Optimalisering av prosesseringsteknologi for Tiebangchui med Zanba basert på CRITIC kombinert med Box-Behnken Response Surface Method
Summary
Denne protokollen beskriver en effektiv og standard avgiftningsmetode for Zanba-stir-fried Tiebangchui ved bruk av CRITIC kombinert med Box-Behnken responsoverflatemetoden.
Abstract
Den tørkede roten av Aconitum pendel Busch., kalt Tiebangchui (TBC) på kinesisk, er en av de mest berømte tibetanske medisinene. Det er en mye brukt urt i Nordvest-Kina. Imidlertid har mange tilfeller av forgiftning oppstått på grunn av TBCs intense toksisitet og fordi dets terapeutiske og giftige doser er like. Derfor er det en presserende oppgave å finne en sikker og effektiv metode for å redusere toksisiteten. Et søk gjennom de tibetanske medisinklassikerne viser at behandlingsmetoden for TBC-stekt med Zanba ble registrert i “Processing specification of Tibetan medicine of Qinghai Province (2010)”. Imidlertid er de spesifikke behandlingsparametrene ennå ikke klare. Dermed har denne studien som mål å optimalisere og standardisere prosesseringsteknologien til Zanba-stir-fried TBC.
Først ble det utført et enkeltfaktoreksperiment på fire faktorer: skivetykkelsen på TBC, mengden Zanba, prosesseringstemperatur og tid. Med monoester og diesteralkaloidinnhold i Zanba-stir-fried TBC som indekser, ble CRITIC kombinert med Box-Behnken-responsoverflatemetoden brukt til å optimalisere prosesseringsteknologien til Zanba-stir-fried TBC. De optimaliserte behandlingsforholdene for Zanba-wokede TBC var en TBC-skivetykkelse på 2 cm, tre ganger mer Zanba enn TBC, en behandlingstemperatur på 125 °C og 60 minutters steking. Denne studien bestemte de optimaliserte og standard behandlingsbetingelsene for bruk av Zanba-stir-fried TBC, og ga dermed et eksperimentelt grunnlag for sikker klinisk bruk og industriell produksjon av Zanba-stir-fried TBC.
Introduction
Den tørkede roten av Aconitum pendel Busch og A. flavum Hand.-Mazz., en av de mest kjente tibetanske medisinene, kalles Tiebangchui (TBC) på kinesisk 1,2. De tørkede røttene til TBC er nyttige for å fjerne kulde og vind, redusere smerte og beroligende sjokk. Det ble registrert i første volum av “Drug Standards (tibetansk medisin) av Helsedepartementet i Folkerepublikken Kina”, som sier at de tørkede røttene til TBC ofte brukes til å behandle revmatoid artritt, blåmerker og andre forkjølelsessykdommer3. Imidlertid er den kliniske terapeutiske dosen av TBC lik den toksiske dosen, og tilfeller av forgiftning eller død har blitt hyppig rapportert på grunn av feil bruk4. Derfor har reduksjon av toksisiteten og bevaring av effekten av TBC blitt et forskningspunkt gjennom årene.
I tibetansk medisin er behandling en av de mest effektive metodene for å dempe toksisiteten av TBC. I henhold til “Processing specification of Tibetan medicine of Qinghai Province (2010)” skal de originale urtene (TBC) legges i en jerngryte og stekes med Zanba til Zanba blir gul, hvoretter Zanba fjernes og urtene tørkes i luft 5,6. Imidlertid er det ikke dokumentert noen spesifikke prosessparametere, noe som gjør det vanskelig å kontrollere prosesseringsteknologien og kvaliteten på Zanba-woket TBC. CRITIC-metoden er en objektiv vektmetode som kan unngå fuzzifisering og subjektivitet, og forbedre objektiviteten til veiing7. Box-Behnken-responsoverflatemetoden kan direkte reflektere samspillet mellom hver faktor gjennom polynomtilpasning8. Kombinasjonen av Box-Behnken-responsoverflaten og CRITIC-metoden brukes ofte til å optimalisere prosesseringsteknologi for å skaffe seg den optimaliserte prosesseringsprotokollen 9,10. I denne artikkelen ble et monoester-diterpenoid alkaloid (MDA) (benzoylakonitin) og to diester-diterpenoidalkaloider (DDA) (akonitin, 3-deoksyakonitin) brukt som evalueringsindekser. CRITIC kombinert med Box-Behnken responsoverflatemetoden ble brukt for å optimalisere prosesseringsteknologien til Zanba-stir-fried TBC og etablere en standard prosesseringsmetode for klinisk sikker bruk.
Protocol
Representative Results
Discussion
TBC er en viktig tibetansk medisin med effekten av å fjerne kulde og lindre smerte. Det har vært mest brukt til å behandle traumatisk skade og revmatisk artralgi i Kina i tusenvis av år24,25,26. Diterpenoid alkaloider er både aktive og giftige ingredienser av TBC27,28,29. De viktigste toksiske effektene av aconitumalkaloider av TBC…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Dette arbeidet ble støttet økonomisk 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 Province (nr. 2022NSFSC1449), og “Xinglin Scholars” Research Promotion Program of Chengdu University of Traditional Chinese Medicine (nr. BSH2021009).
Materials
| 3-Deoxyaconitine | Chengdu Desite Biotechnology Co., Ltd. | DST221109-033 | |
| Aconitine | Chengdu Desite Biotechnology Co., Ltd. | DSTDW000602 | |
| Ammonium acetate | Tianjin Kermel Chemical Reagent Co., Ltd | Chromatographic grade | |
| Benzoylaconitine | Chengdu Desite Biotechnology Co., Ltd. | DSTDB005502 | |
| Design-Expert software | Stat-Ease, Inc., Minneapolis, MN, USA | version 13.0 | |
| Electronic analytical balance | Shanghai Liangping Instruments Co., Ltd. | FA1004 | |
| High performance liquid chromatography | SHIMADZU Co., Ltd. | LC-20A | |
| High-speed smashing machine | Beijing Zhongxing Weiye Instrument Co., Ltd. | FW-100 | |
| Millipore filter | Tianjin Jinteng Experimental Equipment Co., Ltd | φ13 0.22 Nylon66 | |
| stir-Fry machine | Changzhou Maisi Machinery Co., Ltd | Type 5 | |
| Tiebangchui | Gannan Baicao Biotechnology Development Co., Ltd | 20211012 | |
| Ultra pure water systemic | RephiLe Bioscience, Ltd. | Genie G | |
| Ultrasonic cleansing machine | Ningbo Xinyi Ultrasonic Equipment Co., Ltd | SB2200 | |
| Zanba | 27 Chuanzang Road, Ganzi County | – |
References
- Li, C. Y., et al. Aconitum pendulum and Aconitum flavum: A narrative review on traditional uses, phytochemistry, bioactivities and processing methods. Journal of Ethnopharmacology. 292, 115216 (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).
- Yu, L., et al. Traditional Tibetan medicine: therapeutic potential in rheumatoid arthritis. Frontiers In Pharmacology. 13, 938915 (2022).
- Zhao, R., et al. One case of ventricular arrhythmia caused by poisoning of traditional Chinese medicine Aconitum pendulum Busch. Journal of People’s Military Medical. 61 (4), 346-348 (2018).
- Qinghai Medical Products Administration. Processing specification of Tibetan medicine of Qinghai province. Qinghai Nationalities Publishing House. , 96-97 (2010).
- Li, J., et al. Comparison of three objective weighting methods to optimize the extraction process of Jianwei Chupi granules. Journal of Guangdong Pharmaceutical University. 38 (6), 91-97 (2022).
- 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).
- Hsu, Y. T., Su, C. S. Application of Box-Behnken design to investigate the effect of process parameters on the microparticle production of ethenzamide through the rapid expansion of the supercritical solutions process. Pharmaceutics. 12 (1), 42 (2020).
- Cheng, F., et al. Optimization of the baked drying technology of Cinnamomi Ramulus based on CRITIC combined with box-behnken response surface method. Journal of Chinese Medicinal Materials. 2022 (8), 1838-1842 (2022).
- Huang, X., et al. Optimization of microwave processing technology for carbonized Gardenia jasminoides by Box-Behnken response surface methodology based on CRITIC weighted evaluation. Chinese Herbal Medicines. 48 (6), 1133-1138 (2017).
- Elling, U., et al. Derivation and maintenance of mouse haploid embryonic stem cells. Nature Protocols. 14 (7), 1991-2014 (2019).
- Gu, J., Wang, Y. P., Ma, X. Simultaneous determinnation of three diester diterpenoid alkaloids in the toots of Aconiti flavi et penduli by HPLC method. Chinese Pharmaceutical Affairs. 28 (6), 618-621 (2014).
- Zhang, Y., Fu, X. UPLC simultaneous determination of six esteric alkaloids components in Aconitum Flaram Hand.Mazz. Asia-Pacific Traditional Medicine. 16 (5), 62-65 (2020).
- Rumachik, N. G., Malaker, S. A., Paulk, N. K. VectorMOD: Method for bottom-up proteomic characterization of rAAV capsid post-translational modifications and vector impurities. Frontiers In Immunology. 12, 657795 (2021).
- Wang, Y. J., Tao, P., Wang, Y. Attenuated structural transformation of aconitine during sand frying process and antiarrhythmic effect of its converted products. Evidence-Based Complementary and Alternative Medicine. 2021, 7243052 (2021).
- Wang, H. P., Zhang, Y. B., Yang, X. W., Zhao, D. Q., Wang, Y. P. Rapid characterization of ginsenosides in the roots and rhizomes of Panax ginseng by UPLC-DAD-QTOF-MS/MS and simultaneous determination of 19 ginsenosides by HPLC-ESI-MS. Journal of Ginseng Research. 40 (4), 382-394 (2016).
- vander Leeuw, G., et al. Pain and cognitive function among older adults living in the community. Journals of Gerontology Series A. Biological Sciences and Medical Sciences. 71 (3), 398-405 (2016).
- Lao, D., Liu, R., Liang, J. Study on plasma metabolomics for HIV/AIDS patients treated by HAART based on LC/MS-MS. Frontiers in Pharmacology. 13, 885386 (2022).
- Li, Y., et al. Evaluation of the effectiveness of VOC-contaminated soil preparation based on AHP-CRITIC-TOPSIS model. Chemosphere. 271, 129571 (2021).
- Zhong, S., Chen, Y., Miao, Y. Using improved CRITIC method to evaluate thermal coal suppliers. Scientific Reports. 13 (1), 195 (2023).
- Lewis, N. S., et al. Magnetically levitated mesenchymal stem cell spheroids cultured with a collagen gel maintain phenotype and quiescence. Journal of Tissue Engineering. 8, (2017).
- Chinese Pharmacopoeia Committee. . Pharmacopoeia of the People’s Republic of China. 4, (2020).
- Li, G., et al. Effect of response surface methodology-optimized ultrasound-assisted pretreatment extraction on the composition of essential oil released from tribute citrus peels. Frontiers in Nutrition. 9, 840780 (2022).
- Liu, X. F., et al. Hezi inhibits Tiebangchui-induced cardiotoxicity and preserves its anti-rheumatoid arthritis effects by regulating the pharmacokinetics of aconitine and deoxyaconitine. Journal of Ethnopharmacology. 302, 115915 (2023).
- Smolen, J. S., et al. Rheumatoid arthritis. Nature Reviews.Disease Primers. 4, 18001 (2018).
- Wang, F., et al. C19-norditerpenoid alkaloids from Aconitum szechenyianum and their effects on LPS-activated NO production. Molecules. 21 (9), 1175 (2016).
- Wang, B., et al. Study on the alkaloids in Tibetan medicine Aconitum pendulum Busch by HPLC-MSn combined with column chromatography. Journal of Chromatographic Science. 54 (5), 752-758 (2016).
- Liu, S., et al. A review of traditional and current methods used to potentially reduce toxicity of Aconitum roots in Traditional Chinese Medicine. Journal of Ethnopharmacology. 207, 237-250 (2017).
- Qiu, Z. D., et al. Online discovery of the molecular mechanism for directionally detoxification of Fuzi using real-time extractive electrospray ionization mass spectrometry. Journal of Ethnopharmacology. 277, 114216 (2021).
- El-Shazly, M., et al. Use, history, and liquid chromatography/mass spectrometry chemical analysis of Aconitum. Journal of Food and Drug Analysis. 24 (1), 29-45 (2016).
- Chan, T. Y. K. Aconitum alkaloid poisoning because of contamination of herbs by aconite roots. Phytotherapy Research. 30 (1), 3-8 (2016).
- Guo, L., et al. Exploring microbial dynamics associated with flavours production during highland barley wine fermentation. Food Research International. 130, 108971 (2020).
- Guo, T. L., Horvath, C., Chen, L., Chen, J., Zheng, B. Understanding the nutrient composition and nutritional functions of highland barley (Qingke): A review. Trends in Food Science & Technology. 103, 109-117 (2020).
- Wu, H., et al. Anti-myocardial infarction effects of Radix Aconiti Lateralis Preparata extracts and their influence on small molecules in the heart using matrix-assisted laser desorption/ionization-mass spectrometry imaging. International Journal of Molecular Sciences. 20 (19), 4837 (2019).
- Huang, G., et al. Study on cardiotoxicity and mechanism of "Fuzi" extracts based on metabonomics. International Journal of Molecular Sciences. 19 (11), 3506 (2018).
- Li, S. L., et al. An insight into current advances on pharmacology, pharmacokinetics, toxicity and detoxification of aconitine. Biomedicine & Pharmacotherapy. 151, 113115 (2022).
- Xie, Y., et al. Optimization of processing technology of braised Rehmanniae Raidx based on multiple indexes and response surface technology and correlation between components and color. Journal of Chinese Traditional Medicine. 47 (18), 4927-4937 (2022).
- Yang, X. Q., Xu, W., Xiao, C. P., Sun, J., Feng, Y. Z. Study on processing technology of Atractylodes chinensis with rice water and its pharmacodynamics of anti-diarrhea. Chinese Herbal Medicines. 53 (1), 78-86 (2022).
