Summary

Ottimizzazione della lavorazione del tiebangchui con vino d'orzo delle Highlands basata sul design box-behnken combinato con il metodo dell'entropia

Published: May 19, 2023
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Summary

Il presente protocollo descrive un metodo efficiente per l’ottimizzazione della tecnologia di lavorazione di Tiebangchui lavorato con vino d’orzo delle Highlands basato su una superficie di risposta del design Box-Behnken combinata con il metodo dell’entropia.

Abstract

La lavorazione di etnofarmaci tossici è di grande importanza per la loro applicazione clinica sicura. Pertanto, i limiti dell’elaborazione tradizionale dovrebbero essere affrontati e il metodo di lavorazione delle etnomedicine dovrebbe essere standardizzato utilizzando moderni metodi di ricerca. In questo studio, è stata ottimizzata la tecnologia di lavorazione di una medicina tibetana comunemente usata Tiebangchui (TBC), la radice essiccata del pendolo di Aconito Busch, lavorata con vino d’orzo delle Highlands. Il contenuto di alcaloide diestere-diterpenoide (DDA) (aconitina, 3-deossiaconitina, 3-acetilaconitina) e alcaloide monoestere-diterpenoide (MDA) (benzoiliconina) sono stati utilizzati come indicatori di valutazione e il coefficiente di peso di ciascun indice di valutazione è stato determinato con il metodo dell’entropia.

Il test a fattore singolo e il design Box-Behnken sono stati utilizzati per studiare l’influenza del rapporto tra vino d’orzo delle Highlands e TBC, lo spessore della fetta di TBC e il tempo di lavorazione. Il punteggio completo è stato eseguito in base al peso oggettivo di ciascun indice determinato dal metodo dell’entropia. Le condizioni ottimali di lavorazione del TBC con vino d’orzo delle Highlands erano le seguenti: la quantità di vino d’orzo delle Highlands è cinque volte quella di TBC, un tempo di ammollo di 24 ore e uno spessore TBC di 1,5 cm. I risultati hanno mostrato che la deviazione standard relativa tra il test di verifica e il valore previsto era inferiore al 2,55% e la tecnologia di lavorazione ottimizzata del TBC lavorato con vino d’orzo delle Highlands è semplice, fattibile e stabile, e quindi può fornire un riferimento per la produzione industriale.

Introduction

Tiebangchui (TBC), la radice essiccata del pendolo di Aconito Busch, è una nota medicina tibetana ed è stata inizialmente registrata nel classico libro medico tibetano “Four Medical Tantra”1,2. Secondo gli “Standard sui farmaci del Ministero della Salute della Repubblica Popolare Cinese (Medicina Tibetana)”, TBC è efficace nell’espellere il freddo, alleviare il dolore, dissipare il vento e calmare lo shock, ed è comunemente usato per trattare l’artrite reumatoide nelle cliniche 3,4,5.

TBC contiene principalmente alcaloidi, tra cui alcaloidi diestere-diterpenoidi altamente tossici (DDA) e gli alcaloidi monoestere-diterpenoidi moderatamente tossici (MDA)6,7,8. Questi componenti chimici sono principi attivi con effetti medicinali ma sono tossici. Uno dei più famosi principi attivi e tossici, l’aconitina, provoca avvelenamento quando supera 1 mg9. Pertanto, l’uso improprio o eccessivo di TBC potrebbe causare avvelenamento e persino la morte, e l’attenuazione della tossicità e la riserva di efficacia della TBC sono cruciali per la sua applicazione clinica sicura10,11.

L’elaborazione è un metodo efficace per disintossicare TBC. Secondo gli antichi libri di medicina tibetana, la lavorazione con vino d’orzo delle Highlands è un modo efficace per attenuare la tossicità e preservare l’efficacia della TBC. TBC è immerso nel vino d’orzo delle Highlands, conservato per una notte, essiccato e aggiunto ai medicinali12. Tuttavia, la tecnologia di elaborazione specifica e i potenziali fattori di influenza sono raramente riportati e il processo di elaborazione tradizionale spesso si basa sull’esperienza e manca di metodi standardizzati. Pertanto, sono necessari moderni metodi scientifici e tecnologici per ottimizzare e standardizzare il processo di elaborazione.

Il metodo di progettazione Box-Behnken viene utilizzato per studiare le interazioni tra diversi fattori e la loro influenza sul punteggio completo attraverso il fitting polinomiale quadratico. Questo design consente l’osservazione intuitiva delle condizioni ottimali ed è stato ampiamente utilizzato nel campo della farmacia13. Ad esempio, il metodo di progettazione Box-Behnken, basato sul metodo dell’entropia, ha ottimizzato con successo la tecnologia di lavorazione della frittura con aceto di Curcuma Longa Radix14. In questo studio, il disegno sperimentale della superficie di risposta Box-Behnken combinato con il metodo dell’entropia è stato utilizzato per ottimizzare la tecnologia di lavorazione del TBC lavorato con vino d’orzo delle Highlands. La tecnologia di elaborazione ottimizzata dovrebbe garantire il controllo di qualità e l’uso clinico sicuro.

Protocol

In questo studio, la tecnologia di lavorazione del TBC lavorato con vino d’orzo delle Highlands è stata ottimizzata con un design Box-Behnken combinato con il metodo dell’entropia. Il contenuto di DDA e MDA è stato utilizzato come indicatore di valutazione e il coefficiente di peso di ciascun indice di valutazione è stato determinato con il metodo dell’entropia. 1. Preparazione sperimentale Preparare il vino d’orzo delle Highlands15.<li…

Representative Results

In questo studio, la precisione, la stabilità, la ripetibilità e il recupero del campione di TBC hanno indicato che il metodo è fattibile. Le quattro componenti dell’indice in TBC avevano una buona relazione lineare all’interno di uno specifico intervallo di concentrazione. I cromatogrammi tipici sono mostrati nella Figura 1. I risultati dei test di precisione (Tabella 8) hanno mostrato che la deviazione standard relativa (RSD) delle aree di picco era 2,56%, 1,49% e 2,03%…

Discussion

Come medicina tibetana comunemente usata con effetti tossici, l’effetto di attenuazione della tossicità del trattamento è estremamente importante per l’applicazione clinica della TBC25. In questo studio, la tecnologia di lavorazione del TBC lavorato con vino d’orzo delle Highlands è stata ottimizzata. Esaminando i principali principi attivi e mettendo in relazione gli effetti farmacologici della TBC, abbiamo scoperto che gli alcaloidi della TBC hanno effetti antinfiammatori e analgesici e posso…

Divulgaciones

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Questo lavoro è stato sostenuto finanziariamente dalla National Natural Science Foundation of China (n. 82130113), dalla China Postdoctoral Science Foundation (n. 2021MD703800), dalla Science Foundation for Youths of Science & Technology Department della provincia del Sichuan (n. 2022NSFSC1449) e dal programma di promozione della ricerca “Xinglin Scholars” dell’Università di Chengdu di medicina tradizionale cinese (No. BSH2021009).

Materials

Aconitine Chengdu Push Biotechnology Co.,Ltd PS000905
3-Acetylaconitine Chengdu Push Biotechnology Co.,Ltd PS010552
3-Deoxyaconitine Chengdu Push Biotechnology Co.,Ltd PS011258
Benzoylaconine Chengdu Push Biotechnology Co.,Ltd PS010300
Circulating water vacuum pump Gongyi City Yuhua Instrument Co., Ltd SHZ-DIII
Design-Expert  State-East Corporation 8.0.6
Electric constant temperature drying oven Shanghai Yuejin Medical Equipment Co., Ltd 101-3-BS
Electronic analytical balance Shanghai Liangping Instruments Co., Ltd. FA1004
High performance liquid chromatography Shimadzu Enterprise Management (China) Co., Ltd shimadzu 2030
Highland barley rice Kangding City, Ganzi Tibetan Autonomous Prefecture, Sichuan Province 20221015
Millipore filter Tianjin Jinteng Experimental Equipment Co., Ltd φ13 0.22 Nylon66
Rotary evaporator Shanghai Yarong Biochemical Instrument Factory RE-2000A
Starter of liquor-making Angel Yeast CO., Ltd BJ22-104
Ultra pure water systemic Merck Millipore Ltd. Milli-Q
Ultrasonic cleansing machine Ningbo Xinyi Ultrasonic Equipment Co., Ltd SB-8200 DTS

Referencias

  1. Zhang, J., et al. Study of quality standards for Aconitum pendulum Busch. Chinese Traditional Patent Medicine. 40 (9), 2100-2103 (2018).
  2. Liu, X. F., et al. Study on toxicity reduction and effect preservation of the compatibility of Tibetan medicine Aconitum pendulum Busch and Terminalia chebula Retz. Pharmacy and Clinics of Chinese Materia Medica. 13 (3), 69-72 (2022).
  3. Luo, D. S. . Chinese Tibetan herbs. 63, (2007).
  4. Li, C. Y., et al. Aconitum pendulum Busch and A. flavum Hand-Mazz: A narrative review on traditional uses, phytochemistry, bioactivities and processing methods. Journal of Ethnopharmacology. 292, 115216 (2022).
  5. Yu, L. Q., et al. Traditional Tibetan medicine: therapeutic potential in rheumatoid arthritis. Frontiers in Pharmacology. 13, 938915 (2022).
  6. Zhang, Y., Fu, X. Y. UPLC Simultaneous determination of six esteric alkaloids components in Aconitum pendulum Busch. Asia-pacific Traditional Medicine. 16 (5), 62-65 (2020).
  7. Wang, Y. J., et al. Determination of alkaloid content in different medicinal parts of the folk medicine. Aconitum pendulum Busch. Chinese Traditional Patent Medicine. 32 (8), 1390-1393 (2010).
  8. Shao, C. L., Fu, J. L., Fu, S. X., Ma, H. W., Sun, X. D. Toxicity research and processing methods of Aconitum pendulum Busch. Asia-pacific Traditional Medicine. 10 (2), 32-34 (2014).
  9. Chan, T. Y. K. Aconite poisoning. Clinical Toxicology. 47 (4), 279-285 (2009).
  10. Li, S. L., et al. An insight into current advances on pharmacology, pharmacokinetics, toxicity and detoxification of aconitine. Biomedicine & Pharmacotherapy. 151, 113115 (2022).
  11. Zhao, M. Y. Study on identification and processing attenuation of Tibetan drug Bangna. Southwest Jiaotong University. , (2018).
  12. Tibet Autonomous Region Food and Drug Administration. . Tibetan herbal medicine concoction specification. , 135 (2008).
  13. Abd-El-Aziz, N. M., Hifnawy, M. S., El-Ashmawy, A. A., Lotfy, R. A., Younis, I. Y. Application of Box-Behnken design for optimization of phenolics extraction from Leontodon hispidulus in relation to its antioxidant, anti-inflammatory and cytotoxic activities. Scientific Reports. 12 (1), 8829 (2022).
  14. Quan, L., et al. Optimization of processing technology of stir-frying with vinegar of Curcuma Longa Radix by orthogonal design and Box-Behnken design-response surface based on entropy method. Chinese Traditional and Herbal Drugs. 49 (8), 1823-1828 (2018).
  15. Jia, F. C., et al. Research on the brewing technology of Tibetan traditional barley liquor based on response surface method. Food and Fermentation Industries. 45 (22), 171-178 (2019).
  16. Zhao, X. H., et al. Determination of osthol in different traditional Chinese medicines by HPLC. Chinese Journal of Pharmaceutics. 19 (5), 154-158 (2021).
  17. Feng, Z. G., et al. Processing methods and the underlying detoxification mechanisms for toxic medicinal materials used by ethnic minorities in China: A review. Journal of Ethnopharmacology. 305, 116126 (2023).
  18. Wang, D. M., Lu, Z. J., Wang, Y. H., Zhang, C. S. Applying grading methods of synthesizing multiple guidelines to optimizing alcohol-steam processing technology from Ploygonatum odordatum. Journal of Zhejiang A & F University. 30 (1), 100-106 (2013).
  19. He, N. L., Bao, M. L., Ba, G. N. Study on the best processing technology of Terminalia Decoction soaking iron. Journal of Medicine & Pharmacy of Chinese Minorities. 20 (9), 36-38 (2014).
  20. Liu, C., et al. Optimization of processing technology for Saposhnikoviae Radix by Box-Behnken design-response surface methodology. Chinese Journal of Experimental Traditional Medical Formulae. 20 (5), 18-21 (2014).
  21. Ferreira, S. L. C., et al. Box-Behnken design: an alternative for the optimization of analytical methods. Analytica Chimica Acta. 597 (2), 179-186 (2007).
  22. Dong, R., Lu, Y., Wang, P. The process optimization of vinegar roasting of Bupleurum chinense by entropy weight method combined with Box-Behnken response surface method and its protective effect on mice liver injury. Science and Technology of Food Industry. 42 (23), 209-217 (2021).
  23. Li, W. J., et al. Analysis on the times of Polygonati Rhizoma steamed by multiple times based on entropy weight and gray relative analysis method. China Journal of Traditional Chinese Medicine and Pharmacy. 36 (11), 6764-6769 (2021).
  24. Huang, B. J., Liu, X. T., Mao, Y. M., Qi, B., Liu, L. Response surface methodology combined with analytic hierarchy process to optimize the processing technology of Custutae semen with wine. Lishizhen Medicine and Materia Medica Research. 33 (8), 1890-1894 (2022).
  25. Wang, J., Meng, X. H., Chai, T., Yang, J. L., Shi, Y. P. Diterpenoid alkaloids and one lignan from the roots of Aconitum pendulum Busch. Natural Products and Bioprospecting. 9 (6), 419-423 (2019).
  26. Xie, H. H., et al. Metabolomics study of aconitine and benzoylaconine induced reproductive toxicity in Be Wo cell. Chinese Journal of Analytical Chemistry. 43 (12), 1808-1813 (2015).
  27. Han, Y. F., et al. Optimization of extraction process for Yangyin Runmu granules by Box-Behnken design based on entropy weight method-analytic hierarchy process method. Chinese Journal of Modern Applied Pharmacy. 39 (7), 896-903 (2022).
  28. Chen, F. G., et al. Optimization of the baked drying technology of Clinamomi Ramulus based on CRITIC combined with Box-Behnken response surface method. Journal of Chinese Medicinal Materials. 2022 (8), 1838-1842 (2022).
  29. Pan, Y. L. Optimization of stir-baking process of Coix lacryma-Jobi Var.Mayuen Kernel by Box-Behnken response surface methodology. Shandong Chemical Industry. 51 (14), 73-75 (2022).

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Yu, L., Li, S., Tan, X., Wang, C., Lai, X., Liu, Y., Zhang, Y. Optimization of Processing of Tiebangchui with Highland Barley Wine Based on the Box-Behnken Design Combined with the Entropy Method. J. Vis. Exp. (195), e65154, doi:10.3791/65154 (2023).

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