瓜尔胶又名古耳胶，瓜尔豆胶，英文名“ Guar gum”是一种天然半乳甘露聚糖胶，从产于印度、巴 基斯坦等地的瓜尔豆种子的胚乳中提取得到。半乳 甘露聚糖属中性多糖胶，是工业上有着广泛用途的 植物多糖胶。半乳甘露聚糖胶水溶液为假塑性流 体，大分子在自然状态下呈缠绕的网状结构，改性瓜尔胶的研究进展，因而它 在许多工业中用作増稠剂、稳定剂、乳化剂、粘结剂 和调理剂等。食品行业的应用如冰淇淋、果汁饮料、 面包、面条和调味料等，在香波、洗手液和肥皂生产 中用作调理剂，在造纸、纺织和炸药行业中用作増稠 剂和絮凝剂。压裂液采油和油气井钻井是多糖胶用 量最大的行业之」12]。

近年来随着各国对环境污染问题的日益关注和 重视，天然高分子材料逐步引起人们的重视，瓜尔胶 就是其中之一。瓜尔胶通过改性尤其是化学改性， 理化性能方面解决了原胶的缺点，成为研究的热点。 本文就改性瓜尔胶研究进展进行了综述，为瓜尔胶 进一步开发研宄提供参考。

收稿日期:2005- 03- 15

基金项目:“十五’国家科技攻关课题(2004BA502B03);

国家科技成果重点推广计划（2005EC000150)。

1瓜尔胶结构和性质

瓜尔胶是线状半乳甘露聚糖，属于非离子型高 分子。在结构上，以0- 1，4键相互连接的D-甘露 糖单元为主链，不均匀地在主链的一些D-甘露糖 单元的C6位上再连接了单个D-半乳糖（e- 1，6 键)为支链，其半乳糖与甘露糖之比约为1: 1. 8,简 化为 1: 213]。

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瓜尔胶在冷水中能充分水化(一般需要2 h)，能 分散在热水或冷水中形成半透明粘稠液，不溶于乙 醇等有机溶剂，1%水溶液粘度在4~ 5 Pa*s之间，具 体粘度取决于粒度、制备条件及温度，为天然胶中粘 度最高者。分散于冷水中2 h后呈现较强粘度，以 后粘度逐渐増大，24 h后达到最高，粘稠力为淀粉糊 的5~ 8倍，加热则迅速达到最高粘度，胶溶液的粘 度随胶粉粒度直径的减小而増加;水化速率则随温 度的上升而加快，如果经85 °C制备，10 min即可充 分水化达到最大粘度，但长时间高温处理将导致瓜 尔胶本身降解，改性瓜尔胶的研究进展，使粘度下降。瓜尔胶溶液在pH8~ 9 时可达最快水化速度，然而大于10或小于4则水化 速度反而慢1 4]。 

一般而言，0. 5%以上的瓜尔胶溶液己呈非牛顿 流体的假塑性流体特性，具有搅稀作用。瓜尔胶具 有良好的无机盐兼容性能，而受一价金属盐，如氯化 钠等的浓度可达60% ;但高价金属离子的存在可使 其溶解度下降。在控制溶液pH条件下，瓜尔胶能 与交联剂，如硼酸盐、金属离子等反应可生成稍带弹 性的粘质，还能形成一定强度的水溶性薄膜。瓜尔 胶在pH 3或以下的酸性溶液中会降解，被水解的是 糖苷键，结果粘度迅速丧失;在轻度偏碱的pH下， 是键段还原末端0位的切断反应，使链缓慢缩短，这 一过程比酸水解要慢;瓜尔胶溶液加热到很高温度 可导致热降解，在80~ 95 °C并持续一定时间粘度会 丧失[5]。

2瓜尔胶改性

瓜尔胶具有很好的水溶性和増稠性，但原粉往 往具有下述的缺点：S不能快速溶胀和水合，溶解速 度慢；@水不溶物含量高；度不易控制；④易被 微生物分解而不能长期保存等。这些缺点使瓜尔胶 的应用受到很大限制，因此需要改变其理化特性，使 其被更加广泛应用。下面是几种较为常见的改性：

2. 1物理增粘改性瓜尔胶

瓜尔胶物理増粘原理是半乳甘露聚糖是内胚乳 细胞的胞内胶，也就是说胶是在细胞内定位的。 半乳甘露聚糖聚集在细胞内表面，外表面是一层难 溶于水的物质，细胞和水结合时，细胞内的胶不能充 分溶于水，如果设法在内胚乳磨粉之前破坏其大部 分细胞壁，使细胞内胶充分释放出来，胶液粘度就会 提高，而且水化性能也会提高。

经物理压片増粘的瓜尔胶，1%胶液粘度可提高 50%以上，水不溶物可降低15%以上，性能大为改 观具有较高的经济价值1 7]。

2. 2阳离子瓜尔胶

瓜尔胶上的活性羟基在碱性条件下生成带负电 的负氧离子，在体系中存在有合适的季铵盐时，碱性 的瓜尔胶作为亲核试剂进攻季铵盐中的正碳离子取 代卤素生成瓜尔胶的阳离子醚18 ]。

阳离子瓜尔胶在粘度稳定性、抗氧化性和杀菌 能力方面都比一般的瓜尔胶有明显提高，这一性质 使它在油田化学、造纸等方面又有新的用途。阳离 子瓜尔胶在头发上具有很好的吸附性能，形成阳离 子聚合物膜，从而可以很好地改善发质。用于香波 中具有很好的调理作用，主要可以抑制头发静电，増 加头发柔软性，改善湿梳理性以及减少头发的缠结 等良好作用[9]。

2.3羟丙基瓜尔胶

瓜尔胶在异丙醇、水等介质中，氢氧化钠存在 时，与环氧丙烷反应即得到羟丙基瓜尔胶。邹时英 等比较了羟丙基瓜尔胶和瓜尔胶的13CNMR谱图发 现两张谱图中碳原子峰的值完全一样，且强度基本 未发生变化，从而推测羟丙基是以长链方式与瓜尔 胶相连，而不是在糖单元上的均匀分布[10]。

2.4氧化瓜尔胶

瓜尔胶与过氧化物等氧化剂作用所得产品为氧 化瓜尔胶。反应很复杂，反应机理也不详，但主要是 降C,氧化成醛基及C2- C3之间发生断裂，且被氧 化成羰基，羧基等。采用不同的氧化剂和工艺条件 可得到性能各异的氧化瓜尔胶产品。瓜尔胶粉悬浮 于苯介质中，在快速搅拌下，加入冰冷的过氧化钠， 并在一定温度下反应4 h，即可得到氧化瓜尔胶。将 瓜尔胶与一定量的双氧水混匀，在90 °C条件下反应 45 min，也可制得氧化瓜尔胶。Frollineie E利用半乳 糖醚和卤素作氧化剂，制得了带有羰基的氧化瓜尔 胶[10]。

2.5两性瓜尔胶

瓜尔胶糖单元上平均有三个羟基，这三个羟基 在一定条件下都可发生官能团衍生反应。在不同的 羟基上接上不同的阳离子和阴离子基团，便可形成 两性的瓜尔胶。Chowd hay等利用瓜尔胶先后和阳 离子进行取代反应最后得到了两性瓜尔胶产品。 Matino, Gay T.等米用了另外一种方法也制得了两 性瓜尔胶。两性瓜尔胶同时具有阳离子和阴离子的 特性，使它在实际应用中具有优异的性能[11]。

2.6酉旨化瓜尔胶

酯化瓜尔胶是瓜尔胶中的羰基被无机酸或有机 酸酯化而得的产品，常见的有硫酸酯、磷酸酯、醋酸 酯、邻苯二甲酸酯和磺酸酯等。在氢氧化钠存在的 条件下，Yeh. Michale H用瓜尔胶与2-丙烯酰胺- 2-甲基丙磺酸反应合成了一种高效増稠剂。

2.7阳非离子瓜尔胶

阳非离子瓜尔胶既含有阳离子取代基，又含有 非离子取代基，一般采用羟丙基瓜尔胶等非离子瓜 尔胶为原料，然后再进行阳离子醚化改性。Manjit Sigh Chravdhaiy研究出来了阳非离子瓜尔胶衍生物。 以羟丙基瓜尔胶粉为反应的起始原料，这是一种非 离子型的瓜尔胶衍生物，然后用一定浓度的醇溶液 分散处理，最后加入阳离子取代基溶液进行取代反 应，这一方法改性得到的最终产品其性能显著提高， 如0. 5%浓度的阳非离子瓜尔胶水溶液在波长500 ~ 600 nm之间的透光率在75%以上111]。

2.8接枝共聚瓜尔胶

经过引发瓜尔胶可与丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、 丙烯腈等进行接枝共聚反应，改性瓜尔胶的研究进展，形成接枝共聚物。采 用这种改性方法，通过选择不同的接枝单位，控制适 当的接枝频率、接枝率和支链平均分子量，可以制得 各种具有独特性能的产品。它们既有多糖化合物的 分子间作用力与反应性，又有合成高分子的机械性、 与生物作用的稳定性和线形链展开能力，在实际应 用中具有优异的性能。

2.9酶法改性

这种方法所用的酶是具有高度选择性的甘露糖 酶和半乳糖酶。甘露糖酶只剪切主链，而不对支链 发生作用，利用甘露糖酶的这种作用，可以较大幅度 地改变瓜尔胶的分子量和流变性;半乳糖酶只剪切 支链，从而改变两种单糖比例，对流变性影响较小。 同时利用两种酶进行改性，两者会产生协同作用。 利用酶对瓜尔胶改性的好处是:可以根据要求，为实 验或生产尤其是各种药物控制释放体系量身定做具 有不同精细结构的瓜尔胶，这具有非常重要的应用 价值。

2.10交联改性

瓜尔胶交联改性就是通过控制pH值，使瓜尔 胶及其衍生物的水溶液与硼、钛、钴等离子形成凝 胶。其中硼与瓜尔胶形成的凝胶对剪切力是可逆 的，即在切割或破裂后，凝胶体可恢复到原来状态， 而过渡金属与瓜尔胶形成的凝胶是非可逆的[10]。 交联后的瓜尔胶产品具有更好的耐盐性以及高温下 的稳定性，使其在高温油井中得到了广泛应用[12]。

3改性瓜尔胶应用前景

3.1食品工业

瓜尔胶是现代食品行业应用最广泛的食品辅料 之一。它可以在方便食品、调味品、饮料、冰淇淋和 饲料等多种食品中，具有増稠、保水、稳定及粘结悬 浮作用，是食品加工行业广泛应用的増稠剂、稳定剂 和悬浮剂。物理増粘瓜尔胶粘度高，水不溶物低，市 场前景十分广阔。

3. 2化妆品工业

瓜尔胶及其改性产品在日化领域应用正越来越 广。阳离子瓜尔胶，阳非离子瓜尔胶等作为功能性 化妆品添加剂，具有増稠调理等功能，广泛用于护发 护肤用品。羟丙基瓜尔胶用于牙膏粘合剂，可以改 变牙膏的流变性能及外观[13]。

3. 3纺织工业

印花是纺织行业的一个重要分支。由瓜尔胶衍 生物制成的印花糊料较传统的印花糊料具有更优的 性能。如良好的流变性，不易结在刮刀口上，印花刀 疵较少;渗透性好，印花表面匀染性好;成糊率高，改性瓜尔胶的研究进展，洗涤性好;保水性能好，可用于疏水性纤维织物的印花 耐酸碱，耐电解质，与各类染料相容性好[14，15]。

3.4造纸工业

当今，聚丙烯酰胺和改性淀粉广泛用于造纸中 作助留、助滤剂，但其效果只能达到一定程度，它们 在提高滤水的同时可能使纤维过度凝聚，从而降低 纸页匀度和强度。天然瓜尔胶作为造纸助剂可以提 高纸页强度和匀度，但造成滤水困难。经过化学改 性的两性或阳离子瓜尔胶则在很大程度上克服了这 一弊病，而在过去这两方面都是互斥的[16，17]。随着 对瓜尔胶研究的深入，改性瓜尔胶必定会在造纸工 业中发挥更大作用。

3.5石油工业

羟丙基瓜尔胶等瓜尔胶衍生物，经过化学改性， 具有许多优点，水不溶物及残渣较瓜尔胶粉有大幅 度降低，用于油田水基压裂液、浓浆添加剂能有效地 降低对地层的污染，且抗高温性好，稳定性强[12，18]。