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分光光度法助力研究玛卡多糖提取工艺

发布时间:2021-12-17      点击次数:725

玛卡是原产南美洲安第斯山脉的一种十字花科植物。叶子椭圆,根茎形似小圆萝卜,可食用,是一种天然食品,营养成份丰富,有南美人参"之誉。玛卡多糖是玛卡中提取的主要活性成分,其具有延缓衰老、降血糖、提高免疫力、抗病毒及抗癌等作用。玛卡多糖的提取有超声提取和加热回流提取方法,目前有报道称加热回流提取不如超声提取效率高,且超声提取操作简单、方便、快速,且适合工业化生产[1]。本文利用分光光度法采用响应面设计分析,确定玛卡多糖的最佳提取工艺,以便为玛咖多糖的开发利用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试剂

玛卡(采自云南);葡萄糖对照品;硫酸、苯酚、乙醇等试剂均为分析纯

1.2 仪器

UV-9000S型紫外可见分光光度计(上海元析仪器有限公司)

1.3 方法

1.3.1  品 前 处 理 样 品

打粉,过40目筛,取300.00 g 玛咖粉末于圆底烧瓶,加入适量的75%乙醇溶液,加热回流2h,弃提取液,除去脂溶性成分,残渣挥干溶剂后备用。

1.3.2 提取

精密称取样品粉末2.00 g 于三角烧瓶中,加入一定量的去离子水,进行超声提取并抽滤,滤液定容待用。

1.3.3 绘制标准曲线

参考文献2,以吸光度为纵坐标,浓度为横坐标,绘制标准曲线。同时方程为:A=28.94C+0.07,相关系数 r=0.993,在 0.0047~ 0.0268mg/mL线性良好。

1.3.4 玛咖多糖含量测定

取适量提取液,以苯酚-硫酸法测定吸光度代入标准曲线方程中,得其多糖的质量浓度。

image.png

1.3.5 单因素实验

称取玛咖粉末2.00 g,考察超声时间(2030405060 min)、液料比(20∶130∶140∶150∶160∶1)、温度(3040506070 ℃)对玛咖多糖提取率的影响。

1.3.6 响应面设计

考察超声时间、液料比、温度3个因素作为响应因变量,利用Design-expert 8.0.6 软件,按照 Box-Behnken中心组合试验设计原理,以玛咖提取液中多糖得率为响应值,通过响应曲面分析进行试验条件的优化,响应面设计因素与水平如表 1所示。

1  响应面设计因素与水平

水平

超声时间(A/min

料液比(B)(Vm

温度(C/

-1

20

30

50

0

30

40

60

1

40

50

70

 

2 结果分析

2.1 单因素实验

2.1.1 超声时间对多糖得率的影响

当液料比为40∶1、温度为 60 ℃,超声时间在20~30 min 内,多糖得率如图1所示。

image.png 

1  超声时间对多糖提取的影响

2.1.2 料液比对多糖得率的影响

当超声时间为30 min、温度为60℃,液料比在20∶1~40∶1时,多糖得率如图2所示。

image.png 

2  料液比对多糖得率的影响

2.1.3  温度对多糖得率的影响

当超声时间为30min、液料比为 40∶1,温度在 30~60 ℃时,多糖得率如图3所示。

image.png 

3  温度对多糖得率的影响

2.2  响应面设计结果

Box-Behnken 响应面试验结果见表2,方差分析见表3。经过 Design-expert 8.0.6软件多元回归拟合,得到玛卡多糖的预测模型方程: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为玛卡多糖含量,A为超声时间,B为液料比,C为温度。

2  Box-Behnken 响应面实验因素水平及结果

image.png 

从表3可以看出,温度的“ProbF"值小于0.01,表明其对玛卡多糖得率的影响极显著,液料比和超声时间的“ProbF"值小于0.05,表明其影响显著,整体模型的“ProbF"值小于0.01,表明该二次方程模型高度显著。

3 回归方程方差分析

image.png 

注:“*"差异不显著(P0.05);“**"差异显著(P0.05);“***"差异极显著(P0.01

响应面图形是响应值对各因素(ABC)所构成的三维空间曲面图,从图4至图6可看出,各因素交互作用对响应值的影响,温度的影响最为显著,表现为曲线较陡,温度的最佳值在60 ℃;而超声时间和液料比次之,表现为曲线较为平滑,其最佳响应值分别为40 min40∶1

image.png

 

4 提取时间和液料比对多糖得率的响应面和等高线

image.png

 

5  提取时间和温度对多糖得率的响应面和等高线

image.png

 

6  料液比和温度对多糖得率的响应面和等高线

 

3 实验结论

本文以超声时间、液料比、温度为考察因素,采用Box-Behnken响应面法,建立了玛卡多糖提取的二次多项式数学模型,经显著性检验分析,可利用该模型预测玛卡多糖的得率。优化后的最佳工艺为超声时间40 min、液料比40∶1、温度60 ℃,在此工艺下多糖得率为51.21%,该法为玛卡多糖的进一步开发利用和工业化生产奠定了基础。

 

参考文献

[1] 薛峰,李春娜,李朋收,等. 超声提取在中药化学成分提取中的应用[J. 中国实验方剂学杂志,20142018):231-234.

[2] 王彩步,段宝忠. 云南不同种植基地滇黄精中多糖含量测定分析[J. 大理学院学报(综合版),201832):14-17.

 

文章内容来源于:黄贻杰,张海珠. Box-Behnken响应面法优化玛卡多糖提取工艺[J].湖北农业科学,20216012):124-127.


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