魔芋葡甘聚糖基熱可逆凝膠研究進展

石文娟，苗麗坤，孫煒煒，喬冬玲，姜發(fā)堂，陳 勝*

（1 湖北工業(yè)大學(xué)生物工程與食品學(xué)院 武漢 430068 2 武漢黃鶴樓新材料科技開發(fā)有限公司 武漢 430000）

魔芋葡甘聚糖（Konjac glucomannan，KGM）是從魔芋塊莖中分離得到的可溶性非離子多糖，是一種高分子、水溶性非離子型天然多糖。其中D-葡萄糖和D-甘露糖殘基以1∶1.5 或1∶1.6 的分子比通過β-1，4-糖苷鍵連接形成分子主鏈[1-2]，在主鏈甘露糖的C3 位置，通過β-1，3-糖苷鍵鏈接其支鏈，據(jù)研究表明[3]每32 個糖殘基上結(jié)合3 條支鏈，每條支鏈含有幾個至幾十個糖殘基，且平均每19 個糖殘基上以酯的方式結(jié)合1 個乙?；鵞4]。

圖1 KGM 的分子結(jié)構(gòu)式[5]Fig.1 Molecular structure formula of KGM[5]

KGM 分子鏈是半柔性鏈，它自發(fā)卷曲形成螺旋結(jié)構(gòu)。KGM 分子鏈上乙?；鶊F的空間位阻使其螺旋結(jié)構(gòu)中存在大量的空隙，可以容納大量的水[6]。KGM 特殊的分子結(jié)構(gòu)賦予其凝膠性，主要表現(xiàn)在3 個方面：1）在堿性條件下脫乙?；?，通過分子內(nèi)和分子間的氫鍵作用形成三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，形成熱不可逆凝膠；2）與其它組分復(fù)配后產(chǎn)生協(xié)同作用，形成熱可逆凝膠；3）通過添加硼砂等交聯(lián)劑，與其自身分子鏈發(fā)生配位作用，通過復(fù)合物螺旋鏈的并排聚集沉淀，形成熱穩(wěn)定凝膠[7]。KGM 基凝膠具有生物降解性高、生物相容性好、環(huán)境響應(yīng)性敏銳、固液共存等眾多優(yōu)勢，因而成為眾多科學(xué)工作者研究的焦點，被廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)藥、化工和功能材料等領(lǐng)域[8]。

KGM 基熱可逆凝膠是將KGM 與其它多糖共混后，組分之間通過非共價相互作用力（如靜電相互作用、氫鍵、疏水相互作用、范德華力）發(fā)生協(xié)同增效作用，形成穩(wěn)定性高、彈性好的一類凝膠[2]。該類型的凝膠可克服純KGM 凝膠內(nèi)聚性低、機械性能不足、結(jié)構(gòu)完整性弱、加工和貯藏過程中穩(wěn)定性不足、保質(zhì)期短以及保水性低等弱點[9-10]。近年來，隨著國內(nèi)外學(xué)者對KGM 基熱可逆凝膠研究的深入，其應(yīng)用領(lǐng)域拓展至藥物緩釋載體、傷口敷料、生物組織支架和吸附劑材料等方面[4]。

目前關(guān)于KGM 基熱可逆凝膠的研究大多通過表征復(fù)合溶膠的流體力學(xué)特性、借助電子顯微鏡等手段表征其復(fù)合結(jié)構(gòu)形態(tài)，以及通過凝膠強度測試其力學(xué)性能進行分析[11]，如利用流變儀分析KGM 與可得然膠復(fù)配體系的頻率掃描、黏度測試、溫度掃描，利用原子力電子顯微鏡和透射顯微鏡觀察復(fù)合體系的結(jié)構(gòu)形態(tài)[12-13]。從分子組裝角度來講，KGM 基熱可逆凝膠依靠組分間非共價相互作用進行組裝，其構(gòu)筑單元的本質(zhì)不變。研究KGM 與其它組分之間如何通過協(xié)同效應(yīng)組裝形成穩(wěn)定有序的高級結(jié)構(gòu)，明確分子結(jié)構(gòu)與體系及凝膠化過程之間的關(guān)系，有利于進一步了解和提升KGM 基熱可逆凝膠的性能。本文從分子組裝角度綜述KGM 基熱可逆凝膠的形成機理，歸納總結(jié)KGM 基熱可逆凝膠體系的流變學(xué)、凝膠特性和力學(xué)性能，為改善KGM 基熱可逆凝膠強度和體系穩(wěn)定性提供參考。

1 KGM 基熱可逆凝膠

天然多糖根據(jù)其本身能否形成凝膠可分為凝膠多糖和非凝膠多糖。天然凝膠多糖溶于水中便可得到凝膠，基于得到凝膠的熱可逆性及其模量的溫度依賴性，可將其細分為以下4 種類型[14-16]：

1）冷致凝膠，多糖溶液僅能在低溫下獲得凝膠，如卡拉膠、結(jié)冷膠、瓊脂等；

2）熱致凝膠，多糖溶液僅能在高溫下獲得凝膠，如纖維素衍生物、可得然膠等；

3）多糖溶液不僅能在較低溫度下獲得凝膠，還可在較高溫度下獲得凝膠，而在中間的溫度內(nèi)呈現(xiàn)出溶液狀態(tài)，如甲基纖維素和明膠的混合溶液等；

4）溶液僅在中間某段溫度時可獲得凝膠，如去半乳糖殘基的木葡聚糖等[9]。

KGM 與凝膠多糖或非凝膠多糖均可通過協(xié)同作用形成熱可逆凝膠。膠體間的協(xié)同增效性在實際應(yīng)用中非常廣泛，它不僅能夠節(jié)省價格較高多糖的用量，還可獲得比單一凝膠更好的應(yīng)用效果。如KGM 可與卡拉膠和結(jié)冷膠螺旋表面上形成弱連接，抑制卡拉膠和結(jié)冷膠分子本身有序結(jié)構(gòu)的形成，繼而兩者共同形成三維網(wǎng)絡(luò)，增強其凝膠強度。KGM 與瓊脂共混可改善單一瓊脂凝膠的脆性，得到硬度和穩(wěn)定性更佳的凝膠。KGM 與纖維素衍生物共混可形成物理交聯(lián)的互穿網(wǎng)絡(luò)，改善凝膠的強度，還可增強復(fù)合膜的透光率、力學(xué)性能和吸濕性等。

1.1 KGM/卡拉膠復(fù)合熱可逆凝膠

卡拉膠（Carrageenan）是以1，3-α-D-吡喃半乳糖和1，4-β-D-吡喃半乳糖作為基本骨架，由線性多糖類硫酸酯鹽和3，6-脫水半乳糖直鏈聚合物而成的天然高分子聚合物，具有良好的增稠性和膠凝性。根據(jù)半酯式硫酸基團的組成和結(jié)構(gòu)，可將卡拉膠分為7 種，其中以κ 型（Kappa）卡拉膠凝膠性能最好，應(yīng)用也最廣泛。κ-卡拉膠（KC）主要從紅藻等海藻中提取，其凝膠性能主要與其化學(xué)組成和分子結(jié)構(gòu)有關(guān)：在熱溶液中，卡拉膠分子以無規(guī)卷曲狀存在；當(dāng)溶液溫度降低時，卡拉膠分子逐漸向螺旋狀轉(zhuǎn)變，形成單螺旋體；當(dāng)溶液溫度繼續(xù)降低時，卡拉膠分子間形成雙螺旋體，雙螺旋體聚集組成立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)形成凝膠。

單一的KC 凝膠存在脆性過大、彈性較小、析水嚴重等問題[17-18]。研究發(fā)現(xiàn)，葡甘聚糖膠可增加KC 凝膠的強度和彈性，并能夠緩解凝膠脫水收縮的問題[19]。Sewall 等[20]的研究表明KC 和KGM 兩者的協(xié)同作用與KC 中半乳聚糖的硫酸酯含量密切相關(guān)。KGM 屬于葡甘露聚糖，其酯基在葡甘聚糖主鏈上非隨機分布，且酯基之間的距離與KC螺旋聚集體的長度非常吻合[19]，因此兩者可通過強氫鍵結(jié)合產(chǎn)生協(xié)同作用，形成具有良好力學(xué)性能的互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)（IPN）[21]，并且凝膠強度在一定程度上隨著硫酸酯含量增加而增強。在食品工業(yè)中，常將KGM 加至KC 凝膠中以降低凝膠的脫水收縮程度和脆性，增加凝膠彈性模量的線性范圍[22-23]。

圖2 卡拉膠分子結(jié)構(gòu)式[24]Fig.2 Molecular structure formula of carrageenan[24]

1.2 KGM/瓊脂復(fù)合熱可逆凝膠

瓊脂（Agar）是一種從紅藻中提取的親水性多糖，主要由1，3 糖苷鍵連接的β-D-吡喃半乳糖和1，4 糖苷鍵連接的3，6-脫水-α-L-吡喃半乳糖或瓊脂二糖組成[26]。瓊脂的凝膠化過程是熱可逆的，這與體系內(nèi)氫鍵的形成有關(guān)：瓊脂加熱后在水溶液中以無規(guī)卷曲的形式存在，水溶液冷卻的過程中，瓊脂分子鏈發(fā)生聚集重排，形成螺旋結(jié)構(gòu)，隨后螺旋結(jié)構(gòu)進一步聚集形成瓊脂凝膠[16]。低濃度的瓊脂溶液易形成凝膠，其凝膠熱穩(wěn)定性較好、凝膠力強、切割性好。此外，瓊脂具有優(yōu)異的生物相容性，近年來被用于可生物降解包裝膜的設(shè)計和研發(fā)[27]。

表1 KGM/KC 復(fù)合體系的性能研究Table 1 Study on the properties of KGM/KC composite systems

圖3 瓊脂分子結(jié)構(gòu)式[28]Fig.3 Molecular structure formula of agar[28]

純瓊脂凝膠堅硬易脆，將KGM 與瓊脂復(fù)配可改善純瓊脂凝膠的脆性，增加其柔性。KGM 與瓊脂分子之間的的協(xié)同作用，減少了瓊脂螺旋結(jié)構(gòu)的聚集，形成了緊湊的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)[6]，提高了復(fù)合體系的穩(wěn)定性。Qiao 等[29]將瓊脂與KGM 進行復(fù)配制備復(fù)合膜，研究復(fù)合膜的多尺度結(jié)構(gòu)、親疏水性和機械性能，研究表明瓊脂與KGM 具有良好的相容性，兩者之間存在相互作用，復(fù)合膜不具有可見的微米級相分離特征。Yuan 等[6]研究發(fā)現(xiàn)添加KGM可以提高瓊脂水凝膠的柔韌性，且隨著KGM 濃度的增加，復(fù)配體系分子鏈纏結(jié)變得更復(fù)雜，所形成的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)更加緊湊，持水能力更強。同時，KGM具有出色的溶脹性能，在溶脹后吸收了大量體積的水。在凍結(jié)過程中，水分子的滯留會形成許多小的冰晶，從而導(dǎo)致水凝膠的小孔的形成，這可以為藥物的儲藏等提供相對較大的空間。

1.3 KGM/纖維素衍生物復(fù)合熱可逆凝膠

表2 KGM/瓊脂復(fù)合體系性能研究Table 2 Study on the properties of KGM/agar composite systems

纖維素是世界上最豐富的可再生天然高分子聚合物，由脫氧葡萄糖單元通過β-1，4 糖苷鍵連接而成[15]，其分子組成為（C6H10O5）n，具有明顯的不熔不溶性。分子鏈除兩端各含一個端基外，每個葡萄糖單元中都有3 個極性羥基，在一定條件下可形成大量分子內(nèi)和分子間氫鍵；且纖維素是多環(huán)結(jié)構(gòu)，分子鏈為半剛性鏈，結(jié)晶度高，在結(jié)構(gòu)上具有高度的規(guī)整性，具有聚合度高、分子取向性好、化學(xué)穩(wěn)定強等特點[31-32]。由于纖維素鏈上含有大量的羥基，因此可通過酯化、氧化、醚化等多種方法對其進行化學(xué)改性，得到具有優(yōu)良應(yīng)用性能的纖維素衍生物，具有重要的工業(yè)潛力[33]。目前，纖維素衍生物的應(yīng)用越來越廣泛，在食品工業(yè)中常用的有甲基纖維素（Methyl cellulose，MC）、羥丙基纖維素（Hydroxy propyl cellulose，HPC）、羥丙基甲基纖維素 （Hydroxy propyl methyl cellulose，HPMC）、羧甲基纖維素 （Carboxy methyl cellulose，CMC）、乙基纖維素 （Ethyl cellulose，EC）等。這些纖維素衍生物均能通過物理交聯(lián)制備水凝膠，將其與KGM 進行物理共混可改善KGM 的應(yīng)用性能[31，34-37]。

圖4 纖維素分子結(jié)構(gòu)式[38]Fig.4 Molecular structure formula of cellulose[38]

MC、HPC、HPMC 均為非離子型纖維素衍生物醚，由高度取代的區(qū)域（稱為“疏水性區(qū)域”）和較少取代的區(qū)域（稱為“親水性區(qū)域”）組成[39]。CMC是一種線性水溶性陰離子纖維素衍生物醚，沿疏水主鏈具有多個親水性羧基，也具有兩親性。而EC 為一種半結(jié)晶纖維素聚合物衍生物，是一種水不溶性高分子材料。在KGM 分子中，甘露糖單元由于其順式構(gòu)型而表現(xiàn)出憎水性，其含量越高，KGM 溶解性越差，同時在分子鏈中形成以甘露糖單元相互連接的不含側(cè)鏈區(qū)域的機率越高。KGM的此種結(jié)構(gòu)容易被螺旋分子鏈結(jié)構(gòu)的纖維素混合醚所取代，從兩者的分子結(jié)構(gòu)上來看，二者的分子鏈都具有一定的柔性，兩者共混后分子間可形成類似于螺旋狀的結(jié)構(gòu)，當(dāng)很多鏈都纏結(jié)到一起時，可形成互穿網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)[34]。

圖5 MC（a）[40]、HPC（b）[33]、HPMC（c）[34]、CMC（d）[41]、EC（e）[42]分子結(jié)構(gòu)式Fig.5 Molecular structure formula of methyl cellulose（a）[40]，hydroxy propyl cellulose （b）[33]，hydroxy propyl methyl cellulose （c）[34]，carboxyl methyl cellulose （d）[41]and ethyl cellulose （e）[42]

國內(nèi)外對于MC 與KGM 物理共混后所得凝膠和復(fù)合膜的相容性、微觀結(jié)構(gòu)、力學(xué)性能、孔隙形態(tài)均作了很多研究[43-46]。研究表明，MC 與KGM復(fù)配能夠有效地抑制KGM 凝膠的熱可逆性和分子團聚現(xiàn)象，并且兩者之間通過氫鍵作用形成了結(jié)構(gòu)更致密、熱穩(wěn)定性更好的凝膠[43]。HPC 分子中存在大量的羥基，有很強烈的自聚集趨勢，能夠形成物理交聯(lián)的凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)[47-48]。研究表明，一定濃度的KGM 與HPC 復(fù)配制成的復(fù)合膜，質(zhì)地均勻、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)清晰。與KGM 和HPC 各自的單一膜相比，KGM/HPC 復(fù)合膜的力學(xué)性能、吸濕性、透光性都得到了改善[49]。HPMC 與KGM 復(fù)配體系中，KGM 分子鏈上未被取代的甘露糖單元可與HPMC 分子鏈上憎水性基團-OCH3、-［OCH2CH（CH3）］n 通過疏水作用形成弱交聯(lián)的疏水締合區(qū)域，形成以HPMC 分子為骨架并與KGM 分子相連接的結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)可以緩解KGM 分子在高溫條件下的降解行為，還可以延緩和部分阻止HPMC熱凝膠化作用[50]。在堿性條件下，CMC 分子上的羧基通常以羧甲基纖維素鈉（Na-CMC）的形式存在，CMC 含有大量的羥基和羧基等親水性基團，能夠與KGM 分子形成氫鍵相互作用[51-54]。Li 等[37]、Wu等[41]和Xiao 等[55]將KGM 與EC 共混后制成乳液和復(fù)合膜，研究共混體系的相變行為、流變特性、微觀結(jié)構(gòu)以及機械性能等。結(jié)果表明，KGM/EC 乳液穩(wěn)定且無相分離現(xiàn)象，兩者通過氫鍵相互作用，在水油界面形成分子組裝網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，同時復(fù)合體系的疏水性能和機械性能有所提高。

1.4 KGM/結(jié)冷膠復(fù)合熱可逆凝膠

結(jié)冷膠（Gellan gum，GG）是一種線性陰離子多糖，具有平行雙螺旋結(jié)構(gòu)，主鏈由β-1，3-D-葡萄糖、β-1，4-D-葡萄糖醛酸、β-1，4-D-葡萄糖和α-1，4-D-L-鼠李糖組成。天然GG 的葡萄糖單元上含有的酰基影響GG 的凝膠特性：低?；鵊G 可產(chǎn)生牢固的非彈性的和脆性凝膠[56]。它既可形成熱可逆凝膠，類似于瓊脂和明膠，也能形成鹽誘導(dǎo)的凝膠，類似于海藻膠和卡拉膠，這些性質(zhì)使GG的應(yīng)用具有多樣性[57]。Okamoto 等[58]通過動態(tài)或靜態(tài)光散射技術(shù)研究發(fā)現(xiàn)GG 溶膠-凝膠的轉(zhuǎn)變過程符合滲濾模型（Percolation model）。在凝膠化過程中，GG 顯示出從無序狀態(tài)（單鏈） 到有序狀態(tài)（雙鏈）的轉(zhuǎn)變。處于有序狀態(tài)的GG 分子剛性較強，其持久長度（Persistence length）為98 nm，回轉(zhuǎn)半徑約為100 nm，在較低質(zhì)量濃度下（0.1 g/mL）也能夠相互纏結(jié)形成凝膠結(jié)構(gòu)。

圖6 結(jié)冷膠分子結(jié)構(gòu)式[59]Fig.6 Molecular structure formula of gellan gum[59]

隨著對天然大分子高聚物研究的增多，結(jié)冷膠凝膠以及與KGM 復(fù)合凝膠的研究也逐步受到關(guān)注。Mei 等[60]的研究表明GG 與KGM 共混體系為假塑性流體，兩種聚合物的分子鏈可通過纏結(jié)或范德華相互作用形成物理交聯(lián)點，這些交聯(lián)點處于動態(tài)偏離-重建平衡狀態(tài)。雙螺旋構(gòu)象的GG 分子與KGM 之間發(fā)生協(xié)同相互作用，在較低溫度（例如25 ℃）下，KGM 分子附著在GG 螺旋表面上形成弱連接，抑制結(jié)冷膠分子本身有序結(jié)構(gòu)的形成，繼而兩者共同形成三維網(wǎng)絡(luò)。Nishinari等[61]采用動態(tài)黏彈測試和差示掃描量熱法對KGM和GG 共混體系內(nèi)兩者相互作用進行了研究。研究發(fā)現(xiàn)，GG/KGM 復(fù)合物的模量與溫度、頻率有關(guān)，對KGM 的分子質(zhì)量有很強的依賴性。徐瀟[57]和Xu 等[62]研究了KGM 和GG 復(fù)合膜的結(jié)構(gòu)和流變特性，研究表明兩者在一定化學(xué)劑量比的條件下存在物理相互作用，純?nèi)苣z和共混體系均呈現(xiàn)出非牛頓流體特征。

1.5 KGM/黃原膠復(fù)合熱可逆凝膠

黃原膠（Xanthan gum，XG） 是一種天然多糖，由β-1，4 鍵連接的D-葡萄糖基主鏈及2 個D-甘露糖和1 個D-葡萄糖醛酸組成的三糖側(cè)鏈交替連接而成，側(cè)鏈繞主鏈骨架反向纏繞，通過氫鍵維系形成棒狀雙螺旋結(jié)構(gòu)。棒狀雙螺旋結(jié)構(gòu)間靠微弱的非極性共價鍵結(jié)合形成螺旋復(fù)合體[63]。天然狀態(tài)的黃原膠具有較為規(guī)整的雙螺旋結(jié)構(gòu)，經(jīng)長時間加熱，其螺旋鏈將伸展成無序的卷曲狀，冷卻后，其卷曲鏈和螺旋鏈共存于體系中[64]。

圖7 黃原膠分子結(jié)構(gòu)式[65]Fig.7 Molecular structure formula of xanthan gum[65]

KGM 與黃原膠在單獨存在的情況下均不能形成凝膠，屬非凝膠性多糖。KGM 與黃原膠在一定條件下復(fù)配能夠形成凝膠，并顯現(xiàn)出協(xié)同增效作用。倪俊杰等[65]、陳文平等[66]、曾瑞琪等[67]將KGM與黃原膠進行復(fù)配，發(fā)現(xiàn)KGM 與黃原膠質(zhì)量比為3∶7 時，復(fù)配凝膠的黏度最高，且黏度隨溫度的升高而下降。倪俊杰等[65]采用數(shù)學(xué)擬合對黃原膠和KGM 不同配比凝膠的儲能模量隨總質(zhì)量分數(shù)的變化進行分析，發(fā)現(xiàn)復(fù)合凝膠的儲能模量隨總質(zhì)量分數(shù)的變化情況符合power-law 模型。當(dāng)KGM含量適當(dāng)增加時，黃原膠側(cè)鏈與KGM 分子中的葡甘聚糖發(fā)生相互穿插，從而能形成較為致密的微觀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，因此使得復(fù)配體系的抗剪切性能有一定程度的提高。當(dāng)KGM 與黃原膠復(fù)配比為3∶7時，兩者的協(xié)同作用最大，凝膠強度最強。當(dāng)KGM與黃原膠復(fù)配比在1∶9～4∶6 之間時，冪律系數(shù)n隨KGM 含量的增加而減小，說明在此復(fù)配比范圍內(nèi)黃原膠對復(fù)配凝膠起主導(dǎo)作用；當(dāng)兩者復(fù)配比高于4∶6 時，n 值隨KGM 含量的增加而增加，說明KGM 對復(fù)配凝膠起主導(dǎo)作用。

KGM/黃原膠復(fù)合凝膠體系中兩者的協(xié)同作用受電解質(zhì)的影響，Williams 等[68]將黃原膠分別與KGM 和刺槐豆膠復(fù)配形成熱可逆凝膠，在沒有電解質(zhì)的情況下，KGM 與雜亂無序的黃原膠鏈發(fā)生相互作用，而當(dāng)0.04 mol/dm3NaCl 存在時，KGM能夠與有序的黃原膠鏈相互作用，刺槐豆膠在有無電解質(zhì)存在的情況下均與有序的黃原鏈發(fā)生相互作用。Gaio 等[69]通過圓二色譜和差示掃描量熱法研究了黃原膠和KGM 分別在溶液和凝膠相中的協(xié)同作用。通過圓二色性檢測到的大分子復(fù)合物在溶液中有序區(qū)域的熔化溫度與相應(yīng)的凝膠相熔化溫度一致，表明負責(zé)黃原膠/KGM 凝膠形成的連接區(qū)的前體是有序狀態(tài)組織的部分側(cè)鏈。Fitzpatrick 等[70]通過改變黃原膠的精細結(jié)構(gòu)來控制黃原膠/KGM 混合凝膠的性質(zhì)，研究表明黃原膠由于分子締合而與KGM 形成熱可逆凝膠，該凝膠在水中比在電解質(zhì)存在下強度更強，并且凝膠強度按照去乙酰化的黃原膠/KGM>黃原膠/KGM 的順序降低。

1.6 KGM 與刺槐豆膠復(fù)配

刺槐豆膠（Locust bean gum，LBG）又稱槐豆膠、洋豆膠、角豆膠，是從刺槐樹種子胚乳中提取的一種植物多糖膠[71]。LBG 以β-D-1，4 糖苷鍵連接的甘露糖為主鏈，在某些D-甘露糖基的1→6位上連接一個β-D-吡喃半乳糖，且半乳糖與甘露糖的比例為1∶4[72]。LBG 本身無法形成凝膠，由于在其分子構(gòu)架上有相對較多的未被取代的甘露糖基能與其它天然膠（如卡拉膠、黃原膠、瓜爾豆膠等）形成復(fù)合體，得以形成或加強凝膠作用?；倍鼓z與其它天然膠復(fù)配產(chǎn)生協(xié)同增效作用，可大大增加其黏度、凝膠能力及強度[71-76]。在工業(yè)生產(chǎn)中常常將LBG 與KGM 以及黃原膠、卡拉膠等多糖復(fù)配來增加其黏度、凝膠性、彈性等，從而擴大食品膠的使用范圍并提高使用性能。

圖8 LBG 分子結(jié)構(gòu)式[71]Fig.8 Molecular structure formula of locust bean gum[71]

LBG 分子表現(xiàn)出具有D-甘露糖基殘基的線性主鏈的嵌段結(jié)構(gòu)，稱為“平滑區(qū)域”，D-半乳糖基短殘基與聚合物主鏈結(jié)合的區(qū)域稱為“毛狀區(qū)域”[77]。有研究對刺槐豆膠水溶膠的流變學(xué)性質(zhì)進行表征，結(jié)果顯示：刺槐豆膠水溶膠是一種非牛頓流體，屬于假塑性流體中的觸性流體。郭肖[72]對刺槐豆膠與黃原膠、卡拉膠、瓜爾豆膠、海藻酸鈉、KGM 和羅望子膠等復(fù)配膠的流變學(xué)性質(zhì)進行表征。結(jié)果表明，刺槐豆膠與黃原膠、卡拉膠、瓜爾豆膠復(fù)配產(chǎn)生“1+1＞2”的協(xié)同作用；與海藻酸鈉產(chǎn)生“1＜1+1＜2”的協(xié)同作用；與KGM 和羅望子膠產(chǎn)生“1+1＜1”的拮抗作用。Sewall 等[20]、Tom 等[78]、Kun 等[79]研究了LBG-KC-KGM 三元復(fù)配體系的流變特性以及凝膠特性，研究發(fā)現(xiàn)LBG 與KC、KC與KGM 之間均具有協(xié)同作用，而三者的復(fù)配沒有發(fā)生新的相互作用，僅是LBG 與KC 和KC 與KGM 兩組分凝膠效果的綜合。

2 結(jié)論

KGM 基凝膠具有生物降解性高、生物相容性好、環(huán)境響應(yīng)性敏銳、固液共存等眾多優(yōu)勢，因而成為眾多科學(xué)工作者研究的焦點，被廣泛應(yīng)用于食品行業(yè)、醫(yī)藥領(lǐng)域、化工行業(yè)和功能材料等方面。KGM 基熱可逆凝膠的應(yīng)用性能很大程度上取決于復(fù)合體系中不同組分間的分子相互作用，因此本文從分子組裝的角度出發(fā)，綜述了KGM 分別與卡拉膠、瓊脂、纖維素衍生物、結(jié)冷膠、黃原膠和刺槐豆膠形成熱可逆凝膠的協(xié)同增效作用機理及相關(guān)性能研究，旨在為改善KGM 基熱可逆凝膠強度和體系穩(wěn)定性提供參考。