带你一起了解黄原胶粘度测定

一、黄原胶简介

微生物多糖是微生物（真菌、细菌、蓝藻等）在生长过程中分泌的保护微生物免受外界伤害的多糖类物质。微生物多糖以胞壁多糖、胞内多糖、胞外多糖三种形式存在。黄原胶（Xanthan gum）是指：黄单胞菌（Xanthomonas campestris）以葡萄糖、玉米淀粉、蔗糖等碳水化合物为碳源，以豆粉为氮源，经生物发酵和精炼提取生产得到的一种用途广泛，水溶性的高粘度胞外多糖。黄原胶分子的*结构，使其拥有优异的流变特性，具有良好的增粘性、耐酸碱、假塑性和耐高温性，能耐高浓度的盐，具有乳化和悬浮的性能，作为稳定剂、增稠剂、乳化剂、悬浮剂、润滑剂、成膜剂和粘合剂等，广泛在食品、医药、石油、纺织、铸造、化工等20多个行业应用，是目前拥有大生产规模和极广泛用途的生物多糖。

二、粘度测定及流变学研究的意义

黄原胶通常作为辅料添加至其他产品中，其主要作用是调节产品粘度，提高产品稳定性及使用性能。粘度是衡量黄原胶产品理化性质和使用性能的重要指标，在不同应用行业和领域，对黄原胶产品的粘度要求有所不同。黄原胶产品的最终粘度与制备过程中黄原胶产率和纯度密切相关：研究表明，在菌种选育阶段，通过诱变选育可获得相对于原生菌种更高的黄原胶产率；发酵阶段，通过优化发酵工艺，改进培养基中碳源、氮源的种类及浓度，无机盐的组分及含量等条件，可显著提高发酵液的粘度和黄原胶产量；发酵液纯化阶段，盐-醇沉淀法较醇沉淀法可显著提高黄原胶的沉淀分离效率，获得更高的产品纯度。黄原胶产品的使用过程中，黄原胶的浓度、溶液pH值、矿化度以及温度等条件会对黄原胶溶液的表观粘度和流变学特性产生不同的影响。因此，针对不同行业的应用需求，可以通过生产工艺的优化，使用条件的控制等，以获得适宜的粘度及流变学特性。

三、黄原胶粘度测定

使用DV2T标准粘度计配套SSA小量样品适配器（如图1所示）测量一种黄原胶在不同浓度及不同剪切条件下的粘度变化情况。TC-650 AP水浴循环系统用于控制样品温度（测试温度为25℃），Rheocalc T软件连接主机，进行程序编辑及数据采集，绘制粘度变化曲线。分别吸取一定量的浓度为0.4%、0.6%、0.8%和1.0%的黄原胶溶液于SSA的样品杯中，将转子缓慢浸没至样品中，然后连接粘度计主机和TC-650 AP水浴循环系统。在Rheocalc T 软件上编辑测试程序，设置转子转速梯度为10-60RPM，待样品温度稳定后开始测量。根据图2的测试结果可知，在相同的剪切速率下，黄原胶溶液的粘度随着溶液浓度的增加而显著上升。在浓度一定时，溶液的粘度随着剪切速率的上升而下降，呈现假塑性流体特性；随着溶液浓度的增加，剪切速率对溶液粘度的影响越大，剪切变稀的现象也越明显。黄原胶是生物高聚物，其多糖分子间通过氢键、静电引力等作用形成有序体系，彼此之间相互纠结，因而对流动产生很大的粘性阻力，随着剪切力的增大，会使流动的缠结点解散，聚合结构状态解聚变为无规则线团状态使粘度快速下降，表现出剪切变稀的假塑性现象。

SSA测试所需样品体积仅为2-16mL（具体的样品量与所使用的转子型号相关），可有效节约测试成本，提升测试效率；SSA使用同轴圆柱型转子及配套的样品杯，可以计算剪切率和剪切应力，得到绝对粘度；TC系列循环水浴系统的控温精度最高可达0.01℃，为粘度测试提供准确及稳定的温度条件。

四、应用概述

作为粘度计/流变仪生产商之一，我司一直致力于为广大用户提供质量稳定可靠，测量精确度高，测量重复性好的产品。我司粘度计的测量精度可以达到全量程测量范围的±1%，重复性可以达到±0.2%。针对不同行业的粘度测试需求，提供个性化的解决方案，适应各种行业用户的分析需求。黄原胶溶液是典型的非牛顿流体，具有剪切变稀的流变学特性。黄原胶所处的外部环境（pH、溶解试剂、矿化度等）对其流变学性质有重要影响。对于黄原胶溶液的流变学性质及其应用的研究，可以使用更为先进的流变仪。RST 流变仪可以进行全面的流变学测试，在质量控制和研发领域均可进行的流变分析。RST系列流变仪具有控制剪切率和剪切应力两种模式，尤其适合于测量非牛顿流体在稳态流动下的粘度、流变曲线等特性。另外，它还可以测量非稳态剪切流动和蠕变状态下的粘弹性、屈服应力以及触变性等流变特性。