瑪卡是原產(chǎn)南美洲安第斯山脈的一種十字花科植物。葉子橢圓,根莖形似小圓蘿卜,可食用,是一種chun天然食品,營(yíng)養成份豐富,有“南美人參”之譽(yù)。
瑪卡多糖是瑪卡中提取的主要活性成分,其具有延緩衰老、降血糖、提高免疫力、抗病毒及抗癌等作用?,斂ǘ嗵堑奶崛∮谐曁崛『图訜峄亓魈崛》椒?,目前有報道稱(chēng)加熱回流提取不如超聲提取效率高,且超聲提取操作簡(jiǎn)單、方便、快速,且適合工業(yè)化生產(chǎn)[1]。
本文利用分光光度法采用響應面設計分析,確定瑪卡多糖的最佳提取工藝,以便為瑪咖多糖的開(kāi)發(fā)利用提供理論依據。
儀器及試劑
1、UV-9000S型紫外可見(jiàn)分光光度計(上海元析儀器有限公司);
試劑
瑪卡(采自云南);
葡萄糖對照品;
硫酸、苯fen 、乙醇等試劑均為分析純
實(shí)驗過(guò)程
01
樣品前處理樣品
打粉,過(guò)40目篩,取300.00 g 瑪咖粉末于圓底燒瓶,加入適量的75%乙醇溶液,加熱回流2h,棄提取液,除去脂溶性成分,殘渣揮干溶劑后備用。
02
提取
精密稱(chēng)取樣品粉末2.00 g 于三角燒瓶中,加入一定量的去離子水,進(jìn)行超聲提取并抽濾,濾液定容待用。
03
繪制標準曲線(xiàn)
參考文獻[2],以吸光度為縱坐標,濃度為橫坐標,繪制標準曲線(xiàn)。同時(shí)方程為:A=28.94C+0.07,相關(guān)系數 r=0.993,在 0.0047~ 0.0268mg/mL線(xiàn)性良好。
04
瑪咖多糖含量測定
取適量提取液,以苯fen-硫酸法測定吸光度代入標準曲線(xiàn)方程中,得其多糖的質(zhì)量濃度。
05
單因素實(shí)驗
稱(chēng)取瑪咖粉末2.00 g,考察超聲時(shí)間(20、30、40、50、60 min)、液料比(20∶1、30∶1、40∶1、50∶1、60∶1)、溫度(30、40、50、60、70 ℃)對瑪咖多糖提取率的影響。
06
響應面設計
考察超聲時(shí)間、液料比、溫度3個(gè)因素作為響應因變量,利用Design-expert 8.0.6 軟件,按照 Box-Behnken中心組合試驗設計原理,以瑪咖提取液中多糖得率為響應值,通過(guò)響應曲面分析進(jìn)行試驗條件的優(yōu)化,響應面設計因素與水平如表 1所示。
結果分析
01
單因素實(shí)驗
超聲時(shí)間對多糖得率的影響
當液料比為40∶1、溫度為 60 ℃,超聲時(shí)間在20~30 min 內,多糖得率如圖1所示。
料液比對多糖得率的影響
當超聲時(shí)間為30 min、溫度為60℃,液料比在20∶1~40∶1時(shí),多糖得率如圖2所示。
溫度對多糖得率的影響
當超聲時(shí)間為30min、液料比為 40∶1,溫度在 30~60 ℃時(shí),多糖得率如圖3所示。
02
響應面設計結果
Box-Behnken 響應面試驗結果見(jiàn)表2,方差分析見(jiàn)表3。經(jīng)過(guò) Design-expert 8.0.6軟件多元回歸擬合,得到瑪卡多糖的預測模型方程:Y=39.32+2.63A+ 2.78B+10.21C-0.26
AB+1.23AC-0.54BC-2.48A2-4.30B2+1.23C2,其中,Y為瑪卡多糖含量,A為超聲時(shí)間,B為液料比,C為溫度。
從表3可以看出,溫度的“Prob>F”值小于0.01,表明其對瑪卡多糖得率的影響極顯著(zhù),液料比和超聲時(shí)間的“Prob>F”值小于0.05,表明其影響顯著(zhù),整體模型的“Prob>F”值小于0.01,表明該二次方程模型高度顯著(zhù)。
注:“*”差異不顯著(zhù)(P>0.05);“**”差異顯著(zhù)(P<0.05);“***”差異極顯著(zhù)(P<0.01)
響應面圖形是響應值對各因素(A、B、C)所構成的三維空間曲面圖,從圖4至圖6可看出,各因素交互作用對響應值的影響,溫度的影響最為顯著(zhù),表現為曲線(xiàn)較陡,溫度的最佳值在60 ℃;而超聲時(shí)間和液料比次之,表現為曲線(xiàn)較為平滑,其最佳響應值分別為40 min和40∶1。
圖4 提取時(shí)間和液料比對多糖得率的響應面和等高線(xiàn)
圖5 提取時(shí)間和溫度對多糖得率的響應面和等高線(xiàn)
圖6 料液比和溫度對多糖得率的響應面和等高線(xiàn)
實(shí)驗結論
本文以超聲時(shí)間、液料比、溫度為考察因素,采用Box-Behnken響應面法,建立了瑪卡多糖提取的二次多項式數學(xué)模型,經(jīng)顯著(zhù)性檢驗分析,可利用該模型預測瑪卡多糖的得率。優(yōu)化后的最佳工藝為:超聲時(shí)間40 min、液料比40∶1、溫度60 ℃,在此工藝下多糖得率為51.21%,該法為瑪卡多糖的進(jìn)一步開(kāi)發(fā)利用和工業(yè)化生產(chǎn)奠定了基礎。