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解決方案 | 分光光度法助力研究瑪卡多糖提取工藝

更新時間:2023-08-17      點擊次數:1264
  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chun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。
 
  儀器及試劑
 
  1、UV-9000S型紫外可見分光光度計(上海元析儀器有限公司);
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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
 
  實驗過程
 
  01
 
  樣品前處理樣品
 
  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。
 
  02
 
  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。
 
  03
 
  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。
 
  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方程中,得其多糖的質量濃度。
 
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05
 
  單因素實驗
 
  稱取瑪咖粉末2.00 g,考察超聲時間(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。
 
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結果分析
 
  01
 
  單因素實驗
 
  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。
 
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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。
 
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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。
 
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02
 
  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。
 
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  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,液料比和超聲時間的“Prob>F”值小于0.05,表明其影響顯著,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。
 
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  注:“*”差異不顯著(P>0.05);“**”差異顯著(P<0.05);“***”差異極顯著(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,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 min和40∶1。
 
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圖4 提取時間和液料比對多糖得率的響應面和等高線
 
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圖5  提取時間和溫度對多糖得率的響應面和等高線
 
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圖6  料液比和溫度對多糖得率的響應面和等高線
 
  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。
 
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