Optimering av bearbetning av Tiebangchui med Highland Barley Wine baserat på Box-Behnken-designen i kombination med entropimetoden
Summary
Detta protokoll beskriver en effektiv metod för optimering av bearbetningstekniken för Tiebangchui bearbetad med höglandskornvin baserat på en Box-Behnken-designresponsyta kombinerad med entropimetoden.
Abstract
Behandlingen av giftiga etnoläkemedel är av stor betydelse för deras säkra kliniska tillämpning. Således bör begränsningarna för traditionell bearbetning åtgärdas, och bearbetningsmetoden för etnoläkemedel bör standardiseras med moderna forskningsmetoder. I denna studie optimerades bearbetningstekniken för ett vanligt tibetanskt läkemedel Tiebangchui (TBC), den torkade roten av Aconitum pendulum Busch, bearbetad med kornvin från höglandet. Diester-diterpenoid alkaloid (DDA) (akonitin, 3-deoxiakonitin, 3-acetylakonitin) och monoester-diterpenoid alkaloid (MDA) (bensoylakonin) innehåll användes som utvärderingsindikatorer, och viktkoefficienten för varje utvärderingsindex bestämdes med entropimetoden.
Enfaktortestet och Box-Behnken-designen användes för att undersöka påverkan av förhållandet mellan höglandskornvin och TBC, skivtjocklek på TBC och bearbetningstid. Omfattande poängsättning utfördes enligt den objektiva vikten för varje index som bestämdes av entropimetoden. De optimala bearbetningsförhållandena för TBC med höglandskornvin var följande: mängden höglandskornvin är fem gånger så stor som TBC, en blötläggningstid på 24 timmar och en TBC-tjocklek på 1,5 cm. Resultaten visade att den relativa standardavvikelsen mellan verifieringstestet och det förutsagda värdet var mindre än 2,55% och den optimerade bearbetningstekniken för TBC bearbetad med kornvin från höglandet är enkel, genomförbar och stabil och kan därför ge en referens för industriell produktion.
Introduction
Tiebangchui (TBC), den torkade roten av Aconitum pendel Busch, är en välkänd tibetansk medicin och registrerades ursprungligen i den klassiska tibetanska medicinska boken “Four Medical Tantra”1,2. Enligt “Drug Standards of the Ministry of Health of the People’s Republic of China (Tibetan Medicine)” är TBC effektivt för att utvisa kyla, lindra smärta, skingra vind och lugnande chock och används ofta för att behandla reumatoid artrit i kliniker 3,4,5.
TBC innehåller huvudsakligen alkaloider, inklusive mycket giftiga diester-diterpenoidalkaloider (DDA) och de måttligt toxiska monoester-diterpenoidalkaloiderna (MDA)6,7,8. Dessa kemiska komponenter är aktiva ingredienser med medicinska effekter men är giftiga. En av de mest kända aktiva och giftiga ingredienserna, akonitin, orsakar förgiftning när den överstiger 1 mg9. Därför kan felaktig eller överdriven användning av TBC leda till förgiftning och till och med dödsfall, och toxicitetsdämpning och effektreservation av TBC är avgörande för dess säkra kliniska tillämpning10,11.
Bearbetning är en effektiv metod för avgiftning av TBC. Enligt gamla tibetanska medicinböcker är bearbetning med kornvin från höglandet ett effektivt sätt att dämpa toxicitet och bevara effekten av TBC. TBC blötläggs i höglandskornvin, lagras för en natt, torkas och läggs till läkemedel12. Den specifika bearbetningstekniken och potentiella påverkande faktorer rapporteras dock sällan, och den traditionella bearbetningsprocessen bygger ofta på erfarenhet och saknar standardiserade metoder. Därför behövs moderna vetenskapliga och tekniska metoder för att optimera och standardisera bearbetningsprocessen.
Box-Behnkens designmetod används för att undersöka interaktioner mellan olika faktorer och deras påverkan på omfattande scoring genom kvadratisk polynomanpassning. Denna design möjliggör intuitiv observation av optimala förhållanden och har använts i stor utsträckning inom apotek13. Till exempel optimerade Box-Behnken-designmetoden, baserad på entropimetoden, framgångsrikt bearbetningstekniken för omrörning med vinäger av Curcuma Longa Radix14. I denna studie användes Box-Behnkens responsyteexperimentella design i kombination med entropimetoden för att optimera bearbetningstekniken för TBC bearbetad med höglandskornvin. Den optimerade bearbetningstekniken förväntas säkerställa kvalitetskontroll och säker klinisk användning.
Protocol
Representative Results
Discussion
Som ett vanligt tibetanskt läkemedel med toxiska effekter är den toxicitetsdämpande effekten av bearbetning extremt viktig för TBC: s kliniska tillämpning25. I denna studie optimerades bearbetningstekniken för TBC bearbetad med höglandskornvin. Genom att granska de viktigaste aktiva ingredienserna och relatera de farmakologiska effekterna av TBC fann vi att TBC-alkaloider har antiinflammatoriska och smärtstillande effekter och kan användas för att behandla reumatoid artrit. I denna studi…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Detta arbete stöddes ekonomiskt av National Natural Science Foundation of China (nr 82130113), China Postdoctoral Science Foundation (nr 2021MD703800), Science Foundation for Youths of Science & Technology Department of Sichuan-provinsen (nr 2022NSFSC1449) och “Xinglin Scholars” Research Promotion Program vid 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).
