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    分光光度法助力研究瑪卡多糖提取工藝

    更新時間:2021-12-17點擊次數:2682

    瑪卡是原產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,是一種天然食品,營養成份豐富,有南美人參"之譽。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。瑪卡多糖的提取有超聲提取和加熱回流提取方法,目前有報道稱加熱回流提取不如超聲提取效率高,且超聲提取操作簡單、方便、快速,且適合工業化生產[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發利用提供理論依據。

    1 材料與方法

    1.1 試劑

    瑪卡(采自云南);葡萄糖對照品;硫酸、苯酚、乙醇等試劑均為分析純

    1.2 儀器

    UV-9000S型紫外可見分光光度計(上海元析儀器有限公司)

    1.3 方法

    1.3.1  品 前 處 理 樣 品

    打粉,過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。

    1.3.2 提取

    精密稱取樣品粉末2.00 g 于三角燒瓶中,加入一定量的去離子水,進行超聲提取并抽濾,濾液定容待用。

    1.3.3 繪制標準曲線

    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。同時方程為:A=28.94C+0.07,相關系數 r=0.993,在 0.0047~ 0.0268mg/mL線性良好。

    1.3.4 瑪咖多糖含量測定

    取適量提取液,以苯酚-硫酸法測定吸光度代入標準曲線方程中,得其多糖的質量濃度。

    image.png

    1.3.5 單因素實驗

    稱取瑪咖粉末2.00 g,考察超聲時間(2030405060 min)、液料比(20∶130∶140∶150∶160∶1)、溫度(3040506070 ℃)對瑪咖多糖提取率的影響。

    1.3.6 響應面設計

    考察超聲時間、液料比、溫度3個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,通過響應曲面分析進行試驗條件的優化,響應面設計因素與水平如表 1所示。

    1  響應面設計因素與水平

    水平

    超聲時間(A/min

    料液比(B)(Vm

    溫度(C/

    -1

    20

    30

    50

    0

    30

    40

    60

    1

    40

    50

    70

     

    2 結果分析

    2.1 單因素實驗

    2.1.1 超聲時間對多糖得率的影響

    當液料比為40∶1、溫度為 60 ℃,超聲時間在20~30 min 內,多糖得率如圖1所示。

    image.png 

    1  超聲時間對多糖提取的影響

    2.1.2 料液比對多糖得率的影響

    當超聲時間為30 min、溫度為60℃,液料比在20∶1~40∶1時,多糖得率如圖2所示。

    image.png 

    2  料液比對多糖得率的影響

    2.1.3  溫度對多糖得率的影響

    當超聲時間為30min、液料比為 40∶1,溫度在 30~60 ℃時,多糖得率如圖3所示。

    image.png 

    3  溫度對多糖得率的影響

    2.2  響應面設計結果

    Box-Behnken 響應面試驗結果見表2,方差分析見表3。經過 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為超聲時間,B為液料比,C為溫度。

    2  Box-Behnken 響應面實驗因素水平及結果

    image.png 

    從表3可以看出,溫度的“ProbF"值小于0.01,表明其對瑪卡多糖得率的影響極顯著,液料比和超聲時間的“ProbF"值小于0.05,表明其影響顯著,整體模型的“ProbF"值小于0.01,表明該二次方程模型高度顯著。

    3 回歸方程方差分析

    image.png 

    注:“*"差異不顯著(P0.05);“**"差異顯著(P0.05);“***"差異極顯著(P0.01

    響應面圖形是響應值對各因素(ABC)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,表現為曲線較陡,溫度的最佳值在60 ℃;而超聲時間和液料比次之,表現為曲線較為平滑,其最佳響應值分別為40 min40∶1

    image.png

     

    4 提取時間和液料比對多糖得率的響應面和等高線

    image.png

     

    5  提取時間和溫度對多糖得率的響應面和等高線

    image.png

     

    6  料液比和溫度對多糖得率的響應面和等高線

     

    3 實驗結論

    本文以超聲時間、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模型,經顯著性檢驗分析,可利用該模型預測瑪卡多糖的得率。優化后的最佳工藝為超聲時間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一步開發利用和工業化生產奠定了基礎。

     

    參考文獻

    [1] 薛峰,李春娜,李朋收,等. 超聲提取在中藥化學成分提取中的應用[J. 中國實驗方劑學雜志,20142018):231-234.

    [2] 王彩步,段寶忠. 云南不同種植基地滇黃精中多糖含量測定分析[J. 大理學院學報(綜合版),201832):14-17.

     

    文章內容來源于:黃貽杰,張海珠. Box-Behnken響應面法優化瑪卡多糖提取工藝[J].湖北農業科學,20216012):124-127.


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