细菌纤维素水悬浮液的流变特性-IngentaConnect.PDF

第 30 卷 第 11 期 农 业 工 程 学 报 Vol.30 No.11 2014 年 6 月 Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering Jun. 2014 285 细菌纤维素水悬浮液的流变特性 ※ 李 瑞，杜双奎，李志西 ，程正丽，乔艳霞，靳玉红 （西北农林科技大学食品科学与工程学院，杨凌 712100 ） 摘 要：为能更好地指导细菌纤维素作为增稠剂应用于食品工业，进一步了解细菌纤维素水悬浮液的流变学特性， 该研究首先用原子力显微镜观察了细菌纤维素水悬浮液中纤维素的形态结构和直径，然后以羧甲基纤维素溶液为 对照，分别从静态和动态 2 方面着手，用物性测定仪和流变仪测定细菌纤维素水悬浮液的稠度、黏性指数、剪切 应力、表观黏度，剪切应力和表观黏度与剪切速率的关系等特性指标。分析了稠度、黏性指数、剪切应力、表观 黏度与悬浮液中细菌纤维素质量分数的关系，比较了细菌纤维素水悬浮液与羧甲基纤维素溶液的差别，结果显示： 细菌纤维素的直径为 60～80 nm；细菌纤维素水悬浮液中的纤维素相互缠结，呈现散乱分布的网状结构，纤维素 可聚集形成平行或螺旋状的纤维束；细菌纤维素水悬浮液在质量分数为 0.4%～1.2%时的稠度和黏性指数远高于相 同质量分数的羧甲基纤维素钠溶液，且与质量分数呈显著的正相关关系（P ＜0.05, R2 ＞0.95 ）；在较低剪切速率 -1 下，悬浮液的表观黏度随剪切速率的增加呈缓慢下降的趋势，出现剪切稀化现象；当剪切应力达到屈 0.02～10 s 服应力时悬浮液才发生流动，且剪切应力与剪切速率呈正相关(P ＜0.05, R2 ＞0.99)，流动特性指数为 1，细菌纤维 素悬浮液为非牛顿流体的宾汉塑性流体。因此细菌纤维素水悬浮液做为增稠剂应用于食品工业时具有宾汉塑性流 体的特征。 关键词：细菌；纤维素；流变；形态结构；稠度；剪切应力；表观黏度 doi ：10.3969/j.issn.1002-6819.2014.11.035 中图分类号：Q93 文献标志码：A 文章编号：1002-6819(2014)-11-0285-08 李 瑞，杜双奎，李志西，等. 细菌纤维素水悬浮液的流变特性[J]. 农业工程学报，2014，30(11)：285－292. Li Rui, Du Shuangkui, Li Zhixi, et al. Rheological properties of aqueous suspension of bacterial cellulose[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2014, 30(11): 285 －292. (in Chinese with English abstract) 声学器材、造纸、燃料电池、离子交换膜及膜分离 0 引 言 [8-9] 等领域 。 木醋杆菌（Acetobacter xylinum ）是醋酸菌属中 目前国内外对细菌纤维素的研究主要集中在 的一个种，经液态发酵能合成一类高纯度纳米级纤 高产菌株的选育和廉价发酵原料（如工、农业废弃 维素。由于醋酸菌属于细菌类，所以该纳米级纤维 物）