全 文 ：　第 25 卷第 6 期
2006年 11 月 　 　 　　　　 　
食 品 与 生 物 技 术 学 报
Journal of Food Science and Biotechnology
　 　 　　　　Vo l. 25　No . 6Nov. 　2006
　文章编号:1673-1689(2006)06-0093-04
　　收稿日期:2005-11-21;　修回日期:2006-04-17.
作者简介:冯涛(1978-), 男 ,湖北松滋人 , 食品科学与工程博士研究生;*为通讯作者.
凉粉草胶稀溶液的性质
冯涛 , 　顾正彪* , 　金征宇
(江南大学 食品科学与安全教育部重点实验室 ,江苏 无锡 214036)
摘　要:研究了凉粉草胶多糖在 20 ～ 40 ℃之间特性粘度对温度的敏感性 ,计算得其稀溶液的临界
线团交叠值 C*[ η]平均为 1. 13 ,半稀释区斜率b为 0. 8 ～ 1. 2 ,与其他多糖进行了比较 。结果表明:
凉粉草胶多糖的特性粘度在所测温度区域内的变化不敏感;凉粉草胶多糖在水溶液中 ,分子链构
象可能为刚性杆状结构 。
关键词:凉粉草胶多糖;临界线团交叠值;特性粘度
中图分类号:TS 236. 9 文献标识码:A
Study of Solution Properties of Mesona blumes Gum’ s Dilute Domain
FENG T ao , 　GU Zheng-biao , 　JIN Zheng-yu
(Key Labora tory of Food Science and Safety , Minstr y Education , Southern Yang tze Unive rsity , Wux i 214036)
Abstract:T he ef fect o f temperature(20 ～ 40 ℃)on the M esona Blumes gum intrinsic visco sity w as
investig ated , the cri tical coil ove rlap of it s dilute domain w as calculated as 1. 13 , and the slope o f
it s semi-di lute domain w as betw een 0. 8 ～ 1. 2 , through comparing these results wi th other
po lysaccharides. The result showed that , it w as concluded tha t the int rinsic visco sity of M BG
was no t sensi tive to the temperature changes and the conformation of M BG’ s molecular chain in
its w ater solution was probably rigid rod-like st ructure.
Key words:Mesona blumes gum;cri tical coil overlap;int rinsic visco sity
　　凉粉草(Mesona blume)又名仙人草 、仙草 、仙
人冻 、薪草 ,为唇形科仙草属一年生草本植物 ,目前
中国有 3 种 ,分别为 M. chinensis Benth , M. pa-
rui f sota(Benth)Brea , M. procumbens Hemsl ,分布
于我国的广东 、福建 、广西 、江西 、海南 、浙江 、台湾
和云南等地区 ,其他国家如印度 、印度尼西亚 、马来
西亚也有分布[ 1] 。
凉粉草胶 (Mesona blume Gum , 以下简称
MBG)是凉粉草中含有的一种具有凝胶性的多糖 。
将凉粉草用水煎熬数小时 ,过滤 ,取它们的胶质 ,加
入适量的淀粉再煮熟 ,待冷却之后 ,则结成黑褐色
半透明的糕状。这就是人们俗称的凉粉 , 深受广
东 、广西 、福建 、台湾等地区人们的喜爱[ 2] 。
多糖胶的无限稀溶液可以看作这样一个系统 ,
在这个系统中每个多糖线团之间彼此相距很远 ,可
以作互相不受干扰的自由运动[ 3 - 5] 。这种多糖胶溶
液的流变特性可以看作单个高分子的溶液性质的
总和 。在无限稀的溶液内 ,不同高分子之间在流变
学行为上的差别本质上来源于这些高分子在溶液
中的水合动力学体积的差异 ,反过来 ,这又与溶液
中高分子链的大小(伸展或收缩)和构象(柔性线团
或刚性杆状)高度相关[ 3] 。
为了评价单个高分子对整个溶液流变学性质
的作用 ,测定该高分子溶液的上述参数值 ,一般要
选取稀溶液作为研究对象[ 3 -5] 。至今 ,在无限稀的
溶液中 ,对凉粉草胶溶液性质的研究还较少见 。本
研究的目的在于计算凉粉草胶溶液在不同温度下
的线团交叠值 ,并推测其在稀溶液或半稀溶液中可
能的分子构象。
1　材料与方法
1. 1　材料与仪器
乌氏粘度计(NO. 36 , 毛细管内径 0. 6 ～ 0. 7
mm ,粘度计常数 0. 011 23 mm2 / s2),上海亚太技术
玻璃公司制造;凉粉草胶 ,购自福建 。
1. 2　4个参数的定义
在高分子溶液中 ,一般用以下参数对高分子的
分子构象进行预测:
C*为临界交叠浓度 ,是高分子溶液从无限稀逐
渐增加到相互碰撞的状态出现时高分子溶液的质
量浓度 ,是溶液稀释区到半稀释区的转折点;
C[ η]为线团交叠参数 ,是高分子在溶液中所占
据空间的程度 ;
C
*[ η]为临界线团交叠值 ,表示多糖分子链刚
好发生缠绕时对应的 C[ η] ,一般多糖分子链在溶液
中呈柔性构象时 ,刚好发生缠绕时对应的 C[ η]近似
等于 4;
ηsp =aCb ,指数 b定义为稀释区与半稀释区高
分子溶液的比粘度对浓度的双对数曲线线性回归
的斜率 ,其大小可以衡量高分子在溶液中构象的刚
柔性 。
1. 3　不同温度下凉粉草胶溶液的线团交叠值测定
及分子链构象的推测
将一定质量的凉粉草胶溶于去离子水中 ,以乌
氏粘度计在 20 、30 ℃及 40 ℃下测其比粘度 ,结果
如图 1 ～ 3所示 。凉粉草胶溶液的比粘度随浓度上
升而上升 ,且图形上有两个斜率不同的区域。二区
域的交点所对应的浓度称为临界交叠浓度(cri tical
concentration)。在转折点以前的区域称为稀释区
(dilute domain),此时由于溶液浓度极低 ,分子与分
子之间的相互作用并不显著 ,因此可由稀释区的斜
率求得特性粘度[ 6] 。转折点以后的区域称半稀释
区(semi - dilute domain)或缠绕区(entang led do-
main),此区由于分子与分子间的缠绕情形迅速增
加 ,斜率快速上升。再将该胶溶液在不同温度下所
得的比粘度与(质量浓度×特性粘度)取双对数作
图后 ,求得稀释区及缠绕区的斜率和该胶溶液的线
团交叠值(Coil ove rlap=临界交叠浓度 C* ×特性
粘度[ η] )。
图 1　凉粉草胶溶液在 20 ℃时的比粘度对质量浓度及
比粘度对(质量浓度×特性粘度)的双对数图
Fig. 1　Double log plot of Specif ic viscosity vs concentra-
tion or (concentration × intrinsic viscosity) for
MBG solutions at 20 ℃
图 2　凉粉草胶溶液在 30 ℃时的比粘度对质量浓度及
比粘度对(质量浓度×特性粘度)的双对数图
Fig. 2　Double log plot of Specif ic viscosity vs concentra-
tion or (concentration × intrinsic viscosity) for
MBG solutions at 30 ℃
图 3　凉粉草胶溶液在 40 ℃时的比粘度对质量浓度及
比粘度对(质量浓度×特性粘度)的双对数图
Fig. 3　Double log plot of Specif ic viscosity vs concentra-
tion or (concentration × intrinsic viscosity) for
MBG solutions at 40 ℃
94 食　品　与　生　物　技　术　学　报　　　　　　　　　　　　第 25卷　
2　结果与讨论
2. 1　不同温度下凉粉草胶溶液的线团交叠值的测
定
按 1. 3的方法 ,可以得到图 1 ～ 3。可以从上面
3个图中分别计算出特性粘度[ η] (dL /g),临界交叠
浓度 C*(g /dL),临界线圈交叠值 C*[ η] ,稀释区和
半稀释区的斜率 b ,见表 1。
表 1　温度对凉粉草胶溶液特性粘度及线团交叠参数的影
响
Tab. 1　Influence of temperature on intrinsic viscosity and coil
overlap parameter of MBG
温度 /
℃
[ η] /
(dL /g)
C* /
(g /dL)
线团交叠值
(C*[ η] )
斜 率
稀释区 半稀释区
20 1. 212 5 0. 92 1. 115 5 0. 545 5 0. 825 4
30 1. 256 1 0. 92 1. 155 6 0. 684 3 1. 172 1
40 1. 216 2 0. 92 1. 118 9 0. 717 0. 901
2. 2　凉粉草胶溶液中多糖分子链构象的预测
为了预测溶液中凉粉草胶多糖的分子构象 ,将
其线团交叠值和溶液半稀释区斜率分别与其他常
见多糖进行比较 ,见表 2 、3。
表 2　常见多糖胶的临界线团交叠值及其在溶液中分子链
构象的预测
Tab. 2 　Critical coil overlap parameter of common polysac-
charide gums and estimate of their chain conforma-
tion in solution
多 糖 临界线团交叠值 分子构象 参考文献
λ-卡拉胶 3. 0～ 4. 0 线团缠绕 [ 8]
高甘露糖海藻酸盐 3. 0～ 4. 0 线团缠绕 [ 8]
羧甲基直链淀粉 3. 0～ 4. 0 线团缠绕 [ 8]
黄原胶 3. 0～ 4. 0 线团缠绕 [ 8]
透明质酸盐 0. 8～ 2. 5 杆状结构 [ 8]
直链淀粉 0. 8～ 2. 5 杆状结构 [ 9]
刺槐豆胶 0. 8～ 2. 5 杆状结构 [ 10]
瓜尔豆胶 0. 8～ 2. 5 杆状结构 [ 11]
凉粉草胶 1. 13 杆状结构 本实验
　　从表 2可知 ,凉粉草胶的临界线团交叠值平均
为 1. 13 ,介于水中分子构象为杆状结构多糖的 0. 8
～ 2. 5之间 ,因此可以推测凉粉草胶在该溶剂体系
的分子构象为杆状结构;由表 3可知 ,凉粉草胶溶
液半稀释区的斜率比直链淀粉溶液的还小 ,而直链
淀粉在溶液中的分子构象为刚性杆状构象 ,因此可
以推测凉粉草胶在去离子水中的分子构象为刚性
杆状 ,这也进一步证明了前面由临界线团缠绕值推
测的凉粉草胶在去离子水中的分子构象呈刚性杆
状的结论[ 4 - 5] 。另外 ,凉粉草胶溶液的比粘度虽然
会因为温度上升而下降 ,但其特性粘度在所测的范
围内并未随温度的变化而有明显的改变 ,这可能是
由于温度虽然增加了分子的动能而使粘度下降 ,但
对分子的构象或水合半径却没有显著的影响 ,因而
不影响凉粉草胶溶液的特性粘度。这可能预示着
凉粉草胶的表观粘度对温度的敏感性不强[ 4 -5] 。
表 3　常见多糖胶溶液半稀释区的斜率
Tab. 3　Slope of semi-dilute domain of common polysaccha-
ride gum solutions
多糖胶 溶液浓缩区斜率 参考文献
海藻酸盐 3. 2～ 4. 1 [ 8] [ 12]
ι-卡拉胶 3. 2～ 3. 5 [ 13] [ 7]
糊精 2. 2～ 3. 6 [ 8]
刺槐豆胶 3. 6～ 3. 9 [ 11]
果胶 3. 3 [ 14]
黄原胶 3. 9～ 5. 0 [ 15]
瓜尔胶 3. 5～ 5. 1 [ 16] [ 17]
直链淀粉 1. 9 [ 9]
凉粉草胶 0. 8～ 1. 2 本实验
3　结　论
1)作者首次从高分子物理的角度 ,对凉粉草胶
溶液在不同温度下的线团交叠值进行了计算 ,并利
用该值对凉粉草胶多糖的分子链构象进行了推测 。
2)通过测定 20 、30 、40 ℃下凉粉草胶水溶液的
比粘度 ,计算得出凉粉草胶水溶液的平均临界线圈
交叠值为 1. 13 ,在常见多糖水溶液如直链淀粉 、刺
槐豆胶 、瓜尔豆胶的临界线圈交叠值 0. 8 ～ 2. 5 的
范围内;另外 ,计算出凉粉草胶水溶液半稀释区的
斜率在 0. 8 ～ 1. 2 ,低于直链淀粉水溶液的 1. 9。据
此两点 ,可初步推断凉粉草胶在水溶液中多糖分子
链的构象呈刚性杆状的结构 ,与直链淀粉多糖的分
子链构象相似 。
3)凉粉草胶溶液在此温度范围内的特性粘度
相差不大 ,预示在此温度范围内凉粉草胶的表观粘
度的稳定性较好。
95　第 6期 冯 涛等:凉粉草胶稀溶液的性质
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(责任编辑:秦和平 ,杨 萌)
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