Optimalisatie van de verwerking van Tiebangchui met Highland Barley Wine op basis van het Box-Behnken-ontwerp in combinatie met de entropiemethode
Summary
Het huidige protocol beschrijft een efficiënte methode voor optimalisatie van de verwerkingstechnologie van Tiebangchui verwerkt met hooglandgerstwijn op basis van een Box-Behnken ontwerpresponsoppervlak in combinatie met de entropiemethode.
Abstract
De verwerking van toxische etnomedicijnen is van groot belang voor hun veilige klinische toepassing. Daarom moeten de beperkingen van traditionele verwerking worden aangepakt en moet de verwerkingsmethode van etnogeneesmiddelen worden gestandaardiseerd met behulp van moderne onderzoeksmethoden. In deze studie werd de verwerkingstechnologie van een veelgebruikt Tibetaans medicijn Tiebangchui (TBC), de gedroogde wortel van Aconitum pendulum Busch, verwerkt met hooglandgerstwijn geoptimaliseerd. Het gehalte aan Diester-diterpenoïde alkaloïde (DDA) (aconitine, 3-deoxyaconitine, 3-acetylaconitine) en monoester-diterpenoïde alkaloïde (MDA) (benzoylaconine) werden gebruikt als evaluatie-indicatoren en de gewichtscoëfficiënt van elke evaluatie-index werd bepaald door de entropiemethode.
De single factor test en het Box-Behnken-ontwerp werden gebruikt bij het onderzoeken van de invloed van de verhouding tussen hooglandgerstwijn en TBC, plakdikte van TBC en verwerkingstijd. Uitgebreide scoring werd uitgevoerd op basis van het objectieve gewicht van elke index bepaald door de entropiemethode. De optimale verwerkingsomstandigheden van TBC met hooglandgerstwijn waren als volgt: de hoeveelheid hooglandgerstwijn is vijf keer die van TBC, een weektijd van 24 uur en een TBC-dikte van 1,5 cm. De resultaten toonden aan dat de relatieve standaardafwijking tussen de verificatietest en de voorspelde waarde minder dan 2,55% was en dat de geoptimaliseerde verwerkingstechnologie van TBC verwerkt met hooglandgerstwijn eenvoudig, haalbaar en stabiel is en dus een referentie kan zijn voor industriële productie.
Introduction
Tiebangchui (TBC), de gedroogde wortel van Aconitum pendulum Busch, is een bekende Tibetaanse geneeskunde en werd oorspronkelijk vastgelegd in het klassieke Tibetaanse medische boek “Four Medical Tantra”1,2. Volgens “Drug Standards of the Ministry of Health of the People’s Republic of China (Tibetan Medicine)”, is TBC effectief in het verdrijven van kou, het verlichten van pijn, het verdrijven van wind en het kalmeren van shock, en wordt vaak gebruikt voor de behandeling van reumatoïde artritis in klinieken 3,4,5.
TBC bevat voornamelijk alkaloïden, waaronder zeer giftige diester-diterpenoïde alkaloïden (DDA’s), en de matig toxische monoester-diterpenoïde alkaloïden (MDA’s)6,7,8. Deze chemische componenten zijn actieve ingrediënten met medicinale effecten, maar zijn giftig. Een van de beroemdste actieve en toxische ingrediënten, aconitine, veroorzaakt vergiftiging wanneer het hoger is dan 1 mg9. Daarom kan onjuist of overmatig gebruik van TBC leiden tot vergiftiging en zelfs de dood, en de toxiciteitsverzwakking en werkzaamheidsreservering van TBC is cruciaal voor de veilige klinische toepassingervan 10,11.
Verwerking is een effectieve methode voor het ontgiften van TBC. Volgens oude Tibetaanse medicijnboeken is verwerking met hooglandgerstwijn een efficiënte manier om toxiciteit te verminderen en de werkzaamheid van TBC te behouden. TBC wordt gedrenkt in hooglandgerstwijn, één nacht bewaard, gedroogd en toegevoegd aan medicijnen12. De specifieke verwerkingstechnologie en mogelijke beïnvloedende factoren worden echter zelden gerapporteerd en het traditionele verwerkingsproces is vaak afhankelijk van ervaring en mist gestandaardiseerde methoden. Daarom zijn moderne wetenschappelijke en technologische methoden nodig voor het optimaliseren en standaardiseren van het verwerkingsproces.
De Box-Behnken ontwerpmethode wordt gebruikt bij het onderzoeken van interacties tussen verschillende factoren en hun invloed op uitgebreide scoring door middel van kwadratische polynomiale fitting. Dit ontwerp maakt de intuïtieve observatie van optimale omstandigheden mogelijk en is op grote schaal gebruikt op het gebied van farmacie13. De Box-Behnken-ontwerpmethode, gebaseerd op de entropiemethode, heeft bijvoorbeeld met succes de verwerkingstechnologie van roerbakken met azijn van Curcuma Longa Radix14 geoptimaliseerd. In deze studie werd het Box-Behnken response surface experimentele ontwerp in combinatie met de entropiemethode gebruikt bij het optimaliseren van de verwerkingstechnologie van TBC verwerkt met hooglandgerstwijn. De geoptimaliseerde verwerkingstechnologie zal naar verwachting kwaliteitscontrole en veilig klinisch gebruik garanderen.
Protocol
Representative Results
Discussion
Als een veelgebruikt Tibetaans medicijn met toxische effecten, is het toxiciteitsverzwakkende effect van verwerking uiterst belangrijk voor de klinische toepassing van TBC25. In deze studie werd de verwerkingstechnologie van TBC verwerkt met hoogland gerstwijn geoptimaliseerd. Door de belangrijkste actieve ingrediënten te beoordelen en de farmacologische effecten van TBC te relateren, ontdekten we dat TBC-alkaloïden ontstekingsremmende en pijnstillende effecten hebben en kunnen worden gebruikt o…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Dit werk werd financieel ondersteund door de National Natural Science Foundation of China (nr. 82130113), de China Postdoctoral Science Foundation (nr. 2021MD703800), de Science Foundation for Youths of Science & Technology Department van de provincie Sichuan (nr. 2022NSFSC1449) en het “Xinglin Scholars” Research Promotion Program van Chengdu University of Traditional Chinese Medicine (nr. 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 |
References
- Zhang, J., et al. Study of quality standards for Aconitum pendulum Busch. Chinese Traditional Patent Medicine. 40 (9), 2100-2103 (2018).
- 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).
- Luo, D. S. . Chinese Tibetan herbs. 63, (2007).
- 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).
- Yu, L. Q., et al. Traditional Tibetan medicine: therapeutic potential in rheumatoid arthritis. Frontiers in Pharmacology. 13, 938915 (2022).
- 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).
- 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).
- 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).
- Chan, T. Y. K. Aconite poisoning. Clinical Toxicology. 47 (4), 279-285 (2009).
- Li, S. L., et al. An insight into current advances on pharmacology, pharmacokinetics, toxicity and detoxification of aconitine. Biomedicine & Pharmacotherapy. 151, 113115 (2022).
- Zhao, M. Y. Study on identification and processing attenuation of Tibetan drug Bangna. Southwest Jiaotong University. , (2018).
- Tibet Autonomous Region Food and Drug Administration. . Tibetan herbal medicine concoction specification. , 135 (2008).
- 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).
- 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).
- 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).
- Zhao, X. H., et al. Determination of osthol in different traditional Chinese medicines by HPLC. Chinese Journal of Pharmaceutics. 19 (5), 154-158 (2021).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
