芨胶 ,且比白芨胶具有更好的耐冻融
性能和泡沫性能。 DSP优良的特性预示其有可能成
为新型的增稠剂 、胶凝剂 、乳化剂 、悬浮剂 、成膜剂和
稳定剂等而应用于现代日化等各种领域 ,我们下一
步工作将进一步深入探讨。
参考文献
1　WhitcombPI, GutowskiJ, HowiWW.JApplPolymScience,
1980, 25:2819.
2　YoungNWG, WiliamsPA, MeadowsJ, etal.SPE39700,
SPE/DOEimprovedoilrecoverysymposium.TulsaOklaho-
ma:SocietyofPetroleumEngineers.INC, 1998.463.
3　KesavanS, PrudhomeRK.Macromolecules, 1992, 25:2026.
4　ShenYY(沈悦玉), YangXQ(杨湘庆).Physicochemical
propertiesofAmophophallusGumandAmophophalusJelly-
gluefood.FoodScience, 1995, 16(6):14-19.
5　HuangXD(黄训端), HeJQ(何家庆).EfectsofAmor-
phophaluskonjacrefinedpowderandGinksobilobaflavonids
onantioxidationandantiobesityinrats.ActaNutrSinica,
2006, 28:409-411.
6　MaoCP(茅彩萍), HanR(韩蓉).EffectofsuperfineAmo-
phophalluspowderonbloodglucoseinmice.ActaAcadeMed
Suzhou, 1999, 19:875-876.
7　ZhangB(张斌).Thedevelopedresearchonhealthyice
creamofAmorphophalluskonjacK.Koch.ChinFoodand
Nourishment, 2005, (5):42-43.
8　WangQP(汪庆平), ZhangDH(张东华).Thecharactersof
BletillastriataReichb.fanditspotentialdevelopingvalues.
ResourDeve＆Market, 2001, 10:25-26.
9　LiuGB(刘光斌), HuangZ(黄忠), HuangCG(黄长干), et
al.FunctionsandapplicationincosmeticsofBlefillastriata
(thumb)reichb, f.Detergent＆Cosmentics, 2005, 28(8):22-24.
10 WindhuesT, BorchardW.Efectofacetylationonphysico-chemi-
calpropertiesofbacterialandalgalalginatesinphysiologicalsodi-
umchloridesolutionsinvestigatedwithlightsoateringtech-
niques.CarbohydratePolymers, 2003, (52):47-52.
(下转第 904页)
877Vol.19 何海玲等:毛胶薯蓣多糖胶与常用植物胶的流变性比较研究
Mazz.ChemPharmBul, 1983, 31:2244-2253.
33 KasaiR, SuzuoO, AsakawaJ, etal.Carbon-13 chemical
shiftsofisoprenoid-β-D-glucopyranosidesand-β-D-mannopy-
ranosides.Stereochemicalinfluencesofaglyconealcohols.
TetrahedronLet, 1977, 18:175-178.
34 ToriK, SeoS, YoshimuraY, etal.Glycosidationshiftsincar-
bon-13 NMRspectroscopy:carbon-13 signalshiftsfromagly-
coneandglucosetoglucoside.TetrahedronLet, 1977, 18:
179-182.
35 NakagawaT, HayashiK, WadaK, etal.Studiesonthecon-
stituentsofAsclepiadaceaeplants-LII.Thestructuresoffive
glycosidesglaucosideA, B, C, D, andEfromChinesedrug
Pai-chienCyanchumglaucescensHand-Mazz.Tetrahedron,
1983, 39:607-612.
36 TsukamotoS, HayashiK, MitsuhashiH, etal.Studiesonthe
constituentsofAsclepiadaceaeplants.LXII.Thestructuresof
twoglycosides, cynafoside-Aand-B, withanovelsugarchain
containingapairofopticallyisomericsugars, D-andL-cy-
maroses, fromCynanchumafricanum R.Br.ChemPharm
Bull, 1985, 33:4807-4814.
37 TsukamotoS, HayashiK, MitsuhashiH.Studiesonthecon-
stituentsofAsclepiadaceaeplant-LVII.Thestructuresofsix
glycosides, wilfosideC1N, C2N, C3N, C1G, C2GandC3G,
withnovelsugarchaincontainingapairofopticallyisomeric
sugars.Tetrahedron, 1985, 41:927-934.
38 HaraS, OkabeH, MihashiK.Gas-liquidchromatographic
separationofaldoseenantiomersastrimethylsilylethersof
methyl2-(polyhydroxyalkyl)-thiazolidine-4(R)-carboxyl-
ates.ChemPharmBull, 1987, 35:501-506.
39 OshimaR, YamauchiY, KumanotaniJ.Resolutionoftheen-
antiomersofaldosesbyliquidchromatographyofdiastereoi-
someric 1-(N-acetyl-β-methylbenzylamino)-1-deoxyalditol
acetates.CarbohydrRes, 1982, 107:169-176.
40 TsukamotoS, HayashiK, KanekoK, etal.Studiesonthe
constituentsofAsclepiadaceaeplants.Part67.Furtherstud-
iesonglycosideswithanovelsugarchaincontainingapair
ofopticalyisomericsugars, D-andL-cymarose, fromCynan-
chumafricanum.JChemSoc, PerkinTrans1, 1988.2625-
2631.
41 YokosukaA, MimakiY, SashidaY.Steroidalandpregnane
glycosidesfromtherhizomesofTaccachantrieri.JNatProd,
2002, 65:1293-1298.
42 KurodaM, MimakiY, OriK, etal.27-Norlanostaneglyco-
sidesfromthebulbsofMuscariparadoxum.JNatProd,
2004, 67:2099-2103.
(上接第 877页)
11 Naotsugu, Nagasawa.Radiation-induceddegradationofsodium
alginate.PolymerDegradationandStability, 2000, (69):279-
285.
12 YangYL(杨永利), ZhangJ(张继), GuoSJ(郭守军), et
al.Acutetoxicityexperimentofsophorabeangumandrheol-
ogycomparisonwithlocustbeanandguargum.JNorthwest
NormalUniv, NatSci, 1997, 33(4):52-54.
13 GuoSJ(郭守军), YangYL(杨永利).ResearchonRheolo-
gyofaMixedsystemofsophorebeanGumwithXanthan
Gum.SciTechnFoodIndus, 2005, 26(6):152-155.
14 YaoJ(姚健), GuoSJ(郭守军).Thestudyofrheologyon
coursepowderoftrigonelabeangum.JNorthwestNormal
Univ, NatSci, 1999, 35(4):55-57.
15 JiangJX(蒋建新), ZhuLW(朱莉伟), AnXN(安鑫南), et
al.ThestudyofrheologyonplantpolysaccharideGum.Chin
WildPlantResources, 2003, 22(5):29-33.
16 AnthonyJO, LenickJ, Jefk.Siliconeouarernarycompound.
CosmeticsandToileties, 1994, (105):85-89.
17 ShenYY(沈悦玉), ZhangMC(张明春), WangH(王吰).
ThestructureandtheRheologicalpropertiesofAmophophal-
lus.JTianjinUnivCommerce, 1995, 3:17-23
18 YangXQ(杨湘庆), ShenYY(沈悦玉).Thephysicochemi-
calproperties, specialfunctions, rheologicalpropertiesofGlu
comannanandtheirapplicationindifferentfoodindustries.
Beverage＆FastFrozenFoodIndustry, 2002, 8(4):29-33.
19 XieJX(谢建雄), LiuS(刘珊), GuZD(顾振东).Therhe-
ologyinfluencingfactorsofGuarGum.GuangzhouFoodSci-
enceandTechnology, 2004, 20:155-158.
904 天然产物研究与开发　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　Vol.19