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。

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(jiàn)分光光度計（上海元析儀器有限公司）

1.3 方法

1.3.1 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。

1.3.2 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。

1.3.3 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。

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(xiàn)方程中，得其多糖的質(zhì)量濃度。

1.3.5 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。

1.3.6 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。

表1  響應面設計因素與水平

2 結果分析

2.1 單因素實(shí)驗

2.1.1 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。

圖1  超聲時(shí)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(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。

圖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(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。

圖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(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。

表2  Box-Behnken 響應面實(shí)驗因素水平及結果

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)。

表3 回歸方程方差分析

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)

3 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。

參考文獻：

[1] 薛峰，李春娜，李朋收，等. 超聲提取在中藥化學(xué)成分提取中的應用［J］. 中國實(shí)驗方劑學(xué)雜志，2014，20（18）：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(xué)院學(xué)報（綜合版），2018，3（2）：14-17.

文章內容來(lái)源于：黃貽杰，張海珠. Box-Behnken響應面法優(yōu)化瑪卡多糖提取工藝[J].湖北農業(yè)科學(xué)，2021，60（12）：124-127.