魔芋葡甘聚糖胶粒稳定性的构建
魔芋葡甘聚糖的功能和在食品业上的应用
魔芋葡甘聚糖的功能和在食品业上的应用刘佩瑛张盛林魔芋是天南星科多年生草本植物，广泛分布在西南山区，是中国的传统食品及医药资源，在现代食品加工业中具有巨大的开发潜力。
一、魔芋葡甘聚糖的功能魔芋主要经济成分是葡甘聚糖，其化学结构是由分子比1:1.6～1.7的葡萄糖和甘露糖残基通过β-1，4 糖苷键聚合而成的高分子杂多糖。
葡甘聚糖属于可溶性半纤维素为人体第七营养素纤维素中的优品。
一般果蔬中的不溶性纤维，摄入人体后仍以原型排除，而华西医大研究魔芋葡甘聚糖能被肠内细菌酵解产生氢、二氧化碳、甲烷、水及短键脂肪酸等，经离子交换作用与肠内胆酸结合，胆固醇用于合成胆酸的量增加，从而使血液内胆固醇降低；且减少其胆道排泄时积聚形成胆石和减少胆酵代谢产物可能致癌物质的形成及排出以预防结肠癌。
魔芋还能降低甘油三脂水平，且血脂达正常水平后不再持续下降，起到调节脂质代谢，从而减低动脉粥样硬化和冠心病的发病率；葡甘聚糖作为膳食纤维，不被吸收，不含热量，有饱腹感，且能减少和延缓葡萄糖的吸收，是糖尿病的良好辅助药物，且可预防肥胖和缓慢减肥。
葡甘聚糖为可溶性纤维，能吸收水、保水，并通过酵解增加粪便体积和松软度，利于通便，防止便秘。
葡甘聚糖又是一种植物胶，但与其它天然胶如黄原胶、瓜尔豆胶、刺槐豆胶等相比，其粘度更高，在PH值降低到3.8以下，仍保持稳定而不沉淀，且与其它胶如黄原胶、卡拉胶等复配后有极佳的协同效果，可使黄原胶的粘度大大增高。
当魔芋精粉（葡甘聚糖粗制品）与黄原胶之比为3:2时，使黄原胶出现可逆性凝胶，并达最大凝胶强度，而单纯的黄原胶不能凝胶。
由于魔芋葡甘聚糖具有水溶、持水增稠、稳定、悬浮、胶凝、粘接、成膜等多种独特的理化性质而使它具有广泛的应用和开发价值。
在食品、饮料工业上利用葡甘聚糖的上述几种特性可作为胶凝剂、增稠剂、粘结保水剂、稳定剂、成膜剂等。
二、魔芋凝胶食品魔芋凝胶食品有二大类，一类是热不可逆凝胶类，其典型代表是魔芋豆腐（糕、丝）及衍生的雪魔芋、魔芋粉丝、魔芋片、魔芋翻花及仿生食品如素虾仁、素腰花、素肚片、素蹄筋、素鸭肠、素鱿鱼、素海参、海蜇皮、贡丸等。
魔芋葡甘聚糖
魔芋葡甘聚糖一、魔芋葡甘聚糖的化学结构魔芋葡甘聚糖（Konjac Glucomannan, KGM）或简称“葡甘聚糖”，为天然高分子多糖，分子量为200, 000-2,000, 000。
魔芋葡甘聚糖是由β-D-甘露糖与β-D-葡萄糖以β-1，4键结合起来的链状分子，分子中的葡萄糖与甘露糖的比例为1：1.5-1.6，在甘露糖的C-3位上连有以β-1-3键连接的支链，分子每19个糖残基（C-6位）上连接有一个乙酰基。
由于其水溶液具有很高的粘稠度而在食品工业中广泛应用作增稠剂、稳定剂和乳化剂等。
魔芋葡甘聚糖水解后，可获得葡萄糖、甘露糖和少量的乙酸。
在魔芋葡甘聚糖的大分子链中，乙酰基/糖残基数为1/19，如以38个糖残基组成重复单元，葡萄糖（G）/甘露糖（M）为15/23，即1：1.5-1.6，主链中葡萄糖残基以及甘露糖残基均以β-1-4甙键相连接，支链以β-1-4甙键与主链相连接。
魔芋葡甘聚糖的大分子结构如下：图中，G为Glucose(葡萄糖)，M为Mannose(甘露糖)，A c为乙酰基，置换糖残基伯醇羟基的氢而成酯，n聚合度，一般在160-315之间，分子量在200 000-2 000 000之间。
二、物理性质⑴水溶性魔芋胶是一种水溶性胶体，由于在溶解过程中，水分子的扩散迁移速度远远超过葡甘聚糖大分子的扩散迁移速度，结果，魔芋胶的颗粒发生溶胀或肿胀，使颗粒表面产生薄薄一层高聚糖的粘稠溶液，逼使魔芋胶的颗粒互相粘联而结块，妨碍魔芋胶的进一步溶解。
为此，应使用蔗糖、葡萄糖、盐或淀粉之类的分散剂在魔芋胶溶解之前与魔芋胶混合，以防止结块。
一般用于肉制品的魔芋胶可用盐或淀粉稀释分散，用于甜食品的魔芋胶可用蔗糖或葡萄糖稀释分散，如果没有稀释分散剂，魔芋胶必需在高速搅拌的条件下溶解，魔芋胶溶解后的溶液即便浓度只有1%，也是粘稠浓厚的。
⑵混溶性魔芋胶可以和蔗糖、葡萄糖、糖浆、奶粉混溶；魔芋胶可以和多数食品乳化剂、食用香精、食用色素、食用防腐剂等食品添加剂混溶；魔芋胶可以和果胶、黄原胶、阿拉伯胶、半合成胶、天然胶等食品增稠剂混溶；魔芋胶可以和各种淀粉、天然食品的超微细粉混溶。
毕业论文-两种魔芋葡甘聚糖羧酸酯的制备及其性能的研究
学士学位论文论文题目两种魔芋葡甘聚糖羧酸酯的制备及其性能的研究院系专业姓名学号指导老师日期The preparation of two kinds of KGM carboxylate and research their propertiesMay 26,2011两种魔芋葡甘聚糖羧酸酯的制备及其性能的研究郑重声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。
尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含他人已经发表或撰写过的研究成果，与我一同工作过的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。
作者签名：日期：摘要制备了两种魔芋葡甘聚糖羧酸酯并研究其相关性能。
以魔芋葡甘聚糖（KGM）为原料，氢氧化钠为催化剂，乙酸酐为改性剂，制备了魔芋葡甘聚糖乙酸酯；以吡啶为催化剂，正丁酰氯为改性剂，在苯的反应体系中制备了魔芋葡甘聚糖丁酸酯。
分别研究了不同反应条件对以上两种魔芋葡甘聚糖脂肪酯的取代度（DS）和吸水性的影响。
运用傅立叶红外光谱仪(FTIR)对KGM乙酸酯和KGM丁酸酯进行了表征，利用布袋法检测了它们的吸水性。
结果表明，KGM乙酸酯和KGM 丁酸酯的羰基(C=O)特征吸收峰较KGM明显增强，吸水性随着DS的增加而降低，在DS相同的情况下，KGM乙酸酯比KGM丁酸酯吸水性强。
关键词：魔芋葡甘聚糖；酯化反应；吸水性ABSTRACTFabricate two kinds of KGM carboxylate and research their properties. Manufacture KGM acetate with KGM as raw materials, sodium hydroxide as catalyst, and acetic anhydride as modifier; fabricate KGM butyric acid ester in the reaction system of benzene. Study seperately the influence of the two kind of KGM carboxylate of the degree of substitution and water absorbability under the reaction e FTIR spectrometer to characterize the KGM and KGM carboxylate, and detect the water absorbability of them in bag process. The results show that the absorption peak of carbonyl group features of the KGM acetate and butyrate increases, and the water absorbability lowers as the increasing of the DS.In the same DS circumstances,KGM acetate ’s absorbent higher then KGM butyrate’s.Key words：KGM; esterification; absorbent目录郑重声明 (Ⅰ)摘要 (Ⅱ)ABSTRACT (Ⅲ)目录 (1)第一章综述 (3)1.1引言 (3)1.2 魔芋葡甘聚糖的性质 (4)1.3 魔芋葡甘聚糖的结构 (5)1.4魔芋胶及其应用 (5)1.4.1 在食品加工中的应用 (6)1.4.2 在农业中的应用 (6)1.4.3 在医药中的应用 (6)1.4.4 在其他工业中的应用 (6)1.5 魔芋葡甘聚糖的改性研究进展 (7)1.6 研究目的 (8)第二章实验 (9)2.1试剂及仪器 (9)2.2 魔芋葡甘聚糖乙酸酯的制备 (9)2.3 魔芋葡甘聚糖丁酸酯的制备 (9)2.3.1 正丁酰氯的制备 (9)2.3.2 合成魔芋葡甘聚糖丁酸酯 (10)2.4 样品取代度的测定 (10)2.4.1 魔芋葡甘聚糖乙酸酯取代度的测定 (10)2.4.2 魔芋葡甘聚糖丁酸酯取代度的测定 (10)第三章结果与讨论 (12)3.1 魔芋葡甘聚糖的酯化反应 (12)3.2反应温度对取代度的影响 (12)3.2.1 反应温度对KGM乙酸酯取代度的影响 (12)3.2.2 反应温度对KGM丁酸酯取代度的影响 (13)3.3对产品吸水性能的研究 (14)3.4 红外分析 (15)3.4.1对KGM乙酸酯的红外分析 (16)3.4.2对KGM丁酸酯的红外分析 (18)3.5 结论 (20)参考文献 (21)致谢 (23)第一章综述1.1 引言魔芋（Konjac）是天南星科多年生草本植物，在印度、中国、日本等东南亚国家有着悠久的栽培历史。
魔芋的加工方法
魔芋的加工方法魔芋，又作磨芋，天南星科磨芋属多年生草本植物，中国古代又称妖芋。
自古以来魔芋就有“去肠砂”之称。
魔芋生长在疏林下，是有益的碱性食品，对食用动物性酸性食品过多的人，搭配吃魔芋，可以达到食品酸、碱平衡。
此外，魔芋还具有水平降血糖、降血脂、降压、散毒、养颜、通脉、减肥、通便、开胃等多功能。
魔芋的加工方法魔芋丝的加工工艺，下面具体出来了解一下：魔芋的主要成分为葡甘聚糖，是一种优质的天然膳食纤维。
现将魔芋丝的加工方法介绍如下：材料与工艺：①原材料。
魔芋精粉，氢氧化钙，柠檬酸，焦亚硫酸钠等。
②主要设备。
膨化机，精炼机，粉丝成形机，固化槽，杀菌器等。
③工艺流程。
魔芋精粉→膨化→精炼→吐丝成形→固化定型→装袋保鲜→杀菌→成品。
原料选择：选择经过二次碾磨的魔芋精粉，要求色白，无霉变、杂质，过100 目筛通过的颗粒数大于90%，水分含量低于8%，残留二氧化硫小于0.3g/kg，碘反应不呈蓝色。
膨化：常温下将优质的魔芋精粉和水按1（28～32）（kg/L）在不锈钢膨化槽中混合，低速搅拌，防止气泡过多混入，膨化液不随搅拌器转动即停止搅拌。
再静置膨化1.5～2 小时，形成稳定悬浮液。
精炼：膨化液以60L/ 分钟速度进料到精炼机中，同时加入配制的2%的氢氧化钙澄清溶液，以约0.5L/分钟的进液速度与膨化液混合，启动搅拌机以400 转/ 分钟的转速搅拌，使其充分混匀。
经不锈钢吐丝器将魔芋丝状凝胶吐入85～90℃的流动热水中形成热不可逆凝胶，让魔芋丝保持在流动状态下定型，避免固化前产生丝体粘结现象。
固化定型：随热水流出的魔芋丝进入盛有氢氧化钙稀碱液的贮槽内，静置固化20 小时，在此期间采用5‰的澄清石灰水更换浸泡液，常温下换水2 次，夏天换水3 次。
保持固化液中的钙离子浓度，避免粉丝发生脱水收缩。
保鲜杀菌：温水配制一定量的柠檬酸溶液，在溶液中加入少量的焦亚硫酸钠，并调整pH 至5，将粉丝从固化槽中捞出用酸液喷淋处理，然后装袋，注满用澄清氢氧化钙溶液配的pH 为11.5 的碱液，封口后转入杀菌器内，采用85℃的热水杀菌30 分钟。
魔芋葡甘聚糖理化性质及化学改性现状_李娜
述 食品工业科技
能脱掉乙酰基团， 脱 9:; 在温和的碱性条件下， 乙酰基后的葡甘聚糖有利于分子间羟基的氢键 相 互 交联及成膜性能的改变。 林 晓 艳 *!!, 等 对 9:; 去 乙 酰 基 改 性 的 条 件 及 改 性产 物 的 成 膜 特 性 进 行 了 研 究 ： 魔 芋 精 粉 浓 度 !" ， （<=） 制膜效果较好， 耐折度及 8% ( 调节 >= 为 !) 时， 抗张强度均有很大程度提高。 当 环 境 的 >= 超 过 !( 时， 去乙酰基的溶胶中会出现絮状物， 即发生了溶胶 向凝胶的转变。
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魔芋胶在肉制品中的应用
魔芋胶在肉制品中的应用魔芋葡甘聚糖及其在肉制品中的应用魔芋的有效成分为葡甘聚糖(Konjac Glucomannan 简称为KGM)。
葡甘聚糖是一种非离子型水溶性高分子多糖。
它是由D,葡萄糖和D,甘露糖按1:1.6的分子比例，以β-(1-4)糖苷键聚合而成。
在某些糖残基C-3位上存在由β-(1-3)糖苷键组成的支链，主链上每3280个糖残基处有一个支链，每条支链有几个至几十个糖残基，大约每19个糖残基上有一个以酯键结合的乙酰基。
魔芋葡甘聚糖的分子量为200000-2000000。
工业生产的商品粘度可达20000mpa•S(毫帕斯卡秒)，是目前所发现植物类水溶性食用胶中粘度最高的一种。
魔芋葡甘聚糖确切的分子结构，至今尚无统一的完善定论。
由以下魔芋葡甘聚糖的独特组份和分子结构就可以看出，它的理化性质:流变性、增稠性、增效性、胶凝性、粘结性、吸水性、成膜性、衍生性的实质内函，这是魔芋葡甘聚糖在食品和食品添加剂工业中应用的硬件。
葡甘聚糖的流变性葡甘聚糖容易分散于水，不溶于甲醇、乙醇、乙酸乙酯、丙酮、乙醚等有机溶剂，其水溶胶为非牛顿型流体，即有剪切变稀的性质，魔芋葡甘聚糖水溶胶的表观粘度随剪切速率的增加而降低，因此稠度系数值和流动指数值是评价魔芋葡甘聚糖质量的两个重要指标，稠度系数值越大，流动指数值越小，其质量越好。
魔芋葡甘聚糖的稳定性魔芋葡甘聚糖的粘度随温度的上升而下降，但温度下降时，粘度可以又上升，但无论怎么上升也上升不到原来粘度的水平。
魔芋葡甘聚糖不能长时间耐80?以上高温，如魔芋葡甘聚糖在121?温度下经30分钟粘度将下降50%。
PH值对魔芋葡甘聚糖的粘度有下降的影响，但当PH 3—9之间还是比较稳定的。
魔芋葡甘聚糖纯度越高，其溶胶稳定性越强。
魔芋葡甘聚糖的增稠性魔芋葡甘聚糖是一种十分优良的增稠剂，这是由魔芋葡甘聚糖分子质量大，水合能力强，不带电荷等特性所决定的，它属于非离子型，受盐的影响很小。
魔芋粉特性
魔芋葡甘聚糖ﻫ魔芋的有效成分为葡甘聚糖（Kｏnjac Gluｃｏmaｎnan 简称为KGM)。
葡甘聚糖是一种非离子型水溶性高分子多糖。
它是由D-葡萄糖和D－甘露糖按１：１.6的分子比例，以β-(１－4）糖苷键聚合而成。
在某些糖残基Ｃ-3位上存在由β－(1-3)糖苷键组成的支链，主链上每３280个糖残基处有一个支链,每条支链有几个至几十个糖残基,大约每19个糖残基上有一个以酯键结合的乙酰基。
魔芋葡甘聚糖的分子量为2０0００0-２000000。
工业生产的商品粘度可达200０0mpａ＆#8226;Ｓ(毫帕斯卡秒），是目前所发现植物类水溶性食用胶中粘度最高的一种。
魔芋葡甘聚糖确切的分子结构,至今尚无统一的完善定论。
ﻫ由以下魔芋葡甘聚糖的独特组份和分子结构就可以看出,它的理化性质:流变性、增稠性、增效性、胶凝性、粘结性、吸水性、成膜性、衍生性的实质内函，这是魔芋葡甘聚糖在食品和食品添加剂工业中应用的硬件。
ﻫ葡甘聚糖的流变性葡甘聚糖容易分散于水，不溶于甲醇、乙醇、乙酸乙酯、丙酮、乙醚等有机溶剂,其水溶胶为非牛顿型流体，即有剪切变稀的性质，魔芋葡甘聚糖水溶胶的表观粘度随剪切速率的增加而降低,因此稠度系数值和流动指数值是评价魔芋葡甘聚糖质量的两个重要指标，稠度系数值越大，流动指数值越小，其质量越好。
ﻫ魔芋葡甘聚糖的稳定性ﻫ魔芋葡甘聚糖的粘度随温度的上升而下降，但温度下降时,粘度可以又上升,但无论怎么上升也上升不到原来粘度的水平。
魔芋葡甘聚糖不能长时间耐80℃以上高温，如魔芋葡甘聚糖在12１℃温度下经30分钟粘度将下降5０%。
ﻫPＨ值对魔芋葡甘聚糖的粘度有下降的影响,但当PH ３—9之间还是比较稳定的。
ﻫ魔芋葡甘聚糖纯度越高，其溶胶稳定性越强。
ﻫ魔芋葡甘聚糖的增稠性ﻫ魔芋葡甘聚糖是一种十分优良的增稠剂，这是由魔芋葡甘聚糖分子质量大,水合能力强，不带电荷等特性所决定的,它属于非离子型，受盐的影响很小。
ﻫ魔芋葡甘聚糖与ＸG和淀粉有协同增稠作用；在１%的黄原胶溶液中加入0.０2—０.0３%的魔芋胶,粘度可增加2—３倍。
魔芋胶不同规格分类的原则可以按照葡甘聚糖的含量产品的黏度
如何合理选择魔芋精粉（胶）魔芋胶不同规格分类的原则可以按照葡甘聚糖的含量、产品的黏度、粒度大小进行分类，食品企业可以根据不同魔芋胶的技术参数与性能，并结合自身需求合理选用。
主要的技术参数与性能的关系如下：魔芋葡甘聚糖的含量作为魔芋胶的有效成分，葡甘聚糖的含量在魔芋胶的性能和价格构成中起了关键性的作用。
葡甘聚糖含量越高，主要杂质淀粉的含量越低，即魔芋胶的纯度越高，其品质越好。
经过精加工处理后，魔芋胶的杂质可大部分去除，纯度可有大幅度的提高。
含水量含水量越低，产品的性能越稳定。
由于魔芋胶中通常含残留葡甘聚糖分解酶，其对魔芋葡甘聚糖的分子结构有分解作用，因而使黏度降解。
通常控制含水量，能有效抑制酶制剂的活性。
粒度●根据不同用途的需要，魔芋胶一般生产以下几个规格的粒度：40目、80目、120目等。
●粒度不同，魔芋胶的溶解性和分散性有所不同。
粒度越粗，溶解速度越慢，分散性越好；粒度越细，溶解速度越快，分散性越差，溶解时会结团。
●粒度对常规产品的黏度有较大影响，通常是粒度越粗，黏度越高。
●粒度值的准确表达应该是通筛率达到95％以上。
黏度●黏度值取决于：葡甘聚糖含量；其分子量大小；测定方法的不同。
●葡甘聚糖含量越高，黏度越高。
●在一定含量和分子量条件下，粒度越细，黏度越低；粒度越粗，黏度越高。
●粒度越粗，黏度达峰时间越长（如40目的产品，黏度达峰时间2～4小时，而120目的产品，通常只需30～40分钟）。
●经过改性处理后，魔芋胶的黏度会下降到一定水平，以适应特定产品开发的需要。
●黏度测定方法中，在确定转子后，转速越快，黏度值越低。
因此，相同规格的产品在不同公司给出的黏度值可以存在1～2倍的差异。
气味天然的魔芋具有一种特有的腥味，原料级的魔芋胶在加热过程中会散发出来。
对于特定用途的产品，可使用经精制处理的魔芋胶，气味可降到轻微至基本无味。
透明度●由于魔芋胶分子量较大，与水分子结合后形成的网络结构较为致密，透光度下降。
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魔芋葡甘聚糖胶粒稳定性的构建陈涵;谭小丹;张甫生;庞杰;沈本澍;余培涛;唐秀清【摘要】采用单因素实验方法探讨KGM用量、PULL用量、溶胀温度及溶胀时间对魔芋葡甘聚糖胶粒稳定性的影响,并以影响较显著的条件为因素,共混溶胶液粘度为响应值进行3因素3水平响应面优化设计.结果表明:KGM含量、PULL含量、溶胀时间是混合溶胶液粘度的显著影响因子;两两交互作用对溶胶粘度影响显著,其数值分别为0.28％,0.55％和1.9h时,模型预测最优粘度为19.237 1 Pa·s.【期刊名称】《热带生物学报》【年(卷),期】2015(006)004【总页数】7页(P460-466)【关键词】魔芋葡甘聚糖;普鲁兰多糖;溶胀特性;响应面设计【作者】陈涵;谭小丹;张甫生;庞杰;沈本澍;余培涛;唐秀清【作者单位】福建农林大学食品科学学院,福州350002;福建农林大学食品科学学院,福州350002;西南大学食品科学学院,重庆400716;福建农林大学食品科学学院,福州350002;福建农林大学食品科学学院,福州350002;福建农林大学食品科学学院,福州350002;福建农林大学食品科学学院,福州350002【正文语种】中文【中图分类】TS202多糖在自然界分布很广，几乎存在于所有的生命体中，主要包括植物多糖、动物多糖、海洋生物多糖及微生物多糖[1-2]。
近年来，随着研究的深入，有关多糖结构与性质的研究已成为一门迅速发展的独立学科[3]。
在食品加工工业中，许多天然高分子多糖往往因具有增稠、助凝、稳定等性能而作为食品添加剂或生产原料应用到食品生产中，影响着食品的质构特性、外观和风味等感官品质，已成为食品的重要组成部分[4]。
但在实际应用中，单一多糖的性能难以满足广泛的应用要求。
在一定条件下，通过2种或2种以上的多糖进行共混改性，进而改变其分子间或分子内的相互作用，并产生新的性质，改善或提高单一多糖在某些方面的性能，拓宽了其应用领域。
因此，多糖相互作用具有重大的应用及研究价值。
魔芋葡甘聚糖(Konjac glucomannan，简称KGM)为魔芋中重要的功能活性成分，由于KGM特殊的分子结构，其具有增稠、成膜[5]、胶凝[6-7]等理化特性。
普鲁兰多糖(Pullulan，简称PULL)是以α-(1,4)糖苷键结合的麦芽三糖为多糖的基本结构单位，再相互以α- (1,6)糖苷键结合而成中性水溶性线性多糖[8-10]。
由于PULL含有丰富的羟基，易溶于水，且水溶液稳定性好，耐酸、耐碱、耐盐、耐高温[11-12]，粘度低，具有优良的成膜性[13]，但不具有胶凝性[14]。
笔者通过研究KGM 用量、PULL用量、溶胀温度和溶胀时间对魔芋葡甘聚糖胶粒稳定性的影响，探讨加强魔芋葡甘聚糖和普鲁兰多糖的分散性和相互作用的新方法，旨在为魔芋葡甘聚糖-普鲁兰多糖复合凝胶在食品工业中的应用提供依据。
1.1 材料魔芋葡甘聚糖(食品级，云南三艾有机魔芋发展有限公司)，普鲁兰多糖(食品级，天津实发中科百奥工业生物科技有限公司)。
1.2 仪器 NDJ-8S型旋转数显粘度计(上海精密科学仪器有限公司)，AB-50电子分析天平(瑞士 Mette 公司)，HH-4数显电子恒温水浴锅(常州国华电器有限公司)，JJ-4六联电动数显搅拌器(常州国华电器有限公司)，TGL-10B高速离心机(上海安亭科学仪器厂)。
1.3 方法1.3.1 KGM/PULL共混溶胶液的制备称取一定量的PULL分散于去离子水中，待PULL充分溶解，于45 ℃水浴条件下，边搅拌边加入一定量的KGM，以350 r·min-1的转速搅拌3.0 h，然后将其存放在45 ℃恒温水浴锅中，以备性能测试。
1.3.2 KGM/PULL共混溶胶液粘度测试用NDJ-8S型旋转粘度计在60 r·min-1下，测定KGM/PULL共混溶胶液在常温下的粘度。
1.3.3 单因素试验设计选取KGM用量、PULL用量、溶胀温度及溶胀时间4个因素进行单因素实验。
1.3.4 响应面设计及数据分析在单因素试验的基础上，运用响应面优化方法(response surface methodology，RSM)，以KGM用量、PULL用量、溶胀时间为因素，以共混溶胶液粘度为响应值，进行3因素3水平响应面优化设计，运用Design-Expert.V8.0.6 软件，根据Box-Behnken Design(BBD)，对结果进行分析[15]。
2.1 单因素实验及其分析2.1.1 KGM对KGM/PULL共混溶胶液粘度特性的影响 PULL含量为0.50%、溶胀温度45 ℃、溶胀时间3 h时，探讨不同浓度的KGM对溶胶液粘度的影响，结果如图1所示。
从图1可知，KGM用量对KGM/PULL共混溶胶液粘度特性影响明显。
随着KGM 用量的增大，KGM/PULL共混溶胶体系粘度有明显增大趋势。
产生这一现象可能是因为KGM是高粘度组分，PULL是低粘度组分，在低粘度组分含量较高时，体系粘度与低粘度组分的粘度接近；而在高粘度组分含量较高时，体系粘度会随高粘度组分含量明显上升[16]。
当KGM含量达0.25%时，溶胶液粘度随KGM含量变化的速度放缓，而后KGM含量继续增加，溶胶液粘度变化不大，但是体系过于粘稠，不易搅拌均匀，且较易产生气泡，随着KGM 含量的继续增大，这种现象愈加明显。
2.1.2 PULL对KGM/PULL共混溶胶液粘度特性的影响 KGM含量为0.15%，溶胀温度45 ℃，溶胀时间3 h时，探讨不同浓度的PULL对溶胶液粘度的影响，结果如图2所示。
从图2可知，PULL含量对KGM/PULL共混溶胶液粘度特性影响明显。
随着PULL用量的增大，混合溶胶液粘度先增大后持续降低。
产生这一现象可能是因为少量添加PULL，体系形成两相连续的互穿/互锁结构，增大流动阻力，使溶胶液粘度增大；随着PULL这一低粘度组分成为主成分时，PULL分子与水分子的结合使得KGM分子和水分子的相互作用逐渐减弱，而KGM分子间结合力逐渐加强，导致KGM分子链收缩，分子尺寸大大减小，而且大量PULL覆盖在KGM胶粒表面，达到一个较高或相对饱和的状态，使整个体系胶粒间的迟滞力和粘滞力减小，流动性增大，粘度大幅度降低[17]。
2.1.3 溶胀温度对KGM/PULL共混溶胶液粘度特性的影响 KGM含量为0.15%，PULL含量为0.50%，溶胀时间3 h时，探讨不同的溶胀温度(Swelling temperature)对溶胶液粘度的影响，结果如图3所示。
从图3可知，溶胀温度对KGM/PULL共混溶胶液粘度特性影响不明显。
随着溶胀温度的上升，混合溶胶液粘度持续减小，当热水浴温度≥55 ℃时，减小速率放缓。
产生这一现象可能是因为温度的升高，使分子运动加剧，能逐渐挣脱分子间氢键的束缚，改变分子间的相互作用，导致共混液的粘度减小[18]。
2.1.4 溶胀时间对KGM/PULL共混溶胶液粘度特性的影响 KGM含量为0.15%、PULL含量为0.50%、溶胀温度45 ℃时，探讨不同的溶胀时间(Swelling time)对溶胶液粘度的影响，结果如图4所示。
从图4可知，溶胀时间对KGM/PULL共混溶胶液粘度特性影响明显。
随着溶胀时间的延长，溶胶液粘度先增大后下降。
当溶胀时间为2.0 h 时，凝胶强度达到最大值，而后随着溶胀时间增长，将会使分散于溶胶中的KGM，PULL之间的分子链打断，从而使溶胶液粘度降低[19]。
2.2 KGM/PULL共混体系溶胀特性优化2.2.1 响应面设计与结果分析根据Box-Behnken试验设计原理，笔者以溶胶液粘度为响应值，结合上述单因素实验结果，选取与之密切相关的KGM含量、PULL 含量、溶胀时间(Swelling time)3个因素为自变量，设计了3 因素3 水平响应面分析试验。
试验自变量因素编码及水平如表1 所示，Box-Behnken试验设计方案及结果见表2。
根据Box-Behnken设计实验所得结果，采用Design-Expert.V8.0.6 软件拟合响应指标对自变量的回归曲线，建立数学模型并进行统计分析，结果如下：粘度= +18.32+3.42A+0.26B-0.24C-5.00×10-3AB-0.045AC-2.50×10-3BC-3.33A2-1.30B2-0.66C2 。
对回归曲线进行方差分析，以0.05 和0.01 2水平进行显著性检验(表3)，并对模型进行检验(表4 )。
从表3可知，模型的P值<0.000 1为极显著，失拟为0.305 7>0.05，不显著，说明根据Box-Behnken试验设计的结果拟合的回归方程具有显著意义。
从表4可知，决定系数达到0.999 9，校正拟合度值和预测拟合度值分别为0.999 9和0.999 4，二者接近且差值处在有意义范围内，说明该回归方程能够显著性表示本次试验中各因素对溶胶液粘度的影响。
根据回归方程的方差分析结果可知，在本试验的取值范围内，KGM含量、PULL含量、溶胀时间均是影响KGM/PULL共混溶胶液的极显著性因素。
根据F值的大小，可以判定影响的主次顺序为：KGM含量>PULL含量>溶胀时间。
KGM 含量与溶胀时间交互影响为显著，说明应用响应面Box-Behnken系统进行优化试验的方法可行。
图5～图7是由多元回归方程所得到的不同因素间两两作用从而对其溶胶液粘度影响的响应面图和等高线图。
图5表示溶胀时间为2 h时，KGM含量和PULL含量对凝胶强度的影响。
其中，由图5(a)可以看出，随着PULL含量增大，溶胶液粘度先增大后减小。
随着KGM含量的增大，溶胶液粘度在一定范围内呈现明显增大的趋势。
图6表示PULL含量为0.55%时，KGM含量和溶胀时间对溶胶液粘度的影响。
其中，由图6(a)可以看出，随KGM含量与溶胀时间的增大，溶胶液粘度先增大后减小。
由图6(b)可以看出，等高线的形状趋于椭圆形，表示互作用显著。
表3中AC的P值<0.05，也说明二者交互作用对凝胶弹性的影响显著。
图7表KGM 含量为0.25%时，PULL含量和溶胀时间对溶胶液粘度的影响。
其中，由图7(a)可以看出，随PULL含量与溶胀时间的增大与溶胀温度的升高，溶胶液粘度先增大后减小。
2.2.3 弹性模型验证根据Box-Behnken设计实验所得到的数据结果及回归方程，利用Design-Expert.V8.0.6软件处理所得数据，结果表明：KGM含量、PULL含量、溶胀时间分别为0.28%，0.55%和1.9 h，可得到溶胶液最优粘度为19.237 1 Pa·s。
根据最优条件进行验证性实验，以评估模型和方程的准确性，通过6组平行实验得到复合凝胶平均凝胶强度为19.236 81 Pa·s，与模拟数值的误差﹤1%，说明所得的最佳工艺参数合理可靠。