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)；
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
圖4 提取時間和液料比對多糖得率的響應面和等高線
圖5 提取時間和溫度對多糖得率的響應面和等高線
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。
