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帶你一起了解黃原膠粘度測定
閱讀：2218 發(fā)布時(shí)間：2021-12-2一、黃原膠簡介
微生物多糖是微生物（真菌、細(xì)菌、藍(lán)藻等）在生長過程中分泌的保護(hù)微生物免受外界傷害的多糖類物質(zhì)。微生物多糖以胞壁多糖、胞內(nèi)多糖、胞外多糖三種形式存在。黃原膠（Xanthan gum）是指：黃單胞菌（Xanthomonas campestris）以葡萄糖、玉米淀粉、蔗糖等碳水化合物為碳源，以豆粉為氮源，經(jīng)生物發(fā)酵和精煉提取生產(chǎn)得到的一種用途廣泛，水溶性的高粘度胞外多糖。黃原膠分子的*結(jié)構(gòu)，使其擁有優(yōu)異的流變特性，具有良好的增粘性、耐酸堿、假塑性和耐高溫性，能耐高濃度的鹽，具有乳化和懸浮的性能，作為穩(wěn)定劑、增稠劑、乳化劑、懸浮劑、潤滑劑、成膜劑和粘合劑等，廣泛在食品、醫(yī)藥、石油、紡織、鑄造、化工等20多個(gè)行業(yè)應(yīng)用，是目前擁有大生產(chǎn)規(guī)模和極廣泛用途的生物多糖。
二、粘度測定及流變學(xué)研究的意義
黃原膠通常作為輔料添加至其他產(chǎn)品中，其主要作用是調(diào)節(jié)產(chǎn)品粘度，提高產(chǎn)品穩(wěn)定性及使用性能。粘度是衡量黃原膠產(chǎn)品理化性質(zhì)和使用性能的重要指標(biāo)，在不同應(yīng)用行業(yè)和領(lǐng)域，對(duì)黃原膠產(chǎn)品的粘度要求有所不同。黃原膠產(chǎn)品的最終粘度與制備過程中黃原膠產(chǎn)率和純度密切相關(guān)：研究表明，在菌種選育階段，通過誘變選育可獲得相對(duì)于原生菌種更高的黃原膠產(chǎn)率；發(fā)酵階段，通過優(yōu)化發(fā)酵工藝，改進(jìn)培養(yǎng)基中碳源、氮源的種類及濃度，無機(jī)鹽的組分及含量等條件，可顯著提高發(fā)酵液的粘度和黃原膠產(chǎn)量；發(fā)酵液純化階段，鹽-醇沉淀法較醇沉淀法可顯著提高黃原膠的沉淀分離效率，獲得更高的產(chǎn)品純度。黃原膠產(chǎn)品的使用過程中，黃原膠的濃度、溶液pH值、礦化度以及溫度等條件會(huì)對(duì)黃原膠溶液的表觀粘度和流變學(xué)特性產(chǎn)生不同的影響。因此，針對(duì)不同行業(yè)的應(yīng)用需求，可以通過生產(chǎn)工藝的優(yōu)化，使用條件的控制等，以獲得適宜的粘度及流變學(xué)特性。
三、黃原膠粘度測定
使用DV2T標(biāo)準(zhǔn)粘度計(jì)配套SSA小量樣品適配器（如圖1所示）測量一種黃原膠在不同濃度及不同剪切條件下的粘度變化情況。TC-650 AP水浴循環(huán)系統(tǒng)用于控制樣品溫度（測試溫度為25℃），Rheocalc T軟件連接主機(jī)，進(jìn)行程序編輯及數(shù)據(jù)采集，繪制粘度變化曲線。分別吸取一定量的濃度為0.4%、0.6%、0.8%和1.0%的黃原膠溶液于SSA的樣品杯中，將轉(zhuǎn)子緩慢浸沒至樣品中，然后連接粘度計(jì)主機(jī)和TC-650 AP水浴循環(huán)系統(tǒng)。在Rheocalc T 軟件上編輯測試程序，設(shè)置轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速梯度為10-60RPM，待樣品溫度穩(wěn)定后開始測量。根據(jù)圖2的測試結(jié)果可知，在相同的剪切速率下，黃原膠溶液的粘度隨著溶液濃度的增加而顯著上升。在濃度一定時(shí)，溶液的粘度隨著剪切速率的上升而下降，呈現(xiàn)假塑性流體特性；隨著溶液濃度的增加，剪切速率對(duì)溶液粘度的影響越大，剪切變稀的現(xiàn)象也越明顯。黃原膠是生物高聚物，其多糖分子間通過氫鍵、靜電引力等作用形成有序體系，彼此之間相互糾結(jié)，因而對(duì)流動(dòng)產(chǎn)生很大的粘性阻力，隨著剪切力的增大，會(huì)使流動(dòng)的纏結(jié)點(diǎn)解散，聚合結(jié)構(gòu)狀態(tài)解聚變?yōu)闊o規(guī)則線團(tuán)狀態(tài)使粘度快速下降，表現(xiàn)出剪切變稀的假塑性現(xiàn)象。
SSA測試所需樣品體積僅為2-16mL（具體的樣品量與所使用的轉(zhuǎn)子型號(hào)相關(guān)），可有效節(jié)約測試成本，提升測試效率；SSA使用同軸圓柱型轉(zhuǎn)子及配套的樣品杯，可以計(jì)算剪切率和剪切應(yīng)力，得到絕對(duì)粘度；TC系列循環(huán)水浴系統(tǒng)的控溫精度最高可達(dá)0.01℃，為粘度測試提供準(zhǔn)確及穩(wěn)定的溫度條件。
四、應(yīng)用概述
作為粘度計(jì)/流變儀生產(chǎn)商之一，我司一直致力于為廣大用戶提供質(zhì)量穩(wěn)定可靠，測量精確度高，測量重復(fù)性好的產(chǎn)品。我司粘度計(jì)的測量精度可以達(dá)到全量程測量范圍的±1%，重復(fù)性可以達(dá)到±0.2%。針對(duì)不同行業(yè)的粘度測試需求，提供個(gè)性化的解決方案，適應(yīng)各種行業(yè)用戶的分析需求。黃原膠溶液是典型的非牛頓流體，具有剪切變稀的流變學(xué)特性。黃原膠所處的外部環(huán)境（pH、溶解試劑、礦化度等）對(duì)其流變學(xué)性質(zhì)有重要影響。對(duì)于黃原膠溶液的流變學(xué)性質(zhì)及其應(yīng)用的研究，可以使用更為先進(jìn)的流變儀。RST 流變儀可以進(jìn)行全面的流變學(xué)測試，在質(zhì)量控制和研發(fā)領(lǐng)域均可進(jìn)行的流變分析。RST系列流變儀具有控制剪切率和剪切應(yīng)力兩種模式，尤其適合于測量非牛頓流體在穩(wěn)態(tài)流動(dòng)下的粘度、流變曲線等特性。另外，它還可以測量非穩(wěn)態(tài)剪切流動(dòng)和蠕變狀態(tài)下的粘彈性、屈服應(yīng)力以及觸變性等流變特性。