瓜尔胶及其衍生物的应用研究进展，瓜尔胶是从种植于印巴次大陆的瓜尔豆中 提取的一种植物胶。是一种天然的半乳甘露聚糖 胶，近年来随着环境保护意识的不断增强，人们 逐渐把注意力转移到一些天然产物的研究上。瓜 尔胶这一天然高分子化合物，由于其独特的分子 结构及物理化学特性而易于被化学改性，使它成 为一种很有潜力的新型环保助剂，应用极其广泛 [1一2]。目前国内对此研究报道的很少，本文综述了 瓜尔胶及其衍生物在造纸、日用化学品、食品、 石油钻探、医药等工 的应用进展。

1瓜尔胶的结构与性质

瓜尔胶主链由(1-4)一 p -D-甘露糖为单元联 接而成，瓜尔胶及其衍生物的应用研究进展侧链由单个ct 一 D半乳糖组成并以(1-6) 键与主链相接[3_4],如图1所示。瓜尔胶因来源不 同分子量约为1〇〇~200万，甘露糖与半乳糖之比约 为1.5~2:1(5)。从支链的半乳糖来看，有四个羟基均 可以参与酯化或醚化反应，考虑到空间的位阻效 应，羟甲基中的伯羟基反应活性最强，此外甘露 糖的羟基也有一定的反应活性。这种特性与那些 无分支、不溶于水的葡甘露聚糖有明显的不同。 瓜尔胶是水溶性最好的天然高分子化合物之一， 水溶性具有很高的黏度，1 %的水溶液的黏度约为 4 000~6 000cp[16]。水溶液呈假塑性，没有屈服应 力，是典型的缠绕的生物聚合物性质m。然而天 然的瓜尔胶存在不能快速溶胀和水合，水不溶物 含量高，热稳定性较差，易被酶和细菌分解等缺 陷。因此需要对瓜尔胶进行改性，形成新的衍生 物，克服天然瓜尔胶的缺点，使其广泛应用。瓜 尔胶的衍生物主要有：阳离子型瓜尔胶、阴离子 型瓜尔胶、非离子型瓜尔胶、两性型瓜尔胶、接 枝共聚瓜尔胶以及交联改性。

2瓜尔胶的主要应用领域

2.1造纸工业

由于瓜尔胶分子与纤维素分子结构非常相 似，所以它对纤维有很强的亲和力，即使在阴离 子垃圾很多的情况下仍能有效地吸附到纤维上发 挥作用，故瓜尔胶广泛应用于造纸增强剂、助 留助滤剂、絮凝剂。为了赋予瓜尔胶更好的使用 性能，需对瓜尔胶进行化学改性，瓜尔胶的改性 主要有两个方向：一是在分子链上引入阳离子基 团，从而获得一定的正电性，这种带正电的改性瓜尔胶便可以与带负电的纤维、填料粒子相互作 用从而提高原有的助留、助滤和增强效果。与淀 粉类助剂相比，阳离子瓜尔胶不需要糊化，可以 直接溶于水，同时由于其分子量处于中等（20万 ~200万左右），在提高助留助滤效果时不会产生 过度絮凝，有利用改善纸页勻度18—1'王军利等研 究了阳离子瓜尔胶作为造纸湿部助留助滤剂使用 时，用量1 %(对绝干浆)、抄纸pH值接近中性的 6~7范围内其效果较好，并且阳离子取代度增大， 效果增加[1、另一改性方向是设法增加瓜尔胶分子 链的长度，增大其分子量，从而增强其架桥连接 能力。swanson研究表明，0.5 %的分散刺愧豆胶加 入漂白亚硫酸盐浆可以降低70 %的打衆时间并提 高32 %的耐破度，而瓜尔胶被认为效果更佳[121。

瓜尔胶使用简单，不需要单独溶解设备，没 有分子链的剪切降解问题。阳离子瓜尔胶也可以 与阳离子淀粉及合适的有机酸混合后作为增强和 助滤剂，它比单独使用阳离子瓜尔胶或阳离子淀 粉效果都好。随着现代造纸的发展，适应高速纸 机、零排放以及环保的要求，这种天然的高分子 造纸助剂必定会在现代化的造纸：工业中发挥更 大作用。

2.2曰用化学品工业

阳离子瓜尔胶在日用化学品工业中的应用 已有三十年的历史了。除了对头发具有柔软抗静 电性外，它在湿发梳理方面表现出杰出的功效。 此外，高分子量的二甲基硅賊择全球范围内已被 广泛地应用于二合一阳离子瓜尔胶和高分子量硅 油的配合使用，更为头发提供了健康和光亮的色 泽，使湿梳和干梳更容易，及对头发的管理更容 易。罗地亚公司开发的透明调理剂一 JaguarExce嫌 很好地与高分子量的二甲基硅油配伍达到很好的 调理功能[13]。於勤等研究表明，含有阳离子纤维 素、阳离子瓜尔胶、二甲基硅氧焼乳液的香波对 烫一次头发有明显的修护作用[141。非离子瓜尔胶一 羟丙基瓜尔胶具有特殊的润滑性、耐盐性好、水 和能力强、水溶液稳定性好，被广泛应用于牙膏 工业[15]。周宝华、周孝崇研究表明，利用羟丙基瓜 尔胶与CMC复配与同档次的黏合剂相比使膏体更 稳定细腻，对膏体的性能改进十分有益，且有明

显的价格优势[16]〇

瓜尔豆由于其本身丰富的营养成分、天然 环保、无毒无害，越来越受日用化学品行业的重 视。

2.3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。因能提高食品黏度或与食品形成凝胶， 它可以用在方便食品、调味品、饮料、冰淇淋和 伺料等多种食品中，具有增稠、保水、稳定及黏 结悬浮的作用，是食品加工行业中广泛应用的增 稠剂、稳定剂和悬浮剂。使食品获得所需的形状 和硬、软、黏稠等各种口感。如美国的Chem. Gen.公司生产用于饲料添加剂的甘露聚糖酶、日 本已经有以瓜尔胶研制的功能食品。瓜尔胶也用 于有些鳗鱼饲料中，起增稠作用。

2.4石油钻探工业

瓜尔胶是一种纯天然植物胶，具有较强的增 黏作用。瓜尔胶及其衍生物的应用研究进展，羟丙基瓜尔胶是由瓜尔胶粉经过化学改 性后得到的，具有许多优点，水不溶物及残渣较 瓜尔原粉有大幅降低。其水溶液在控制pH值的条 件下，可以和硼、钛、锆等形成凝胶，这种凝胶 在平坦的表面上能够流动。其中硼和瓜尔胶所形 成的凝胶对剪切是可逆的，即在切割或破裂后， 凝胶体可恢复至原来的状态，而过渡金属与瓜尔 胶所形成的凝胶则是非可逆的。这种性质被广泛 用于油田水基压裂液基混浆添加剂，能有效地降 低对底层的污染，且抗高温性好，稳定性强，对 支撑裂缝导流能力伤害低。王栋、王俊英等研究 了有机硼锆交联剂CZB — 03交联羟丙基瓜尔胶压 裂液的应用性能，研究表明在pH值9~11、交联比 100:0.3~100:0.4、温度5~40°C的条件下，交联时间 2~4min可调。此压裂液耐温性好，在170S-1下剪 切同时升温到160°C，2h后黏度基本不变。对支撑 裂缝导流能力伤害低，平均伤害率为17.4%[17]。羟 丙基瓜尔胶还可以与一些合成的高聚物如聚丙燦 酰胺混合使用，可显著提高聚合物体系的黏度， 增强聚合物冻胶对酸碱的适应能力，改善聚合物 冻胶的耐高温老化性和破胶性。

在钻探行业中，植物胶是新型复合无黏土 冲洗液的主要添加剂，其在钻井液中的主要作用

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是保持体系有适当的黏度和切力。瓜尔胶为可种 植再生的工业植物胶，较好地解决了野生植物胶 资源短缺供不应求的矛盾。对瓜尔胶进行交联和 复合改性处理，使胶粒变得更为致密，更能增加 冲洗液的应用性能。邱存家、陈礼仪研究了瓜尔 胶改性形成的无黏土冲洗液并在金沙江溪洛渡水 电站坝基工程地质勘察工程区进行了现场应用实 验。研究表明：复合配方为瓜尔胶2.0 %、交联控 制剂1.0 %、交联剂1.0 %的无黏土冲洗被应用效 果最好另外，以瓜尔胶改性形成的无黏土冲洗 液色浅不染色，对岩矿芯无污染，且能够在一定 时间内自动破胶降解，对钻孔抽压水试验和水文 地质观察工作十分有利。

2.5医药工业

研究和开发新型药物输送和控释载体材料，对 于临床医疗水平的提高具有重要意义，瓜尔胶具有 来源丰富、可生物降解和生物相容性好等优点，逐 渐被人们研究涉及用作药物控释载体。目前，国内 对这方面报道较少，张黎明、欧富初等报道了聚乙 二醇修饰对瓜尔胶微胶囊载药性能的影响。其主要 是用阳离子瓜尔胶微主要原料，利用该种多糖衍生 物载三聚磷酸钠溶液种的离子凝胶化反应，载避免 高温、有机溶剂及其它苛刻条件下制得经聚乙二醇 表面修饰或未经修饰得可降解瓜尔胶载药微胶囊[19] 另外，曹健、董雅琴等利用瓜尔胶能被结肠种细菌 产生得半乳甘露糖甘酶等多糖酶降解，使药物选择 性地载结肠释放地性质，用瓜尔胶制备结肠靶向骨 架片，达到结肠靶向给药地效果[2〇]。

由于瓜尔胶及其衍生物具有无毒、易生物降 解等优点，随着现代医药的发展，控释靶向载体材 料的高速发展，以及人们对药物毒副作用的普遍认 识，这种天然高分子必定会在医药工业中发挥越来 越重要的作用。

2.6其它工业

印花是纺织行业的一个重要分支，有瓜尔 胶及其衍生物支撑的印花糊料胶具有良好的流 变性，不易在括刀口上，印花性能好等优势。另 外，羧甲基瓜尔胶可用作纺织工业中的纺纱胶 水、纺织物上浆和印染的高级原料。较之无机絮 凝剂，瓜尔胶还可以作为工业架状炸药的重要胶

PAPER CHEMICALS

结剂，通过酶控制瓜尔胶的扩散系数，可以达到 对炸药的控制释放，瓜尔胶及其衍生物的应用研究进展，并且由瓜尔胶及其衍生物制 成的絮凝剂效率要高得多。因能有效增稠硝酸盐 溶液，瓜尔胶及其衍生物己成为塑料炸药的基本 成分。总之，由于其独特的性能，瓜尔胶及其衍 生物目前已在造纸、日用化学品、石油、食品、 医药、纺织、炸药等领域的被广泛应用，是除纤 维素之外，用量最大的天然高分子。

3结语

瓜力胶及其衍生物作为一种天然高分子材 料，在造纸、石油很多领域都有良好的应用前 景。随着瓜尔胶及其衍生物应用研究的不断深入 和人们对绿色环保意识的不断加强，瓜尔胶及 其衍生物的应用将更为广阔。我们应该充分利 用瓜尔胶资料优势，进一步加大瓜尔胶及其衍 生物的应用研究力度，不断开发其新的应用领 域，提升我国传统产业和提高相关材料性能做出 积极的贡献。

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