全 文 ：文章编号: 0465-7942( 2001) 03-0123-03
研究简报
N. K-01黄原胶和长角豆半乳甘露聚糖
分子间协效作用机理的电镜研究
刁虎欣　杨淑静　刘如林
(南开大学微生物学系 ,天津 , 300071)
摘 要
　　首次利用透射电镜观察了 N. K-01黄原胶和长角豆半乳甘露聚糖处于协效状态的两种多糖分子的物理形
貌 ,发现处于协效增粘状态的两种多糖分子相互作用 ,分子间形成相间排布的联结区和分离区 ,而处于协效凝胶
状态的两种多糖分子则相互交织成网状结构 .这些发现为揭示两种多糖分子间协效作用机理提供了更直观的实
验依据 .
关键词: 黄原胶 ; 长角豆半乳甘露聚糖 ; 协效性 ; 分子形貌
中图分类号: Q539+ . 7　　　　　　　　　　　文献标识码:　 A
N. K-01黄原胶和长角豆半乳甘露聚糖分子间的协效性研究已专文报道 [ 1] .其协效性不仅有重要的
开发应用价值 ,且引起诸多学者对其作用机理的理论探讨 .文献 [2～ 5]提出了协效性源于“两种多糖天然
构象分子相互契合”的作用机理 .为了更直观地揭示两种多糖分子协胶作用机理 ,我们首次利用透射电镜
研究并观察了处于协效状态的两种多糖分子相互作用的物理形貌 ,该结果为揭示协效作用机理提供了更
直观的实验依据 .
多糖来源及多糖溶液配制见文献 [1].多糖溶液粘度是用 NDJ-1形旋转粘度计 ,于 25℃ , 3# 转子 , 60r /
min测定的其溶液粘度值 .
多糖样品制备及透射电镜观察
N. K-01黄原胶和长角豆半乳甘露聚糖 3∶ 2重量比混合 ,用重蒸水配制浓度为 0. 1%多糖混合溶液 ,
调 pH6. 0,搅拌 30min, 25℃测其溶液粘度 ,呈现极显著的协效增粘性 .配制浓度为 0. 2%的多糖混合溶液 ,
25℃时该溶液成为非流动性固形凝胶 .以上两种多糖混合溶液 ,分别在 25℃沾铜网 , 70角真空喷镀钯铱合
金 ,用 Philips EM400ST透射电镜观察多糖分子物理形貌 .
处于协效增粘状态的两种多糖分子的形貌特征
单一多糖溶液中 ,黄原胶与长角豆半乳甘露聚糖单分子形貌特征如图 1和图 2.多糖混合液中 ,处于
协效增粘状态的两种多糖分子的形貌特征如图 3.
　　从图 3看到 ,多糖混合液中两种多糖分子不呈现单分子形貌特征 ,而是经分子间相互作用形成分子紧
密结合的“联结区”和分子游离分散的“分离区” ,两区相间排布 .这种分子形貌只在处于协效增粘状态的多
糖混合液中出现 ,而在单一多糖溶液中不出现 .因此认为 ,两种多糖分子间形成相间排布的“联结区”和“分
离区” ,是处于协效增粘状态的两种多糖分子的形貌特征 ,是赋于多糖混合溶液协效增粘性的分子根源 .
第 34卷　第 3期 南 开 大 学 学 报 (自然科学 ) Vo l. 34　№ 3
2001年 9月 Acta Scientiarum Naturalium Universitatis Nankaiensis Sep. 2001
收稿日期: 1999-11-02
* 作者简介:刁虎欣 ( 1946- ) ,男 ,河北深州人 ,教授 ,主要从事资源细菌与工程学研究
图 1　黄原胶单分子形貌特征 图 2　长角豆半乳甘露聚糖单分子形貌特征
Fig 1　 The appearrance of single
　 molecular of xanthan
Fig 2　 The appearance of single molecular
　 of locust bean galactomannan
处于协效凝胶状态的两种多糖分子的形貌特征
在协效凝胶中 ,处于协效凝胶状态的两种多糖分子的形貌特征如图 4.从图 4看到 ,协效凝胶中两种
多糖分子相互作用 ,彼此交织成三维网格状结构 .这种大面积网格状结构只在协效凝胶中出现 ,在单一多
糖溶液中未发现 ,因此认为 ,三维网格结构是两种多糖处于协效凝胶状态时的分子形貌特征 ,是多糖混合
溶液形成非流动性固形凝胶的分子根源 .
图 3　协效增粘溶液中两种多糖分子的形貌特征 图 4　协效凝胶中两种多糖相互作用形成网格状结构
Fig 3　 Appearance of two kinds of polysacchar ide moleculars
in synergist ic increasing-viscosity solution
Fig 4　 Three-dimensional net structure formed
　　　　 by molecular interaction of two polysac-
　　 charides in synergistic gelling state
　　文献 [5]阐述了两种多糖分子协效性作用机理 ,并提出了协效性源于两种多糖天然构象分子间相互嵌
合的作用模型 .该模型阐明 ,黄原胶分子天然构象是双股螺旋结构 ,而长角豆半乳甘露聚糖分子则是甘露
聚糖主链上半乳糖侧链分布不均 ,分布密集的区域称“毛发区 (hair reg ion)” ,无侧链分布的区域称“光滑
区 ( smooth region)” .黄原胶双股螺旋与长角豆半乳甘露聚糖分子的“光滑区”相互嵌合 ,呈现分子间的协
效性 .
在协效增粘溶液中 ,我们用透射电镜观察到的两种多糖分子间形成的“联结区” ,就是 N. K-01黄原胶
·124· 　南 开 大 学 学 报 (自然科学版 ) 第 34卷
双股螺旋和长角豆半乳甘露聚糖分子的“光滑区”相互嵌合的部位 .而“分离区”则是黄原胶双股螺旋与长
角豆半乳甘露聚糖分子的“毛发区”非嵌合部位 .在协效凝胶中 ,我们观察到的大面积网格状结构 ,则是由
两种多糖分子在各方向上相互嵌合形成的 .
本研究结果不仅有力地支持了文献 [5 ]提出的协效性作用模型 ,而且首次用透射电镜方法更直观地揭
示了协效性作用机理 .根据该研究结果 ,可提出如下更直观的协效作用模型: 在两种多糖混合液中 ,经分子
间相互作用 ,两种多糖分子间可形成相间排布的分子“联结区”和“分离区” ,使溶液呈现协效增粘性 .浓度
增加 ,两种多糖分子在各方向上形成更多的“联结区”和“分离区” ,形成大面积的三维网格结构 ,网眼中充
满水 ,溶液形成凝胶状态 .
参 考 文 献
　 1　刁虎欣 ,梁凤来 ,梁兴杰等 . N . K-01黄原胶和长角豆半乳甘露聚糖分子间的协效性研究 [ J].南开大学学报 (自然科学
版 ) , 2001, 34( 1): 10～ 12
　 2　 Merch Co Inc, Kelco Div . Xanthan Gun [ P ]. USA Patent, 5987803, 1980
　 3　 John A, Ianman M . Production, Pr operties and Application o f Xanthan. Prog r ess of industrial mic robio log y [M ],
1984, 318～ 371
　 4　刁虎欣 ,郑双诚 .黄原胶和槐豆胶半乳甘露聚糖分子间的协效性研究与开发应用 [ J].食品与发酵工业 , 1992 ( 1): 69～
74
　 5　 Dea I C M , Mor rids E R. Synerg istic xanthan gels [ J]. American Chemical Society Sympsium , 1977, 45: 174～ 182
STUDIES ON T HE IN TERMOLECU LAR SYN ERGIST IC
M ECHAN ISM OF XAN THAN AND GALACTOM ANNAN
BY ELECTRON M ICROSCOPE
DIAO Huxin, YAN G Shujing, LIU Rulin
(Department of Microbiology , Nankai University , T ianjin, 300071)
Abstract
　　 This research indicted that synergism appeared a fter N. K-01 xanthan and galactomannan
w ere mixed tog ether. When used transmission elect ron microscope to observ e th e molecules in
synerg y , resul t found the tw o kinds of mo lecules formed interact and a ttached region al ternate
w ith separated region in synergistic increasing-viscosi ty state, meanwhi le molecules interwined
to fo rm th ree-dimensional net in synergistic g elling state. These discoveries prov ide experimen-
tal evidence to rev eal the mechanism betw een tw o kinds of polysaccha rides.
Key words: xanthan; galactomannan; synergism; mo lecula r apparent
·125·　第 3期 刁虎欣等: N. K-01黄原胶和长角豆半乳甘露聚糖分子间协效作用机理的电镜研究