黄原胶是由D-葡萄糖、D-甘露糖、D-葡萄糖醛酸、丙酮酸和乙酸组成的“五糖重复单元”的一种微生物胞外杂多糖。一般是以野油菜黄单胞菌为生产菌^[1]。黄原胶在较低温度时以双螺旋结构存在，在高温时以无序链存在^[2]。为克服黄原胶的质脆、易碎等缺点可以在分子网络中引入一种特定的聚合物，通过互穿网络将两种聚合物交织在交联网络中^[3]。比如说通过与其他胶的协同增效作用，从而改善黄原胶的力学性能^[4]。

魔芋胶是由D-葡萄糖和D-甘露糖以约1:1.6的摩尔比，由β-1,4糖苷键连接而成的一种非离子型的多糖，是天然高分子，具有高吸水性、高膨胀性、凝胶性等，低脂肪、低能量的水溶性膳食纤维，对调节营养膳食平衡具有重要的作用^[5]。利用黄原胶与魔芋胶的协同增效作用，黄原胶能够大大改善魔芋胶的性质^[6]。

黄原胶与魔芋胶在一定条件下具有强烈的协同增效作用^[7]，这是多糖之间的相互作用的结果，在本课题组的前期工作中已得到证实^[8]。黄原胶/魔芋胶复配胶可改善夸克干酪品质^[9]、肉丸品质^[10]、花生乳稳定性^[11]；魔芋胶和黄原胶的复配胶是药物中小分子的扩散给药系统的主要成分^[12]。所以利用这种相互作用可以拓宽多糖产品的应用范围，有利于推动我国多糖产业的发展。本研究将地毯草黄单胞菌产的黄原胶与魔芋胶进行复配，并对黄原胶/魔芋胶复配胶的流变性进行研究，为拓宽功能多糖产品的应用范围，以期为黄原胶在生产实践中的应用提供理论依据。

黄原胶(醇沉法提取自地毯草黄单胞菌Xanthomonas axonopodis FJAT-10151的胞外多糖^[13])；魔芋胶(河南天祥食品添加剂有限公司)；盐酸(北京化工厂，分析纯)；氢氧化钠(国药集团化学试剂有限公司，分析纯)；氯化钾(天津市瑞金特化学品有限公司，分析纯)。

黏度计(上海方瑞仪器有限公司NDJ-8S)；85-2恒温磁力搅拌器(国华电器有限公司)；酸度计PB-10(赛多利斯科学仪器有限公司)。

配制m(黄原胶):m(魔芋胶)=9:1、8:2、7:3、6:4、5:5、4:6、3:7、2:8、1:9不同复配比的0.5%黄原胶/魔芋胶复配胶溶液，在磁力搅拌器上60℃恒温搅拌30 min，后降至室温。用NDJ-8S型黏度计在60 r·min^-1下测定其黏度变化。

选择最优复配比，如1.2.1方法探讨质量分数(0.05%、0.1%、0.3%、0.5%、0.8%和1.0%)、剪切速率(1.5，3.0，6.0，12.0，30.0，60.0 r·min^-1)、加热温度(20、30、40、50、60、70、80、90、100℃)、加热时间(30、60、90、120、150 min)、pH值(3.0、5.0、7.0、9.0、11.0)、KCl浓度(0.01、0.05、0.10、0.20、0.40、0.80 mol·L^-1)的影响。

根据公式

两边取对数，得

其中，

黏度计测定黄原胶/魔芋胶复配胶在不同转速下的黏度，根据公式(2)得到K和n。

式中：τ为剪切速率/mPa；γ为剪切速率/min^-1；K为稠度系数；n为流体指数。

配制0.5%的黄原胶/魔芋胶复配胶[m(黄原胶):m(魔芋胶)=4:6]溶液，在磁力搅拌器上60℃恒温搅拌30 min，分别置于冷藏室(4℃)、冷冻室(-20℃)24 h 后，取出解冻至室温。用NDJ-8S型黏度计在60 r·min^-1 下分别测定其冷藏、冷冻前后黏度变化。

黄原胶和魔芋胶之间存在着良好的协同增效作用，以不同比例混合配成0.5%质量分数的水溶液，其黏度变化如图 1所示，当黄原胶/魔芋胶复配比为4:6时，其黏度达到最大值454.337 Pa·s，说明在黄原胶与魔芋胶的比例为4:6时，协同增效作用最大，这种性能既减少胶的使用量又达到了增黏的效果。

图1(Figure 1)

图 1 黄原胶/魔芋胶复配胶溶液黏度随复配比对的变化 Fig. 1 Viscosity of pastes made from xanthan/konjac gum mixtures of varied mixing ratios

黄原胶/魔芋胶复配胶溶液的黏度随着质量分数的增大而增大，如图 2所示，黄原胶/魔芋胶复配胶溶液质量分数从0.05%增大到1.0%时，黏度由1.6×10^-3 Pa·s增大到0.729 Pa·s，增大了45 462.5%；以黄原胶/魔芋胶复配胶溶液的质量分数的对数值为横坐标，黏度的对数为纵坐标，它们之间的线性方程为y=1.819x-0.2919，r=0.9444，n=6。

图2(Figure 2)

图 2 黄原胶/魔芋胶复配胶溶液黏度随质量分数的变化 Fig. 2 Viscosity of pastes made from xanthan/konjac gum mixturewith varied concentrations in slurry

黄原胶/魔芋胶复配胶溶液的黏度与切变速度成反比，即随着切变速度的增加溶液的黏度明显降低，如图 3所示，当剪切速率从0.3 r·min^-1增大到60 r·min^-1时，黏度由773.612 Pa·s降低到8.727 Pa·s，降低了99%，以黄原胶/魔芋胶复配胶溶液测定的剪切速率的对数值为横坐标，黏度的对数值为纵坐标，其线性回归方程为y=-0.822x+2.421，r=0.9990，n=8。即黄原胶/魔芋胶复配胶溶液为“非牛顿流体”溶液，具有“假塑性”。

图3(Figure 3)

图 3 黄原胶/魔芋胶复配胶溶液黏度随剪切速率的变化 Fig. 3 Non-Newtonian viscosity at varied shear rates on pastes made from xanthan/konjac gum mixture

根据测定不同转速时的黏度，以lnγ为横坐标，lnτ为纵坐标，如图 4所示，得到线性方程式：lnτ=-0.822lnγ+9.118，根据公式(2)计算得到稠度系数K=9117，流体指数n=-0.822。

图4(Figure 4)

图 4 黄原胶/魔芋胶复配胶的假塑性流体参数 Fig. 4 Pseudoplasticity of pastes of xanthan/konjac gum mixtures

黄原胶/魔芋胶复配胶溶液的黏度与加热温度的相关性如图 5所示，当加热温度 <60℃时，黏度随加热温度的升高而升高，加热温度为60℃时，黏度达到最大值，为1 674.323 Pa·s；当加热温度从60℃提高到100℃时，黏度由1 674.323 Pa·s降低到756.552 Pa·s，降低了55%。

图5(Figure 5)

图 5 黄原胶/魔芋胶复配胶溶液黏度随加热温度的变化 Fig. 5 Viscosity of pastes made from xanthan/konjac gum mixtures by heating slurry at varied temperatures

黄原胶/魔芋胶复配胶溶液的加热时间对黏度的影响如图 6所示，当加热时间在150 min内，其黏度随加热时间的增加而降低，由7.228 Pa·s降低到0.093 Pa·s，降低了99%。得到S曲线拟合Vis.=0.07565+(7.37232-0.07565)/{(1+exp[(t-66.55111)/9.36645)]}，r=0.9999。

图6(Figure 6)

图 6 黄原胶/魔芋胶复配胶溶液黏度随加热时间的变化 Fig. 6 Viscosity of pastes made from xanthan/konjac gum mixtures by heating slurry for varied length of time

黄原胶/魔芋胶复配胶溶液的黏度随着不同pH值的变化有所变化，如图 7所示，黄原胶/魔芋胶复配胶溶液在酸性和碱性条件下的黏度都较小，进行高斯拟合后得到方程Vis.=0.34932+{15.28263/[1.16481×sqrt(PI/2)]}×exp{-2×[(pH-7.9705)/1.16481]^2}，r=0.9957，当pH值为8.0时，其黏度达到最大值。

图7(Figure 7)

图 7 黄原胶/魔芋胶复配胶溶液黏度随pH值的变化 Fig. 7 Viscosity of pastes made from xanthan/konjac gum mixture at varied pHs

黄原胶/魔芋胶复配胶溶液的冻融处理对黏度的影响如图 8所示，冷藏处理使黄原胶/魔芋胶复配胶溶液的黏度由6.481 Pa·s降低到4.033 Pa·s，降低了38%，冷冻处理使黄原胶/魔芋胶复配胶溶液的黏度由7.228 Pa·s减小到0.436 Pa·s。说明冻融处理对黄原胶/魔芋胶复配胶的影响较大。

图8(Figure 8)

图 8 黄原胶/魔芋胶复配胶溶液黏度随冻融处理的变化 Fig. 8 Viscosity of paste made from xanthan/konjac gum mixture after freezing-thaw cycle

KCl浓度对黄原胶/魔芋胶复配胶溶液黏度的影响如图 9所示，随着KCl浓度的增加先增大后降低，在0.05 mol·L^-1浓度时达到最大值。

图9(Figure 9)

图 9 黄原胶/魔芋胶复配胶溶液黏度随KCl浓度的变化 Fig. 9 Viscosity of pastes made from xanthan/konjac gum mixture with additions of potassium chloride

本研究采用产自地毯草黄单胞菌的黄原胶与魔芋胶进行复配来改善黄原胶的流变性，因为不同的菌株、不同的发酵条件提取的黄原胶会有所偏差，通过试验，确定了黄原胶与魔芋胶的最佳复配比例为4:6，此时的协同增效作用最大，0.5%黄原胶/魔芋胶复配胶在60℃加热30 min时黏度为454.337 Pa·s，是王元兰等^[15]研究结果15 Pa·s (最佳配比3:2)的30倍；是陈志行等^[16]研究结果9.739 Pa·s (最佳配比4:1)的47倍；何东保等^[17]的研究结果1.62 Pa·s (最佳配比7:3)的280倍。

黄原胶与魔芋胶在4:6的最佳复配比下，黏度随浓度的增大而增大，其复合胶在弱碱性(pH 8.0)条件下有最强的协同作用。黄原胶/魔芋胶复配胶在室温下呈固态，但加热后会呈半固态或液态，冷却后又呈固态，所以该黄原胶/魔芋胶复配胶为热可逆性凝胶，这与李秋瑾等^[18]的研究一致。

黄原胶在水溶液中存在2种构象：螺旋型和不定型。随溶解时的温度的增高从螺旋型向不定型转变，改变了其与魔芋胶的胶连方式和程度，从而使溶液黏度发生改变。加热时间的长短和加热温度的大小影响其分子链解开的程度^[19]。黄原胶与魔芋胶有显著的协同增效作用，主要是因为黄原胶分子的双螺旋结构容易和魔芋胶中的β-1,4糖苷键发生嵌合作用^[20]；黄原胶的羧基能与魔芋胶形成分子间氢键^[17]。

在KCl浓度对黄原胶/魔芋胶复配胶的黏度影响方面，可以看出在添加较低浓度的KCl可使黏度略微降低，这主要是分子间电荷力的降低造成的，添加一定浓度的KCl时，由于增加了分子间的胶连程度，所以其黏度较大。当浓度足够高时，他们中和了黄原胶侧链上的排斥电荷，从而使得分子链变得柔顺，黏度下降^[19]。

黄原胶/魔芋胶复配胶的流体指数小于1，所以为假塑性流体。其稠度系数为9117，约是5 g·L^-1的黄原胶的489.65^[14]的19倍，约是30 g·L^-1的黄原胶的436.74^[21]的21倍。