Sgrùdadh air giùlan reul-eòlasach konjac glucomannan agus siostam todhar hydroxypropyl methylcellulose

Chaidh an siostam toinnte de konjac glucomannan (KGM) agus hydroxypropyl methylcellulose (HPMC) a ghabhail mar an nì rannsachaidh, agus chaidh na deuchainnean rùsgaidh seasmhach, tricead agus sguabadh teòthachd a dhèanamh air an t-siostam toinnte le reometer rothlach. Chaidh mion-sgrùdadh a dhèanamh air buaidh bloigh mòr fuasglaidh agus co-mheas toinnte air slaodachd agus feartan reul-eòlais siostam toinnte KGM/HPMC. Tha na co-dhùnaidhean a’ sealltainn gur e lionn neo-Newtonian a th’ anns an t-siostam toinnte KGM/HPMC, agus tha an àrdachadh ann am bloigh mòr agus susbaint KGM an t-siostaim a’ lughdachadh fluidity an fhuasglaidh toinnte agus a’ meudachadh slaodachd. Anns an stàit sol, tha slabhraidhean moileciuil KGM agus HPMC a’ cruthachadh structar nas toinnte tro eadar-obrachaidhean hydrophobic. Tha àrdachadh bloigh tomad an t-siostaim agus susbaint KGM cuideachail airson seasmhachd an structair a chumail suas. Anns an t-siostam bloigh tomad ìosal, tha àrdachadh ann an susbaint KGM na bhuannachd do chruthachadh gels thermotropic; fhad ‘s a tha e anns an t-siostam bloigh tomad àrd, tha àrdachadh ann an susbaint HPMC a’ toirt taic do chruthachadh gels thermotropic.

Prìomh fhaclan:konjac glucomannan; hydroxypropyl methylcellulose; cumadh; giùlan reul-eòlais

Tha polysaccharides nàdurrach air an cleachdadh gu farsaing ann an gnìomhachas a’ bhidhe air sgàth na feartan tiughachaidh, emulsifying agus gelling aca. Tha Konjac glucomannan (KGM) na polysaccharide planntrais nàdarra, air a dhèanamh suas deβ-D-glucose agusβ-D-mannose ann an co-mheas de 1.6: 1, tha an dà cheangal leβ-1,4 bannan glycosidic, anns an C- Tha tomhas beag de acetyl aig suidheachadh 6 (timcheall air 1 acetyl airson gach fuigheall 17). Ach, tha slaodachd àrd agus droch fhileantachd fuasgladh uisgeach KGM a’ cuingealachadh an cleachdadh ann an cinneasachadh. Tha hydroxypropyl methylcellulose (HPMC) na ether propylene glycol de methylcellulose, a bhuineas do ether ceallalose neo-ionic. Tha HPMC a’ dèanamh film, solubhail ann an uisge, agus ath-nuadhachail. Tha slaodachd ìosal agus neart gel aig HPMC aig teòthachd ìosal, agus coileanadh giollachd gu math ìosal, ach faodaidh iad gel coltach ri solid a chruthachadh aig teòthachd àrd, feumar uimhir de phròiseasan cinneasachaidh a dhèanamh aig teòthachd àrd, agus mar thoradh air sin bidh caitheamh lùtha cinneasachaidh àrd. Tha cosgaisean toraidh àrd. Tha an litreachas a’ sealltainn gum faod an aonad mannose neo-stèidhichte air an t-sèine moileciuil KGM a bhith na roinn ceangail hydrophobic le tar-cheangal lag leis a’ bhuidheann hydrophobic air slabhraidh moileciuil HPMC tro eadar-obrachadh hydrophobic. Faodaidh an structar seo dàil a chuir air agus casg a chuir air gelation teirmeach HPMC agus teòthachd gel HPMC a lughdachadh. A bharrachd air an sin, mar thoradh air na feartan slaodachd ìosal aig HPMC aig teòthachd an ìre mhath ìosal, thathas an dùil gun urrainn dha a bhith còmhla ri KGM feartan àrd-shlaodachd KGM a leasachadh agus a choileanadh giollachd adhartachadh. Mar sin, togaidh am pàipear seo siostam toinnte KGM/HPMC gus sgrùdadh a dhèanamh air buaidh bloigh mòr fuasglaidh agus co-mheas toinnte air feartan reul-eòlais siostam KGM/HPMC, agus bheir e seachad iomradh teòiridheach airson cleachdadh siostam toinnte KGM/HPMC ann an gnìomhachas a’ bhidhe.

1. Stuthan agus dòighean-obrach

1.1 Stuthan agus ath-bheachdan

Hydroxypropyl methylcellulose, KIMA CHEMICAL CO.,LTD, bloigh tomad 2%, slaodachd 6 mPa·s; bloigh tomad methoxy 28% ~ 30%; bloigh tomad hydroxypropyl 7.0% ~ 12%.

Konjac glucomannan, Wuhan Johnson Konjac Food Co., Ltd., slaodachd fuasgladh uisgeach 1 wt%≥28 000 mPa·s.

1.2 Innealan agus uidheamachd

MCR92 reometer rothlach, Anton Paar Co., Ltd., An Ostair; Inneal uisge ultrapure UPT-II-10T, Sichuan Youpu Ultrapure Technology Co., Ltd .; cothromachadh anailis dealanach AB-50, companaidh Swiss Mette; Amar uisge teòthachd seasmhach LHS-150HC, Wuxi Huaze Technology Co., Ltd .; JJ-1 Stirrer Dealain, Factaraidh Ionnsramaid Meidigeach Jintan, Roinn Jiangsu.

1.3 Ag ullachadh fuasgladh cumanta

Dèan cuideam air pùdar HPMC agus KGM le co-mheas coimeasachaidh sònraichte (co-mheas mòr: 0: 10, 3: 7, 5: 5, 7: 3, 10: 0), cuir iad gu slaodach ann an uisge deionized ann an 60°C amar uisge, agus stir airson 1.5 ~ 2 h gus a dhèanamh sgapte gu cothromach, agus ullaich 5 seòrsa de fhuasglaidhean caisead le bloighean tomad cruaidh iomlan de 0.50%, 0.75%, 1.00%, 1.25%, agus 1.50%, fa leth.

1.4 Deuchainn air feartan reul-eòlais fuasgladh toinnte

Deuchainn rùsgaidh stàite seasmhach: Chaidh lùb reul-eòlais fuasgladh KGM / HPMC a thomhas a ’cleachdadh còn agus truinnsear CP50, chaidh a’ bheàrn eadar na truinnsearan àrda is ìosal a shuidheachadh aig 0.1 mm, b ’e an teòthachd tomhais 25°C, agus bha an raon ìre rùsgaidh 0.1 gu 100 s-1.

Sganadh strain (co-dhùnadh sgìre viscoelastic sreathach): Cleachd plàta PP50 gus an roinn viscoelastic sreathach agus lagh atharrachaidh modulus de fhuasgladh toinnte KGM / HPMC a thomhas, cuir an astar gu 1.000 mm, tricead stèidhichte gu 1Hz, agus teòthachd tomhais gu 25°C. Tha an raon strain 0.1%~100%.

Sguabadh tricead: Cleachd plàta PP50 gus atharrachadh modulus agus eisimeileachd tricead fuasgladh KGM / HPMC a thomhas. Tha an astar air a shuidheachadh gu 1.000 mm, is e an strain 1%, is e an teòthachd tomhais 25°C, agus tha an raon tricead 0.1-100 Hz.

Sganadh teòthachd: Chaidh am modulus agus an eisimeileachd teòthachd aige air fuasgladh KGM / HPMC a thomhas le bhith a ’cleachdadh truinnsear PP50, chaidh an astar a shuidheachadh gu 1.000 mm, b’ e am tricead stèidhichte 1 Hz, bha an deformachadh 1%, agus bha an teòthachd bho 25 gu 90°C.

2. Toraidhean agus Mion-sgrùdadh

2.1 Mion-sgrùdadh lùb sruthadh air siostam toinnte KGM/HPMC

Lùbanan slaodachd an aghaidh ìre rùsgaidh de fhuasglaidhean KGM/HPMC le co-mheasan coimeasgachaidh eadar-dhealaichte aig diofar bhloighean mòra. Canar lionntan Newtonian ri fluids aig a bheil slaodachd mar ghnìomh sreathach de ìre rùsgaidh, air neo canar lionntan neo-Newtonian riutha. Chithear bhon lùb gu bheil slaodachd fuasgladh KGM agus fuasgladh toinnte KGM/HPMC a’ lùghdachadh leis an àrdachadh ann an ìre rùsgaidh; mar as àirde an susbaint KGM, is ann as àirde am bloigh tomad siostaim, agus mar as fhollaisiche an t-iongantas tanachadh rùsgaidh den fhuasgladh. Tha seo a’ sealltainn gu bheil siostam toinnte KGM agus KGM/HPMC nan lionntan neo-Newtonian, agus tha an seòrsa siùbhlach de shiostam todhar KGM/HPMC air a dhearbhadh sa mhòr-chuid le KGM.

Bho chlàr-amais sruthadh agus co-èifeachd slaodachd de fhuasglaidhean KGM/HPMC le diofar bloighean tomadach agus co-mheasan coimeasgaichte eadar-dhealaichte, chìthear gu bheil na luachan n de shiostaman toinnte KGM, HPMC agus KGM/HPMC uile nas lugha na 1, a’ nochdadh gu bheil na fuasglaidhean. a h-uile lionn pseudoplastic. Airson siostam toinnte KGM / HPMC, bidh àrdachadh bloigh mòr an t-siostaim ag adhbhrachadh ceangal agus eadar-obrachaidhean eile eadar slabhraidhean moileciuil HPMC agus KGM anns an fhuasgladh, a lughdaicheas gluasad nan slabhraidhean moileciuil, agus mar sin a’ lughdachadh luach n de an siostam. Aig an aon àm, le àrdachadh ann an susbaint KGM, tha an eadar-obrachadh eadar slabhraidhean moileciuil KGM anns an t-siostam KGM / HPMC air a neartachadh, mar sin a’ lughdachadh a gluasaid agus a’ leantainn gu lùghdachadh ann an luach n. Air an làimh eile, tha luach K an fhuasglaidh iom-fhillte KGM / HPMC ag àrdachadh gu leantainneach le àrdachadh ann am bloigh tomad fuasglaidh agus susbaint KGM, a tha gu ìre mhòr mar thoradh air àrdachadh bloigh tomad an t-siostaim agus susbaint KGM, a tha an dà chuid ag àrdachadh susbaint an t-siostaim. buidhnean hydrophilic san t-siostam. , ag àrdachadh an eadar-obrachadh moileciuil taobh a-staigh an t-sèine moileciuil agus eadar na slabhraidhean, agus mar sin a’ meudachadh radius hydrodynamic a’ mholacile, ga dhèanamh cho dualtach a bhith air a stiùireadh fo ghnìomh feachd rùsgaidh a-muigh agus a’ meudachadh slaodachd.

Faodar luach teòiridheach slaodachd neoni-rùisgte an t-siostam todhar KGM/HPMC a thomhas a rèir a’ phrionnsabail suim logarithmach gu h-àrd, agus gheibhear a luach deuchainneach le Carren a’ freagairt air cur a-mach an lùb ìre slaodachd rùsgaidh. A’ dèanamh coimeas eadar an luach a thathar a’ sùileachadh bho shlaodachd neoni-rùisgte an t-siostam todhar KGM/HPMC le diofar bloighean tomadach agus co-mheasan coimeasgachaidh eadar-dhealaichte leis an luach deuchainneach, chìthear gur e fìor luach slaodachd rùsgaidh neoni an t-saimeant KGM/HPMC. Tha am fuasgladh nas lugha na an luach teòiridheach. Sheall seo gun deach co-chruinneachadh ùr le structar dùmhail a chruthachadh ann an siostam iom-fhillte KGM agus HPMC. Tha sgrùdaidhean a th’ ann mar-thà air sealltainn gum faod na h-aonadan mannose neo-stèidhichte air an t-sèine moileciuil KGM eadar-obrachadh leis na buidhnean hydrophobic air sèine moileciuil HPMC gus roinn comainn hydrophobic le lag tar-cheangailte a chruthachadh. Thathas a’ dèanamh tuairmeas gu bheil an structar cruinneachaidh ùr le structar gu math dùmhail air a chruthachadh sa mhòr-chuid tro eadar-obrachaidhean hydrophobic. Nuair a tha an co-mheas KGM ìosal (HPMC> 50%), tha fìor luach slaodachd rùsgaidh neoni an t-siostam KGM/HPMC nas ìsle na an luach teòiridheach, a tha a’ nochdadh, aig susbaint KGM ìosal, gu bheil barrachd mholacilean a’ gabhail pàirt anns an t-siostam ùr nas dùmhail. structar. Ann an cruthachadh , tha slaodachd neoni-rùisgte an t-siostam air a lughdachadh tuilleadh.

2.2 Mion-sgrùdadh air lùban sguabaidh de shiostam toinnte KGM/HPMC

Bho na lùban dàimh de modulus agus cuideam rùsgaidh de fhuasglaidhean KGM / HPMC le diofar bloighean tomadach agus co-mheasan coimeasgachaidh eadar-dhealaichte, chìthear nuair a tha an cuideam rùsgaidh nas lugha na 10%, an G′agus G″den t-siostam toinnte gu bunaiteach na bi ag àrdachadh leis an t-srann rùsgaidh. Ach, tha e a’ sealltainn, taobh a-staigh an raon cuideam rùsgaidh seo, gum faod an siostam toinnte freagairt a thoirt do bhrosnachaidhean bhon taobh a-muigh tro atharrachadh co-chòrdadh slabhraidh moileciuil, agus nach eil structar an t-siostam todhar air a mhilleadh. Nuair a tha an cuideam rùsgaidh> 10%, an taobh a-muigh Fo ghnìomhachd feachd rùsgaidh, tha astar dì-cheangail slabhraidhean moileciuil san t-siostam iom-fhillte nas àirde na an astar ceangail, G′agus G″tòiseachadh a’ lughdachadh, agus bidh an siostam a’ dol a-steach don roinn viscoelastic neo-loidhneach. Mar sin, anns an deuchainn tricead fiùghantach às deidh sin, chaidh am paramadair strain rùsgaidh a thaghadh mar 1% airson deuchainn.

2.3 Mion-sgrùdadh lùb sguabaidh tricead air siostam toinnte KGM/HPMC

Cromagan eadar-dhealachaidh de mhodulus stòraidh agus modulus call le tricead airson fuasglaidhean KGM/HPMC le co-mheasan coimeasachaidh eadar-dhealaichte fo dhiofar bloighean mòra. Tha am modulus stòraidh G’ a’ riochdachadh an lùth a gheibhear air ais às deidh stòradh sealach san deuchainn, agus tha am modulus call G” a’ ciallachadh an lùth a tha a dhìth airson a’ chiad t-sruth, a tha na chall nach gabh a thoirt air ais agus mu dheireadh air atharrachadh gu teas rùsgaidh. Chithear, le Mar a bhios tricead oscillation a’ dol am meud, tha am modulus call G″an-còmhnaidh nas àirde na am modulus stòraidh G′, a 'sealltainn giùlan leaghaidh. Anns an raon tricead deuchainn, bidh am modulus stòraidh G’ agus am modulus call G” ag àrdachadh le àrdachadh ann am tricead oscillation. Tha seo gu ìre mhòr air sgàth gu bheil, le àrdachadh ann an tricead oscillation, nach eil ùine aig na h-earrannan slabhraidh moileciuil san t-siostam faighinn air ais chun deformation ann an ùine ghoirid. G nas motha′) no feumar a chall (G″).

Le àrdachadh ann am tricead oscillation, bidh modulus stòraidh an t-siostaim a’ tuiteam gu h-obann, agus le àrdachadh ann am bloigh tomadach agus susbaint KGM an t-siostaim, bidh puing tricead an tuiteam gu h-obann ag àrdachadh mean air mhean. Dh’ fhaodadh an tuiteam gu h-obann a bhith mar thoradh air sgrios an structar teann a chaidh a chruthachadh leis a’ cheangal hydrophobic eadar KGM agus HPMC san t-siostam le bhith a’ rùsgadh a-muigh. A bharrachd air an sin, tha àrdachadh bloigh tomad siostaim agus susbaint KGM buannachdail gus seasmhachd an structair dùmhail a chumail suas, agus àrdachadh air an luach tricead taobh a-muigh a sgriosas an structar.

2.4 Mion-sgrùdadh lùb teodhachd air siostam co-dhèanta KGM/HPMC

Bho lùban modulus stòraidh agus modulus call de fhuasglaidhean KGM/HPMC le diofar bloighean tomadach agus co-mheasan coimeasgachaidh eadar-dhealaichte, chìthear nuair a tha bloigh tomad an t-siostaim 0.50%, an G.′agus G″den fhuasgladh HPMC cha mhòr gun atharraich e le teòthachd. , agus G″>G′, tha smachd aig slaodachd an t-siostaim; nuair a dh’ èiricheas am bloigh mhòr, bidh an G′den fhuasgladh HPMC an-toiseach gun atharrachadh agus an uairsin ag àrdachadh gu mòr, agus tha G′agus G″eadar-ghearradh timcheall air 70°C (Is e teòthachd a’ phuing eadar-ghearradh am puing gel), agus tha an siostam a’ cruthachadh gel aig an àm seo, mar sin a’ nochdadh gur e gel a tha air a bhrosnachadh le teirmeach a th’ ann an HPMC. Airson fuasgladh KGM, nuair a tha bloigh mòr an t-siostaim 0.50% agus 0.75%, tha an G′agus G den t-siostam “a’ sealltainn gluasad a tha a’ dol sìos; nuair a dh’ èiricheas am bloigh tomadach, bidh an G’ agus G” den fhuasgladh KGM an-toiseach a’ lughdachadh agus an uairsin ag àrdachadh gu mòr, a tha a’ nochdadh gu bheil am fuasgladh KGM a’ taisbeanadh feartan coltach ri gel aig bloighean tomad àrd agus teòthachd àrd.

Le àrdachadh ann an teòthachd, tha an G′agus G″den t-siostam iom-fhillte KGM / HPMC sìos an toiseach agus an uairsin àrdachadh gu mòr, agus chaidh G′agus G″nochd puingean eadar-ghearraidh, agus chruthaich an siostam gel. Nuair a tha moileciuilean HPMC aig teòthachd ìosal, bidh ceangal haidridean a’ tachairt eadar na buidhnean hydrophilic air an t-sreath moileciuil agus moileciuilean uisge, agus nuair a dh’ èiricheas an teòthachd, bidh an teas gnìomhaichte a’ sgrios na bannan haidridean a chaidh a chruthachadh eadar HPMC agus moileciuilean uisge, a’ leantainn gu cruthachadh macromolecular HPMC. slabhraidhean. Tha na buidhnean hydrophobic air an uachdar fosgailte, tha ceangal hydrophobic a’ tachairt, agus tha gel thermotropic air a chruthachadh. Airson an t-siostam bloigh tomad ìosal, faodaidh barrachd susbaint KGM gel a chruthachadh; airson siostam bloigh tomad àrd, faodaidh barrachd susbaint HPMC gel a chruthachadh. Anns an t-siostam bloigh tomad ìosal (0.50%), tha làthaireachd mholacilean KGM a’ lughdachadh an coltachd a bhith a’ cruthachadh bannan hydrogen eadar moileciuilean HPMC, agus mar sin a’ meudachadh comasachd buidhnean hydrophobic a bhith fosgailte ann am moileciuilean HPMC, a tha cuideachail do chruthachadh gels thermotropic. Anns an t-siostam bloigh tomad àrd, ma tha susbaint KGM ro àrd, tha slaodachd an t-siostaim àrd, rud nach eil a ’toirt taic don cheangal hydrophobic eadar moileciuilean HPMC agus KGM, nach eil a’ toirt taic do chruthachadh gel thermogenic.

3. Co-dhùnadh

Anns a’ phàipear seo, thathas a’ sgrùdadh giùlan reul-eòlais siostam toinnte KGM agus HPMC. Tha na co-dhùnaidhean a’ sealltainn gur e lionn neo-Newtonian a th’ anns an t-siostam toinnte de KGM/HPMC, agus gu bheil an seòrsa siùbhlach den t-siostam toinnte KGM/HPMC air a dhearbhadh sa mhòr-chuid le KGM. Le bhith ag àrdachadh bloigh tomad an t-siostaim agus susbaint KGM an dà chuid lughdaich fluidity an fhuasglaidh toinnte agus mheudaich e a shlaodachd. Anns an stàit sol, tha na slabhraidhean moileciuil de KGM agus HPMC a’ cruthachadh structar nas dùmhail tro eadar-obrachaidhean hydrophobic. Tha structar an t-siostam air a sgrios le rùsgadh bhon taobh a-muigh, agus mar thoradh air sin bidh tuiteam gu h-obann ann am modulus stòraidh an t-siostaim. Tha àrdachadh bloigh tomad siostaim agus susbaint KGM buannachdail gus seasmhachd an structair dùmhail a chumail suas agus àrdachadh air an luach tricead taobh a-muigh a sgriosas an structar. Airson an t-siostam bloigh tomad ìosal, tha barrachd susbaint KGM cuideachail airson gel a chruthachadh; airson an t-siostam bloigh tomad àrd, tha barrachd susbaint HPMC a’ toirt taic do chruthachadh gel.