摘 要：黃原膠在牙膏中可用作增稠劑和穩定劑。研究了４種不同黃原膠在牙膏中的應用，采用現代流變考察了各膠體的假塑性及觸變性，并研究了牙膏體系的流動性、觸變性、屈服應力等流變性能。為測定牙膏性能提供了很有價值的依據。
關鍵詞：黃原膠 牙膏 流變性
 
引言
 黃原膠是一種由黃單孢桿菌發酵葡萄糖、蔗糖或乳糖而成的多糖膠，可用于食品添加劑和流變性能改良劑^[1]。 黃原膠具有很高的黏度、流動觸變性和穩定的理化性質，且無毒，故作為添加劑在日用化學領域具有廣闊的市場前景，廣泛應用于食品、醫藥、采油、紡織、陶瓷、印染、香料、 日用化學及消防等領域^[2]。 黃原膠在日用化學行業中的最重要用途是作為粘合劑應用于牙膏中，具有較好的抗酶性、耐鹽性、對熱及酸堿的穩定性，且能提供優良的水合能力和卓越的配方耐用力以適合不同的牙膏配方。 可以單獨使用也可以與其他膠體復合使用。 牙膏的許多性質取決于其流變性能，因此，對牙膏流變學的研究可為牙膏的研制、生產、運輸、貯存提供重要參考依據^[3-5]。
目前有很黃原膠在食品中應用的 報道^[6-8]，也有針對黃原膠的流變性能研究^[9-10]。 主要選擇幾種不同的黃原膠，采用 HAAKE RheoStress1 流變儀研究其假塑性及觸變性，并與纖維素膠復配使用，考察不同黃原膠在牙膏中的應用，測試各牙膏樣品的流變性能，分析流變學數據，反映各黃原膠應用于牙膏的性能。
 
１ 實驗部分
１． １　實驗樣品
試驗樣品均來自丹尼斯克公司格林斯德系列黃原膠，見表 １。

１．２ 實驗用牙膏配方
將黃原膠與纖維素膠復配使用，其含量比例為０．６／０． １，具體配方見 表 ２。

不同黃原膠制得的牙膏樣品編號見表 ３。

１． ３ 測試方法
１．３． １ 粘度測試
（１）黃原膠粘度測試方法
對各黃原膠進行 粘度測試 ：稱取黃原膠， 溶于１％ＫＣ１溶液， 配置 １％ 黃原膠： １％ ＫＣ１溶 液， 采用Ｂｒｏｏｋｆ ｉｅｌｄ　ＬＶＴ （ＤＶ一Ⅱ ＋ｐｒｏ）粘度計 ，２５℃，S６３／３０ｒｐｍ。
（２）牙膏粘度測試方法
將剛制備好的牙膏、２５℃保存 ２４ｈ后 、２５℃保存一周的牙膏分別進行粘度測試，采用 Ｂｒｏｏｋｆ ｉｅｌｄ ｔｙｐｅ （ＤＶ一Ⅲ　Ｕｌｔｒａ）粘度 計 ，２５ ℃ ，Ｔ —Ｆ（９５＃）／５ｒｐｍ。
１．３．２ 流變性能測試
配制 １％黃原膠水溶液，進行流變性能測試，并按照配方制得各牙膏，進行流變學測試。 測試條件如下：采用 ＨＡＡＫＥ　ＲＳ１ 可控應力流變儀， Ｃ６０／２ＴＩ錐板測量系統 ，測定溫度控制在 ２４ ±１．０ ℃ 。
（１）假塑性
測試模式：ＣＲ　Ｌｉｎ　０． ００１／ｓ 一１００． ００　１／ｓ， ｔ６０ｓ， ＃１００， Ｔ　２４． Ｏ℃控制剪切速率，線性取點。
（２）觸變性
測試模式：ＣＲ　Ｌｉｎ　０． ００ １／ｓ 一１００． ００　１／ｓ， ｔ９０． ００ｓ， １００＃， Ｔ　２４． ００℃
ＣＲ　Ｌｉｎ　１００． ００　１／ｓ 一０ ． ００　１／ｓ， ｔ９０． ００ｓ， １００＃，Ｔ　２４．００℃
控制剪切速率 ，線性取點 。
（３）屈服應力
測試模式 ：ＣＳ　Ｌｉｎ　０． ００　Ｐａ一１００． ００　Ｐａ。 ｔ９０．００ｓ， １００＃． Ｔ　２４． ００ ℃
控制剪切應力，線性取點 。
（４）蠕變和恢復
測試模式：ＣＳ　１．００　Ｐａ， ｔ　３００．００ｓ， １００＃， Ｔ　２４．００℃
ＣＳ　０． ００　Ｐａ， ｔ　３００． ００ｓ， １００＃， Ｔ　２４． ００℃控制剪切應力 ，線性取點 。
 
２ 實驗結果與討論
２． １　黃原膠
２． １． １ 粘度
１％黃原膠溶于 １％ 氯化鉀溶液，２５℃，粘度測試結果，見表 ４。

２． １．２ 假塑性
將剪切速率和粘度作圖，得到不同黃原膠溶液的粘度曲線，見圖 １。

４種黃原膠溶液的粘度隨剪切速率而發生明顯降低，是典型的假塑性流體。 在低剪切速率范圍內，具有明顯的剪切變稀現象；在高剪切速率下，黃原膠的分子結構解聚為無規則線 團結構 ，使粘度迅速降低。
 
２． １． ３ 觸變性
觸變是時間依賴性的粘度變化，它表現為當剪切后放置一段時間其粘度增加。 在某些情況下， 此溶液發展成為有某種凝膠強度或甚至發展成幾乎是固體凝膠,假設一種足夠的力（剪切應力）作用于該觸變溶液，則其結構可被破壞而使表觀粘度降低。將剪切速率連續增加到某一值，然后逐漸減少，剪切應力的變化會形 成一個滯后曲線，觸變結構的破壞需要增加應力以減少其對流動的阻礙作用。 見 圖２。
圖 ２ 中各黃原膠溶液的觸變性較相近， 由于滯后曲線中形成支弧形，表示溶液有凝膠強度，因破壞凝膠結構需要的應力，使溶液恢復正常表觀粘度。

２． ２　牙膏樣品
２． ２． １ 牙 膏樣 品的粘度詳見圖３。

由圖 ３ 可知 ，不 同黃原膠制得 的牙膏樣 品粘度順序 ：ＴＰＩ—ｘａｎｔｈａｎ　ＨＩＴＥＸ８０＞ ＴＰ３ 一ｘａｎｔｈａｎ　８０ＨＳ＞ ＴＰ２ 一ｘａｎｔｈａｎ８０＞ ＴＰ４ 一ｘａｎｔｈａｎ　ｃｌｅａｒ８０ 。
２． ２．２ 牙膏樣品 的假塑性
牙膏必須有較好的流動性，在制備時容易通過管道輸送。 牙膏的流動性為可由流動曲線或粘度曲線表現^[3]。 圖 ４ 采用對數坐標，顯示了不同牙膏樣品的粘度曲線。

圖 ４曲線反映了膏體的剪切變稀流體特性。 此時牙膏樣品的假塑性已有明顯區別， 由 ＨＩＴＥＸ８０ 制得的牙膏樣品 ＴＰ１的假塑性最大， ｃｌｅａｒ８０ 制 得 的ＴＰ４假塑性最小。
２．２． ３ 牙膏樣品的觸變性
牙膏的觸變性反映了膏體的擠壓分散性能， 且對牙膏香精進發和口感有重要作用。 觸變性越大，牙膏容易從管中擠出，很快恢復原來的流變狀態，在牙刷上不會下陷，且洗刷時分散性、香精進發性及口感好^[5]。 觸變環的面積表示了在去除負荷后， 樣品結構恢復的快慢，其面積大小表示了觸變性的大小。見 圖 ５。

由圖 ５ 可見 ，各牙膏樣品 的觸變性大小順序為 ：ＴＰ１＞ＴＰ２／ＴＰ３ ＞ＴＰ４，說明不同黃原 膠與 ＣＭＣ 復配應用 于牙膏體系能帶來不一樣的觸變效果。
２． ２．４ 牙膏樣 品的屈 服應力
測量屈服應力一般有 ３種 方法^[11]：
①控制形變模式，一般用粘度計來測量，在得到的應力一時間曲線中， 應力值最大的那個就是屈服應力；
②控制速率模式，一般用 Ｃａｓｓｏｎ模型外推方法來計算屈服應力；
③控制應力模式，找到形變與應力曲線的拐點，即屈服應力對應的點。 見圖６。
圖 ６采用了控制應力模式， 屈服應力大小為 ：ＴＰ１＞ＴＰ２／ＴＰ３ ＞ ＴＰ４。 屈 服應力越小，在一定的剪切應力作用下更容易流動，說明在實際生產中，４ 一ｘａｎｔｈａｎ　ｃｌｅａｒ８０ 表現為樣品更容易運輸， 洗刷分散性更好，更容易從牙膏管中擠出。

２．２．５ 牙膏樣品的蠕變和恢復
蠕變和恢復測試反應了低速下牙膏的粘彈性特征，零粘度應力測定能反映出儲存穩定性和剪切后結構的可恢復性。 在這個過程中，越低的變形量，分散體系就越穩定。 見圖 ７。

在很短的時間內樣品顯示出瞬間很大的形變，表明膏體具有彈性，在試驗時間內顯示出最小 量的變形，這兩點揭示樣品在貯存期間內膠水收縮作用較小，顯示了更好的穩定性。 由圖 ７ 可知， 當剪切應力消除時，四個樣品都未能恢復至原始水平。 形變量越小，則體系越穩定， 牙膏體系穩定性 ：ＴＰ１＞ＴＰ２＞ ＴＰ４ ＞一ＴＰ３。
３ 結論
（１）４ 種黃原膠的粘度大小為：２一ｘａｎｔｈａｎ　８０ ＞１ 一ｘａｎｔｈａｎ　ＨⅡ ’ＥＸ８０ ＞３ 一ｘａｎｔｈａｎ　８０ＨＳ ＞４ 一 ｘａｍ－ｔｈａｎ　ｃｌｅａｒ８０。 ４種黃原膠 １％ 水溶液的假塑性和觸變性相近。
（２）將黃原膠與 ＣＭＣ 復配使用 ，可得到不同流變性能的膏體，牙膏假塑性和觸變性大小為：ＴＰ１—ｘａｎｔｈａｎ　ＨＩＴＥＸ８０ ＞ ＴＰ３ 一 ｘａｎｔｈａｎ　８０ＨＳ／ＴＰ２ 一ｘｎａｔｈａｎ　８０ ＞ＴＰ４ 一ｘｎａｔｈａｎ　ｃｌｅａｒ８０。說明黃原膠 ＨＩ一ＴＥＸ８０ 與 ＣＭＣ有更好的協同性，可以制作較好流動性，站立性和分散性的牙膏。
（３）屈服應力可體現牙膏的制造和包裝容易性，４ 一ｘａｎｔｈａｎ　ｃｌｅａｒ８０ 更容易運輸， 洗刷分散性更好，更容易從牙膏管中擠出。
（４）蠕變和恢復性能曲線可以反映牙膏的穩定性，牙膏體系穩定性：ＴＰ１ —ｘａｎｔｈａｎ　ＨＩＴＥＸ８０ ＞ＴＰ２一ｘａｎｔｈａｎ　８０ ＞ ＴＰ４ 一ｘａｎｔｈａｎ　ｃｌｅａｒ８０ ＞　ＴＰ３ ，ＴＰ３ 一ｘａｎｔｈａｎ　８０ＨＳ。 這些數據體現了不同黃原膠的性能及其在牙膏中的應用情況， 同時也能為我們在配方開發，黃原膠的選擇配伍，提供了有效的分析手段，能非常有效地知道 ４ 種黃原膠產品的牙膏應用研究工作。
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