背景及概述^[1]

瓜爾膠是一種植物膠，可以從角豆樹的果實(shí)和瓜爾豆中提取。角豆樹是一種多年生灌木，主要生長在地中海沿岸，瓜爾豆是一年生豆科植物，主要生長在印度、巴基斯坦和美國得克薩斯州等類似沙漠的地區(qū)，適合在晝夜溫差大和雨水充足的地區(qū)生長，目前使用的瓜爾膠基本上都是從瓜爾豆中提取的。成熟后的瓜爾豆經(jīng)過脫皮處理后，送到研磨加工工廠，通過熱化學(xué)處理的方法使瓜爾豆分離成胚乳薄片、胚芽和皮。胚芽往往作為蛋白質(zhì)含量很高的動(dòng)物飼料應(yīng)用。胚乳薄片在研磨加工廠被加工成瓜爾膠。近幾年來，瓜爾膠系列助劑在卷煙紙行業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用，瓜爾膠用于卷煙紙不但具有優(yōu)良的助留、助濾和增強(qiáng)效果，而且抄成的紙?jiān)谌紵龝r(shí)沒有異味，滿足卷煙用紙的需要。目前，在國內(nèi)的各大卷煙紙廠中，瓜爾膠已基本取代了淀粉成為增強(qiáng)助留、助濾劑和紙張表面性能改進(jìn)劑。

化學(xué)結(jié)構(gòu)^[1]

瓜爾膠是以甘露吡喃糖單元為骨架連接形成主鏈，每?jī)蓚€(gè)甘露吡喃糖單元有1，6連接的半乳吡喃糖單元作為側(cè)鏈。由于瓜爾膠具有與纖維素相類似的結(jié)構(gòu)，所以能夠在纖維表面快速吸附，并能為纖維之間形成氫鍵提供大量的羥基，從而能夠有效地促進(jìn)纖維之間的結(jié)合。此外，瓜爾膠還可以提高填料和細(xì)小纖維的留著，同時(shí)還可以避免纖維間的不良絮聚，提高紙頁勻度。

標(biāo)準(zhǔn)^[2]

類型、性能特點(diǎn)^[1]

1. 瓜爾膠的類型

多年以來，瓜爾膠一直是造紙用有效助劑，按其用途來分類可以分為漿內(nèi)添加、表面施膠和用于涂布的瓜爾膠。在漿料中添加瓜爾膠具有以下優(yōu)點(diǎn)：1)提高紙張的抗張強(qiáng)度；2）提高表面強(qiáng)度，改善印刷適性；3）提高填料、細(xì)小纖維的留著率；4）改善成紙勻度，瓜爾膠以微絮聚的方式改善紙機(jī)網(wǎng)部的濾水性能，紙張的勻度不會(huì)被破壞；5）減小紙張的兩面差；"提高紙板的層間結(jié)合強(qiáng)度。用于表面施膠的瓜爾膠，對(duì)紙張表面性能的改善尤其明顯：1）可以提高紙張的面強(qiáng)度，改善印刷適性，對(duì)紙張的透氣度不產(chǎn)生影響；2）提高抗油性和抗溶劑性；3）提高表面施膠液的穩(wěn)定性；4）可改善涂布性能；5）提高紙張表面的親膠性。用于涂布的瓜爾膠，可以改善涂料的性能：6）提高涂料的保水性；7）改善涂料的流變性。

2. 瓜爾膠的性能特點(diǎn)^[1]

由于瓜爾膠無任何毒副作用，所以通常是生產(chǎn)卷煙紙和食品包裝用紙的有效專用助劑。為了提高其使用效果和擴(kuò)大其應(yīng)用范圍，還開發(fā)了很多瓜爾膠的變性產(chǎn)品，根據(jù)其離子性能的不同可分為陽離子型、陰離子型、非離子型瓜爾膠以及磷酸瓜爾膠兩性瓜爾膠等。各種類型的瓜爾膠有不同的性能和功用，要根據(jù)生產(chǎn)上的具體情況進(jìn)行選用。#陽離子型瓜爾膠能有效改善助留，顯著提高填料的留著率，對(duì)紙張的勻度沒有太大影響，不影響脫水。添加點(diǎn)一般在紙機(jī)的沖漿泵之前或在保證均勻分散的情況下直接加到紙機(jī)的流漿箱之前。陽離子型瓜爾膠溶液應(yīng)稀釋后使用。

1）非離子型瓜爾膠在紙張中主要起到增強(qiáng)劑的作用，且不影響紙張的透氣度。溶解時(shí)溶液的濃度盡量不超過。在預(yù)先溶解的條件下可加到打漿后的高濃漿池中。非離子型瓜爾膠能使紙機(jī)網(wǎng)部濾水速度得到有效控制，提高水印輥的運(yùn)行性能，改善成紙勻度。同時(shí)它還具有極強(qiáng)的纖維

分散能力。另外，非離子型瓜爾膠還可用于表面施膠，改善紙張的表面性能，提高卷煙紙的燃量，改善包灰質(zhì)量和包灰顏色。在施膠過程中，還可以與淀粉、羧甲基纖維素、聚乙烯醇等化學(xué)品配合使用。

2）陰離子型瓜爾膠可以提高紙張的耐折度，并減少濕強(qiáng)劑的使用量。溶解時(shí)溶液的濃度盡量不要超過。磷酸瓜爾膠是將瓜爾膠磷酸化，使其交聯(lián)后得到的。使用磷酸瓜爾膠對(duì)紙張進(jìn)行表面施膠后，紙張表面的抗?jié)B透性能得到改善，可節(jié)約生產(chǎn)耐油紙時(shí)的氟樹脂和生產(chǎn)剝離紙時(shí)硅油的使用量。

3）兩性瓜爾膠是將瓜爾膠進(jìn)行羧甲基化和季氨基醚化后得到的。兩性瓜爾膠可用于提高含機(jī)械漿紙張的內(nèi)部強(qiáng)度和表面強(qiáng)度。由于機(jī)械木漿中含有大量的陰離子雜質(zhì)，對(duì)增強(qiáng)劑的使用有較大的負(fù)面影響，但是兩性瓜爾膠對(duì)陰離子雜質(zhì)的靈敏度最低

應(yīng)用^[3]

1. 生物固定化載體材料

瓜爾膠可用于固定化酪氨酸酶生物膜的制備。將3％瓊脂糖和1％瓜爾膠的水溶液各1mL混合后，并加入適量的酪氨酸酶，然后在玻璃板表面上成膜，干燥后可獲得理想的生物膜，酪氨酸酶被包埋在瓊脂糖-瓜爾膠合成的基質(zhì)中。利用生物膜構(gòu)建出電化學(xué)生物傳感器，對(duì)兒茶素的測(cè)定范圍6×10-5mol/L~8×10-4mol/L，可重復(fù)使用20次。

2. 在藥物控制釋放領(lǐng)域的應(yīng)用

瓜爾膠是半乳甘露聚糖類天然高分子，它只被結(jié)腸部位細(xì)菌降解，是靶向結(jié)腸釋藥載體的重要候選材料，但其高的水溶性和膨脹性導(dǎo)致藥物胃內(nèi)釋放，使應(yīng)用受到限制。通過自由基聚合，用pH敏感的高分子材料聚丙烯酸與瓜爾膠制成GG/PAA半互穿網(wǎng)絡(luò)水凝膠，借助聚丙烯酸的pH敏感性保護(hù)藥物通過胃部，抵達(dá)結(jié)腸時(shí)瓜爾膠降解，為釋藥提供通道。結(jié)果表明調(diào)整GG、PAA用量以及pH可改變水凝膠的溶脹性能，有望通過調(diào)整配方，提高體系作為藥物載體時(shí)靶向結(jié)腸的穩(wěn)定性。在陽離子瓜爾膠(CGG)與丙烯酸單體(AA)通過光催化自由基聚合反應(yīng)可以合成許多新的聚合電解質(zhì)水凝膠。合成的CGG/AA凝膠對(duì)環(huán)境pH相當(dāng)敏感，而酮類藥物的釋放嚴(yán)格依賴于pH，CGG/AA的比率以及基質(zhì)材料的制備方法。亦即胃腸環(huán)境，凝膠分子大小，尤其是pH對(duì)藥物的釋放機(jī)制有很大關(guān)系。目前該類型凝膠應(yīng)用在某些特效藥物載體材料方面效果顯著。以羧甲基纖維素鈉與陽離子瓜爾膠為原料，制得不同配比的多糖共混膜，作為藥物布洛芬的載體，研究發(fā)現(xiàn)介質(zhì)pH對(duì)布洛芬藥物釋放影響，其次是共混膜的共混比例，藥物含量在弱堿介質(zhì)中有一定的影響，在酸性介質(zhì)中基本無影響。瓜爾膠交聯(lián)氧化后，與其它生物材料結(jié)合，可以確保藥物封裝的效率和控釋度。瓜爾膠通常和戊二醛交聯(lián)，包埋效率較高，可以阻止藻酸鹽在pH較高的腸道內(nèi)發(fā)生的快速分解，確保包埋藥物的準(zhǔn)確控釋。瓜爾膠在和戊二醛交聯(lián)后結(jié)合藻酸鹽形成瓜爾膠/藻酸鹽凝膠，凍干樣品的溶脹速率在模擬胃腸環(huán)境下(～8.5)最適合藥物釋放，凝膠中蛋白藥物釋放在pH1.2時(shí)最小約20%，pH在7.4時(shí)達(dá)到90%，用于蛋白類藥物的控釋效果明顯。

3. 在漁業(yè)和環(huán)保上的應(yīng)用

瓜爾膠作為黏合劑加入飼料明顯增強(qiáng)了魚類糞便的顆粒穩(wěn)定性和機(jī)械強(qiáng)度，便于糞便的及時(shí)清理，減輕了對(duì)魚群的危害。不同質(zhì)量和劑量的瓜爾膠作為魚飼料黏合劑對(duì)魚類排泄物穩(wěn)定性的影響亦有不同，其中高等黏度的瓜爾膠效率為最，黏度和彈性模量分別達(dá)到了266％和209%。

主要參考資料

[1] 瓜爾膠的性質(zhì)及其在卷煙紙生產(chǎn)中的應(yīng)用

[2] 實(shí)用化學(xué)品配方手冊(cè)

[3] 瓜爾膠及其衍生物最新研究進(jìn)展