全 文 ：食品与发酵工业 FOOD AND FERMENTAT ION IND USTRIES
46　 2007 Vol. 33 No. 2 (Total 230)
凉粉草胶的稳剪切流变学性质
冯　涛 ,顾正彪 ,金征宇
(江南大学食品学院 ,江苏无锡 , 214036)
摘　要　研究了凉粉草胶在不同质量浓度 、温度 、pH 、盐的种类及盐浓度和不同蔗糖浓度下的流体行为以及固
定剪切速率下的表观粘度随不同条件的变化情况。结果表明 ,凉粉草胶溶液在不同的条件下呈牛顿流体或假塑
性流体行为 , 在剪切速率 52. 8s - 1下 , 10 g /dL 凉粉草胶溶液的表观粘度随胶质量分数(1～ 20 g /dL)的增加而递
增 , 随温度(25 ～ 70℃)的升高而递减 ,随 pH(5 ～ 12)的变化则不具有单调性 , 随 NaCl(0 ～ 3. 0 g /dL)的添加而递
减 , 随 CaCl2(0～ 3. 0 g /dL)的添加则先减小后增大 ,随蔗糖(10 ～ 50 g /dL)的添加则递增。
关键词　凉粉草胶 , 稳剪切流变 ,牛顿流体 , 假塑性流体
第一作者:博士研究生(顾正彪为通讯作者)。
收稿日期:2006- 05- 29 , 改回日期:2006 - 08- 03
. 　　凉粉草(Mesona blumes )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. parui 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 ,
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] 。
凉粉草胶是一种典型的剪切致稀型的低粘度
胶[ 3] 。文中主要研究胶质量浓度 、温度 、pH 、盐及其
浓度和蔗糖对凉粉草胶溶液流变性质的影响 ,为凉粉
草胶在食品中的应用提供一定的依据。
1　实验部分
1. 1　材料和仪器
凉粉草胶:由福建武平下坝乡农户提供;81 - 2
型磁力恒温搅拌器:上海曹行无线电元件厂;
Brookfield DV Ⅱ+pro型粘度计:美国 Brookf ield公
司产品。
1. 2　测定方法
1. 2.1　胶质量浓度对凉粉草胶溶液流变性质的影响
分别配制质量浓度为 1 、2 、5 、10 、15 、20 g /dL 的
凉粉草胶溶液 ,采用 Brookfield LVDV Ⅱ+pro 型粘
度计小样承接器(small sample adaptor , SC4 - 18 号
转子)检测系统 , 以超级恒温水浴恒温于 25℃, 用
Rheocalc 32软件控制转子转速 , 使转子从 10r /m in
以 10r /min次的速度依次递增至 190r /min ,再由转
子转换系数(对 SC4 - 18号转子而言 ,系数为 1. 32)
将转速换算成剪切速率[ 4]后 ,以剪切速率对溶液粘度
作图[ 5] , (见图 1)。选取剪切速率为 52. 8s- 1时的各
质量浓度的 MBG 溶液粘度对质量浓度作图(见图
2)。
1. 2. 2　温度对凉粉草胶溶液流变性质的影响
配制质量浓度为 10g /dl的凉粉草胶溶液 ,分别
在 25 、30 、40 、45 、50 、56 、60 、65 、70℃测定其静态流变
性质[ 6] 。以剪切速率对胶溶液粘度作图(见图 3)。
选取剪切速率为 52. 8s - 1时的各温度下的 MBG 溶液
粘度对温度作图(见图 4)。再以 lgη(Pa s)对绝对
温度的倒数(1 /T)作图(见图 5)。
1. 2. 3 　pH 值对凉粉草胶溶液流变性质的影响
配制质量浓度为 10 g /dL 的凉粉草胶溶液 ,分别
在 pH 值 5. 0 、6. 0 、7. 0 、8. 0 、9. 5 、10. 0 、11. 0 、12. 0下
测定其静态流变性质[ 7] 。以剪切速率对胶溶液粘度
作图(见图 6)。选取剪切速率为 52. 8s - 1时的各 pH
下的 MBG溶液粘度对 pH 作图(见图 7)。
1. 2. 4 　盐对凉粉草胶溶液流变性质的影响
配制质量浓度为 10 g /dL 的凉粉草胶溶液 ,分别
测定 10 g /dL 凉粉草胶溶液在N aCl和CaCl2 添加量
为 0. 5 、1. 0 、2. 0 、3. 0g /dL 下的静态流变性质。以剪
切速率对胶溶液粘度作图(见图 8和图 9)。选取剪
切速率为 52. 8s- 1时的各盐浓度下的 MBG 溶液粘度
对盐浓度作图(见图 10)。
1. 2. 5 　糖对凉粉草胶溶液性质的影响
配制质量浓度为10 g /dL 的凉粉草胶溶液 ,分别测
定 10 g /dL凉粉草胶溶液在蔗糖添加量为10 、20 、30 、40、
DOI牶牨牥牣牨牫牴牴牭牤j牣cnki牣牨牨牠牨牳牥牪牤t s牣牪牥牥牱牣牥牪牣牥牨牥
研究报告
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50 g /dL时 ,剪切速率为 52. 8s-1的溶液粘度(见图 11)。
2　实验结果与讨论
2. 1　质量浓度对凉粉草胶溶液流变性质的影响
图 1　不同质量浓度 MBG 的粘度与剪切速率的曲线图
图 2　25℃剪切速率为 52. 8s - 1时 MBG质量浓度
与 MBG 溶液粘度的曲线图
　　由图 1可知 ,当凉粉草胶溶液的质量浓度为 2g /
dL或以下时 ,其粘度基本上不随剪切速率的变化而
变化 ,呈现出牛顿流体的流动特性 。当凉粉草胶溶液
的质量浓度为 5 g /dL 或以上时 ,其粘度随着剪切速
率的增加逐渐降低 ,表现出剪切变稀的假塑性 。但凉
粉草胶溶液的粘度即使是在质量浓度为 20 g /dL ,剪
切速率为 13. 2s- 1时 ,最大也只有 53. 5mPa s ,表明
凉粉草胶属于低粘度胶。
由图 2 可知 ,在相同的剪切速率下 ,凉粉草胶溶
液的粘度随着质量浓度的增加而增加。
2. 2 　温度对凉粉草胶溶液流变性质的影响
图 3 　不同温度下 10g /dL MBG 在不同剪切速率
下的粘度曲线图
　　由图 3 可以看出 , 在温度较高的条件下 , 10%
MBG 的流体行为越来越趋向于牛顿流体 ,而在温度
较低的条件下 ,其流体行为则趋向于假塑性流体。
图 4　剪切速率为 52. 8s - 1时温度对 10 g /dLMBG
溶液粘度的影响
图 4 则说明在温度逐渐升高的条件下 , MBG 溶
液的粘度逐渐降低 ,且降低的幅度较大。这是由于温
度升高 ,MBG分子的运动加剧 ,分子间的相互作用减
弱 ,分子流动阻力降低 ,因而粘度下降。
图 5　10%凉粉草胶溶液的粘度与
温度的关系曲线
流体的流动活化能反映了高聚物流动所需克服的
能量 ,一般来说 ,分子间相互作用越大 ,或分子链刚性
越强 ,则流动所需的活化能越高 ,这类高聚物的粘度对
温度有较大的敏感性。从图 5可知 ,凉粉草胶溶液粘
度和温度的关系符合 lgη=lgA+Ea /2. 303RT 的 Ar-
rhenius模型 ,即 lgη=- 4. 825+918. 2 /T ,由 918. 2=
Ea /2. 303R ,可计算出 Ea=2. 303×8. 314×918. 2=
17. 58kJ/mol ,也就是说 10g /dL 凉粉草胶溶液的流动
活化能为 17. 58kJ /mol。Michèle Marcot te[ 8] 计算了 1
g /dL 卡拉胶 , 1 g /dL 黄原胶 , 4 g /dL 淀粉 ,1 g /dL 果
胶 ,2 g /dL明胶在剪切速率 50s- 1下的流动活化能分
别为30. 3 、5. 74 、18. 7 、19.6 、19. 6 kJ /mol ,卡拉胶的 Ea
最大 ,说明卡拉胶的粘度受温度的影响最大 ,而 10 g /
dLMBG 的 Ea与 4 g /dL淀粉的接近 ,而远大于 1g /dL
黄原胶的 ,说明 10 g /dL MBG溶液的粘度随温度的变
化与4%淀粉的接近。
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2. 3 　pH对凉粉草胶溶液流变性质的影响
图 6　不同 pH 下 10g /dLMBG 在不同剪切速率
下的粘度曲线图
图 7　剪切速率为 52. 8s - 1时 pH 对 10 g /dLMBG
溶液粘度的影响
　　由图 6可知 ,pH 对 MBG 粘度的影响较大 ,但对
流体行为的影响较小 ,在所有 pH 范围内 MBG 溶液
都呈现为假塑性流体行为 。
由图 7可以看出 ,在所选择的 pH 范围内 ,pH 值
为 5. 0时 , 10g /dL MBG 溶液的粘度最大 ,而在 pH
为 6. 0时 ,10 g /dlM BG溶液的粘度最小 ,再增加 pH
值 ,10 g /dLMBG 溶液的粘度又会升高 ,在 pH9. 2到
pH10. 0之间又达到一个最大粘度 ,此后再增加 pH
值 ,10 g /dLMBG 溶液的粘度又会下降 。而当 pH <
5. 0时 , 10 g /dLMBG 溶液就会出现胶凝现象 。10
g /dLMBG 溶液本身的 pH 值为 9. 5 ,说明 MBG呈碱
性 ,这可能与 MBG 的提取工艺有关 ,当溶液 pH 调
节到酸性条件下时 , MBG 上的醛酸基团上的 Na+就
会被 H +置换出来 ,从而使得溶解度减少 ,导致粘度
下降 。但当溶解度继续减少到一定程度 , MBG 就会
从溶液中析出 ,产生交联 ,使得溶液的粘度升高 ,至于
在 pH=10时 , MBG 溶液的粘度最大 ,则可能是因为
此条件下 ,MBG的溶解程度最高 ,而继续增大 pH 则
可能引起 MBG 分子局部降解 ,造成体系粘度下降。
MBG 粘度随 pH 的变化与阿拉伯胶和瓜尔胶的比较
类似[ 9] 。
2. 4　盐对凉粉草胶溶液流变性质的影响
图 8　不同 NaCl浓度下 10g /dLM BG 溶液在不同
剪切速率下的流变曲线
　　由图 8可知 ,当 N aCl添加量逐渐增加时 , 10g /
dLMBG 溶液的粘度呈现逐渐下降的趋势 , 这说明
NaCl有降低 MBG 溶液粘度的性能 。当 NaCl 添加
到 3g /dL 时 ,10g /dLMBG 溶液表现为牛顿流体的流
变学行为。
图 9　不同 CaCl2 浓度下 10g /dLMBG溶液在不同剪
切速率下的流变曲线
由图 9可知 ,当 CaC l2 添加量逐渐增加时 ,10 g /
dLMBG 溶液的粘度呈现先降低再升高的趋势 ,这说
明 CaCl2 对 MBG 溶液粘度的影响比 N aCl要复杂 。
当 CaCl2 的添加量≤1g /dL 时 , MBG 溶液的粘度下
降显著 ,溶液也表现为近似于牛顿流体的流变学行
为 ,但当 CaCl2 的添加量≥2g /dL 时 ,MBG 溶液的粘
度显著增大 ,溶液的假塑性行为也越来越显著 。
图 10　剪切速率为 52. 8s - 1时不同浓度 NaCl、CaCl2 对
10 g /dLMBG 溶液粘度的影响
图 10直观地反映了 2种盐的添加对 10 g /dL 凉
粉草胶溶液粘度变化的影响 ,当盐的添加量≤1 g /dL
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时 ,CaCl2 比 NaCl更能降低 10 g /dL 凉粉草胶溶液
的粘度 ,而当盐的添加量≥2 g /dL 时 , CaC l2 使得 10
g /dL 凉粉草胶溶液的粘度显著增加 , NaC l使得 10
g /dL 凉粉草胶溶液的粘度继续下降 ,两者表现出对
凉粉草胶溶液的粘度截然不同的影响 。其原因可能
与 Ca2+在 10 g /dL 凉粉草胶溶液中的存在状态有
关 ,当 Ca2+浓度低于 0. 09 mo l /L 时 , Ca2+在溶液中
仍以离子状态存在 , 当 Ca2+浓度高于 0. 18 mol /L
时 ,由于 10 g /dLMBG自然 pH 都有 9. 5左右 ,此时
Ca
2+将沉淀 ,使得体系粘度变大 。
2. 5　糖对凉粉草胶溶液流变性质的影响
图 11　剪切速率为 52. 8s- 1时不同浓度蔗糖对 10 g /dL
MBG 溶液粘度的影响
由图 11 可以看出 ,蔗糖对 10 g /dL 凉粉草胶溶
液的粘度具有显著增加的影响。在食品体系中减少
水分活度的最常用方法就是用糖。当加入糖时 ,糖自
身的脱水作用使得体系内的水分活度降低 ,随着水分
活度降低 ,凉粉草胶分子的疏水作用显著增强 ,而凉
粉草胶分子与蔗糖分子之间的氢键结合也显著增强 ,
具有凝胶化的趋势 ,于是使得凉粉草胶 -蔗糖体系的
粘度显著增加[ 9] 。
3　结　论
(1)凉粉草胶(MBG)属低粘度胶 ,在质量浓度为
20 g /dL , 剪切速率为 13. 2s -1 时 , 最大也只有
53. 5mPa s ,在胶质量分数为 2g /dL 以下时 , MBG
溶液为牛顿流体 ,在 5 g /dL 以上时 MBG 溶液为剪
切变稀的假塑性流体 。
(2)在 60℃以上时 ,MBG 溶液为牛顿流体 ,60℃
以下为假塑性流体 ,且随温度升高粘度逐渐下降 ,
10g /dlM BG 溶液的流动活化能为 17. 58kJ /mol。
(3)pH 对 MBG 溶液粘度的影响较大 ,但对流体
行为的影响较小 ,在所选 pH 范围内 MBG 溶液都呈
现为假塑性流体行为 ,当 pH <5时 , MBG 溶液出现
胶凝现象 , pH =5时 , MBG 溶液的粘度最大 , pH =6
时 ,MBG溶液的粘度最小 ,此后 MBG 溶液的粘度随
pH 值的增大而增大直至 pH =10 ,随后其粘度又随
pH 增大而减小直至 pH =12。
(4)10 g /dL MBG 溶液的粘度随 NaCl的添加呈
现逐渐下降的趋势 ,当 NaC l添加到 3 g /dL 时 , 10g /
dL MBG溶液为牛顿流体 , 10 g /dL MBG 溶液的粘
度随 CaCl2 的添加呈现先降低再升高的趋势 , 当
CaCl2 的添加量 ≤1g /dL 时 , MBG 溶液的粘度下降
显著 ,溶液近似于牛顿流体 ,但当 CaCl2 的添加量≥2
g /dL 时 ,MBG 溶液的粘度显著增大 ,MBG 溶液为假
塑性流体;蔗糖对 10 g /dLMBG 溶液的粘度具有显
著增加的影响。
参 考 文 献
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食品与发酵工业 FOOD AND FERMENTAT ION IND USTRIES
50　 2007 Vol. 33 No. 2 (Total 230)
Steady Shear Rheology of Mesona blumes Gum
Feng T ao ,Gu Zhengbiao , Jin Zhengyu
(Schoo l o f Food Science and Techno lo gy , Southern Yang tze Univ ersity , Wux i 214036 , China)
ABSTRACT　The flow behavior and apparent visco sity at a certain shear ra te of MBG was studied under di f-
ferent gum mass concentration , dif ferent tempe ratures , different sal t and di fferent salt concentration , dif fer-
ent suga r concentration. It w as suggested that MBG looked like a New tonian fluid o r a pseudo-plastic fluid
under dif ferent condit ions , and under the shear rate of 52. 8s- 1 , apparent visco sities o f MBG increased w ith
the increase of gum mass concentration (1 ～ 20g /dL), decreased w ith the increase of temperatures(25 ～
70℃), but didnt changed monotonously w ith pH(5 ～ 12), decreased w i th the increase of NaCl(0 ～ 3. 0g /
dL), decreased fi rst ly and then increased wi th the increase o f CaCl2(0 ～ 3. 0g /dL), increased wi th the in-
crease of sugar(10 ～ 50g /dL).
Key words　Mesona blumes gum , steady shear rheolog y , New tonian f luid , pseudo-plastic f luid
　市场动态
　
2006年我国茶叶出口状况简析
2006 年是我茶叶出口跌宕起伏的一年 , 经历了日本 、欧盟修订提高茶叶农残检测标准 、人民币升值及生产成本大
幅提高等多方不利因素 , 2006 年我国茶叶出口量仍达到了 28. 7 万 t , 同比持平略微上升 , 出口金额 5. 47 亿美元 , 同比增长
12. 98%,是我茶叶出口历史上首次突破 5 亿美元大关 , 均价同比增长 13%。茶叶出口成为商务部重点监测的主要农产品 ,确
定了在农产品贸易中的重要地位。
绿茶:2006 年我国绿茶出口达 110 个国家和地区 , 出口量 21. 9 万 t , 金额 3. 9 亿美元 ,同比分别增长 6. 1%、18. 0%。对北
非 、西非 、独联体和欧盟市场绿茶出口继续保持增势;对美国 、利比亚 、俄罗斯 、德国 、喀麦隆 、贝宁 、马里 、多哥 、英国等国家绿茶
出口呈现大幅上升;对日本 、塞内加尔 、巴基斯坦 、土库曼斯坦和香港绿茶出口下降幅度较大。
红茶:2006 年我国红茶出口 3. 15万 t , 同比下降 12. 0%,出口金额 4245 万美元 , 同比增长6. 3%。对香港 、印度 、德国 、蒙古
出口数量大幅上升 , 对美国 、巴基斯坦 、波兰 、荷兰 、肯尼亚 、缅甸呈大幅下降。
乌龙茶:2006 年我国乌龙茶出口 2. 1 万 t ,出口金额5 188 万美元 , 同比分别增长 11. 8%和15%。 2006年 6 月 ,日本实施肯
定列表制度后 , 加大了乌龙茶出口企业经营风险 , 增加了检验成本 , 延长了供货周期 , 给企业增添了较多麻烦。从 2006 年 9 月
份开始 , 由于日本市场对乌龙茶存在客观需求 , 对日乌龙茶出口开始回升。 2006 年 , 对日乌龙茶出口 1. 5 万 t , 金额 3 535 万美
元 , 同比分别增长 10. 2%和 9. 3%。
花茶:2006 年我国花茶出口 8 133t , 出口金额 2 947 万美元 , 同比分别下降 58. 0%和 38. 3%。对日本 、香港 、美国 、俄罗斯
和斯里兰卡出口均出现大幅下降。花茶大幅下降主要原因:一是日本 、欧盟茶叶农残检测标准提高后 , 虽我茶叶企业加强了茶
叶基地的建设和农药的管理 ,但其管理水平和基地建设未能及时跟上步伐;二是花茶在国际市场的宣传和炒作不够 , 未能激起
国外消费者的消费热情 , 部分国家的花茶消费者转向了其它茶类或饮料。
普洱茶:2006 年我国普洱茶出口 7 158t ,出口金额 3 291 万美元 ,同比分别增长 12. 8%和 59. 3%, 平均单价上升 41. 3%。
国内形成普洱茶消费热后 , 带动了普洱茶出口 , 导致内销价格持续升高 , 原料价格持续上涨。普洱茶出口主要集中在周边国家
和地区。
俄罗斯是世界主要茶叶消费国和进口国 ,年进口茶叶 17 万 t。 2006 年俄罗斯进口我国茶叶 1. 66 万 t ,金额 2 705 万美元 ,
同比分别上涨 11. 4%和 31. 7%。其中 ,进口我国绿茶 7 694t , 金额 1471 万美元 , 同比增长 33. 2%和 46. 3%。但该地区茶叶消
费者总体对我国茶叶缺乏感性认识 ,我国茶叶的声誉远远低于斯里兰卡 、印度的产品。
摩洛哥是中国茶叶出口第一大市场 ,也是中国绿茶出口传统市场 , 2006 年我国对摩洛哥出口绿茶 5. 65 万 t , 金额 1. 09 亿
美元 , 同比分别增长 7. 7%和 11. 1%,显示了该市场的稳定对我国绿茶产业发展的重要性。据外商和我国企业反映 , 我国对摩
茶叶出口存在严重的品质下降问题 ,已威胁到该市场的稳定和持续发展 , 茶叶分会拟通过各种手段 , 加强对眉茶 、珠茶出口品质
的协调和管理 , 维护摩茶叶市场稳定和发展是分会工作的首要。
近年来 , 美国茶叶消费者青睐于绿茶和特种茶。 2006 年我国对美国茶叶出口量 1. 88 万 t , 金额 3 538 万美元 , 同比分别增
长 2. 9%和 19. 9%。其中 ,绿茶出口 1万 t ,金额 1 770 万美元 ,同比分别增长 33. 4%和 52. 7%;红茶出口 7 461t , 同比下降 11.
5%,金额 966 万美元 , 同比上升 15. 2%;花茶出口 842t , 金额 603万美元 ,同比分别下降 58. 2%和 29. 5%;乌龙茶出口 303t ,金
额 149 万美元 , 同比分别上升 54. 6%和 134. 8%。
2006年我国对欧盟 25 国茶叶出口 1. 76 万 t , 金额 4 514 万美元 , 同比分别增长 9. 3%和 33. 8%。虽然欧盟对茶叶进口农
残检验越来越苛刻 , 但我国企业经过多年努力 , 积极采取有效的应对措施 , 已逐步适应欧盟标准要求 , 使输欧茶叶开始止跌回
升。我国对欧盟茶叶出口有着较大的发展空间和潜力 ,只要我企业措施应对得当 , 我国对欧茶叶出口将呈快速增长态势。