Optimering af frisk opskæring og forarbejdningsteknologi for Alisma orientalis baseret på responsoverflademetodologi kombineret med normaliseringsmetode for samlet evaluering
Kinesisk urtemedicin Alisma orien tale (Sam.) Juzep. eller Alisma plantago aquatica Linn. er en tørret knold af planten Alisma orien tale (Sam.) i familien Alismataceae. Den er medtaget i 2020-udgaven af Folkerepublikken Kinas farmakopé (i det følgende benævnt "den kinesiske farmakopé") og har den virkning, at den fremmer vand og fugt, lindrer varme og reducerer uklarhed og kolesterol. Det bruges hovedsageligt til urinvejsgener, ødemer og fylde, diarré og oliguri, slimfremkaldt svimmelhed, varmefremkaldt smerte, hyperlipidæmi osv.

Den traditionelle forarbejdningsproces af kinesiske lægeurter og afkog af Alisma omfatter rensning, tørring, fjernelse af urenheder, gentagen tørring og forarbejdning til lægeurter, efterfulgt af iblødsætning, fugtning, skæring i tykke skiver og derefter tørring til afkogstykker. Hele processen kræver gentagen nedsænkning og to tørringstrin, som er kedelige, tidskrævende og arbejdskrævende. Den er hovedsageligt baseret på traditionel manuel erfaring, med stærk subjektivitet, lav mekanisering og vanskelig at kontrollere, hvilket ikke er befordrende for den industrielle udvikling. Svaret fra Comprehensive Department of the National Medical Products Administration på indkøb og forarbejdning af kinesiske urtemedicin (friskskæring) af kinesiske urtemedicinske produktionsvirksomheder i produktionsområdet (Drug Administration Comprehensive Drug Administration Letter [2021] No. 367) siger klart, at "friskskæring er en af metoderne til forarbejdning i produktionsområdet, som skærer de høstede friske kinesiske urtemedicin i skiver, segmenter, blokke, kronblade osv. Selv om det ændrer formen på kinesiske plantelægemidler, ændrer det ikke deres egenskaber og reducerer til en vis grad forarbejdningstrinnene tørring, iblødsætning, skæring og gentørring af kinesiske plantelægemidler, hvilket er med til at sikre kvaliteten af kinesiske plantelægemidler." Man kan se, at forskning i friskskåret forarbejdningsteknologi til Alisma og yderligere anvendelse af den til industriel produktion er meget i tråd med tendensen til udvikling af høj kvalitet i den kinesiske urtemedicinindustri. Men der findes i øjeblikket ingen relevante forskningsrapporter.

Der er mange faktorer, der påvirker kvaliteten af traditionel kinesisk medicin, og den kemiske sammensætning er kompleks. Test af en eller to aktive ingredienser kan ikke fuldt ud afspejle deres kvalitet og overordnede effekt. Ud over alisol B 23 acetat (23-AB) og alisol C 23 acetat (23-AC), der i øjeblikket er registreret i den kinesiske farmakopé, er 24 acetyl alisol A (24-AA), alisol B (AB) og alisol polysaccharider også vigtige aktive ingredienser i den traditionelle kinesiske medicin Alisma. Baseret på kvalitetsevalueringsindikatorerne såsom egenskaber, alkoholopløselige ekstrakter (ASE), samlet indhold af 23-AB og 23-AC specificeret i den kinesiske farmakopé for Alisma, inkluderede denne undersøgelse derfor for første gang også indholdet af Alismata Rhizoma triterpenoider (ART), Alismata Rhizoma polysaccharider (ARP), 24-AA, AB osv. i vurderingsindikatorerne med det formål mere omfattende at afspejle kvaliteten af Alisma-medicinske materialer.

Baseret på afklaringen af de vigtigste påvirkningsfaktorer for Alisma-forarbejdningsteknologi i den tidlige fase bestemmer denne artikel derfor parameterområdet for hver faktor gennem enkeltfaktoreksperimenter, bruger responsoverflademetodologi kombineret med den samlede evalueringsnormaliseringsmetode til yderligere at optimere den friske skæreforarbejdningsteknologi for Alisma og sammenligner den med dens traditionelle forarbejdningsmetode for at opnå en bedre forarbejdningsmetode for Alisma-produktionsområder, give reference til den standardiserede og store udvikling af Alisma-forarbejdningsindustrien og forbedre kvaliteten af Alisma-relaterede produkter.

Behandlingen på oprindelsesstedet og behandlingen af afkogningsstykker påvirker direkte kvaliteten af traditionel kinesisk medicin og påvirker yderligere produktionen og den kliniske anvendelse af traditionelle kinesiske patentlægemidler og enkle præparater. Hvad angår den nuværende produktion og forarbejdning af Alisma officinalis-medicinske materialer i produktionsområderne, er der mange problemer såsom spredte forarbejdningssteder, lille skala, mekanisering og lav standardisering, selvom den årlige produktion tegner sig for mere end 80% af de nationale Alisma officinalis-medicinske materialer. Den store efterspørgsel efter forarbejdning af Alisma officinalis på kort tid er i stor konflikt med den traditionelle forarbejdning i værkstedsstil med begrænset effektivitet, hvilket resulterer i ujævn kvalitet af Alisma officinalis og påvirker den kliniske medicinering. Derfor gennemførte forskerteamet en foreløbig undersøgelse af forarbejdningen af friskskårne Alisma-blade i den tidlige fase. Gennem forskning har det vist sig, at sammenlignet med kvaliteten af traditionelle afskårne medicinske stykker er kvaliteten af friskskårne Alisma-blade konsistent, og i nogle indikatorer er kvaliteten bedre: Med hensyn til egenskaber er den skårne overflade af Alisma-blade hvidere, skiverne er mere ensartede, og fejlprocenten for krøllede og knuste skiver er lavere end for traditionelle skårne medicinske stykker; Fra perspektivet af lægemiddelstofbasis er indholdet af farmakopéens kvalitetskontrolindikatorer som ASE, 23-AB og 23-AC højere end for traditionelle forarbejdede afkogningsstykker og mere stabilt. Dette resultat bekræftes også igen i "2.4 Valideringseksperiment og processammenligningsundersøgelse" i denne artikel. Samtidig, ifølge den foreløbige feltforskning og analyse af forskergruppen, reducerer den friske skære- og forarbejdningsteknologi af Alisma ikke kun de sekundære infiltrations- og tørringstrin i traditionelle processer, hvilket sparer tid og kræfter, men introducerer også moderne automatiseret forarbejdningsudstyr til storstilet produktion, hvilket effektivt reducerer brændstof- og arbejdsomkostninger og forbedrer produktionseffektiviteten sammenlignet med traditionelle medicinske materialer og afkogningsstykker. Frisk opskæring og forarbejdning af Alisma kan yderligere opnå intensiv og standardiseret produktion og give gunstige betingelser for at etablere et sporbarhedssystem for Alisma-medicinske materialer, hvilket sikrer stabiliteten i kvaliteten af Alisma-medicinske materialer og afkogningsstykker, hvilket er mere i tråd med udviklingsbehovene af høj kvalitet i hele Kinas traditionelle kinesiske medicinindustrikæde. Desuden er Alisma en vigtig lægeurt og en berømt autentisk urt i Sichuan. Mere end 80% af den årlige produktion er koncentreret i Minjiang-flodbassinet, såsom byerne Meishan og Leshan i Sichuan. Koncentrationen af produktionsområder har givet stærke medfødte betingelser for udviklingen af en storstilet frisk opskærings- og forarbejdningsindustri for Alisma. Ud fra den omfattende analyse af forbedring af kvaliteten af Alisma-produkter, forenkling af produktionsprocesser, reduktion af produktionsomkostninger, udvikling af intensive, standardiserede og store forarbejdningsindustrier og etablering af et sporbarhedssystem for Alisma-kvalitet er det muligt at skære og forarbejde Alisma, mens den er frisk, og det bør udvikles kraftigt.
Det er værd at bemærke, at materialet under tørringsprocessen vil opleve en reduktion i volumen og rynker på overfladen på grund af cellernes tab af vandfyldning og støttefunktioner. Forskellige materialer har dog betydelige forskelle i strukturelle ændringer på grund af deres egne egenskaber og forskellige påvirkningsfaktorer. For at sikre, at prøver af Alisma med forskelligt fugtindhold har en relativt ensartet udgangstilstand, når de indgår i optimeringseksperimentet, baseret på de tidligere præeksperimentelle observationsresultater, blev prøvetørringsforbehandlingen udført ved en lav temperatur på 40 °C. Under denne temperatur mister tørrede Alisma-rodknoldceller langsomt vand og gennemgår overordnede strukturelle ændringer langsomt, uden at der observeres væsentlige ændringer i løbet af kort tid. I mellemtiden viste resultaterne af enkeltfaktorforsøget, at vandindholdet i Alisma-rodknolde med et fugtindhold på 30% til 50% generelt var ensartet i udseende og struktur. Derfor blev intervallet for undersøgelsen af vandindholdet i det optimerede eksperiment med Alisma-jordstængel sat til 30% til 50%. For når fugtindholdet er 60%, siver der hvid saft ud fra den skårne overflade; når fugtindholdet er 20%, er den ydre overflade relativt hård, vanskelig at skære og tilbøjelig til at producere huller og snavs.
Tørretemperaturen påvirker fugtfordampningshastigheden i materialerne. Jo højere tørretemperatur, jo hurtigere fordampning af fugt og jo kortere samlet tørretid. Skivetykkelsen er tynd, og fugten inde i materialet diffunderer hurtigt udad under tørreprocessen, hvilket resulterer i en kort samlet tørretid; Men tykkelsen på skiverne er tyk, og diffusionshastigheden for fugt inde i materialet under tørreprocessen er langsom, hvilket resulterer i forlænget tørretid. I denne undersøgelse, hvor fugtindholdet i Alisma-rodknolde var 40%, skivetykkelsen var 4 mm, og tørretemperaturerne var 40, 50 og 60 °C, var den samlede behandlingstid henholdsvis 20-22, 10-12 og 7-8 timer. Det vil sige, at når tørretemperaturen steg, blev behandlingstiden forkortet, men samtidig blev farven på tværsnittet af Alisma-rodskiverne gradvist dybere; Når fugtindholdet i Alisma-rhizomet er 40%, er tørretemperaturen 50 ℃, og skivetykkelsen er 3, 4 og 5 mm, er den samlede behandlingstid henholdsvis 7-8, 10-12 og 18-20 timer. Det vil sige, at når skivetykkelsen øges, forlænges behandlingstiden. De foreløbige resultater af enkeltfaktorforsøg viser, at når skivetykkelsen er 2 mm, er tørretiden ekstremt kort, hvilket er 3-4 timer, men der er alvorlige fænomener som vridning og fragmentering; Når skivetykkelsen er 6 mm, er ikke kun tørretiden lang (30-32 timer), men tykkelsen efter tørring overstiger standarden i den kinesiske farmakopé (4 mm).
Ifølge moderne forskning er indholdet af aktive ingredienser 23-AB og 23-AC i Alisma officinalis tørret ved høje temperaturer på 80 °C og derover betydeligt lavere end det, der er tørret ved lave temperaturer på 60 °C og derunder. Det spekuleres i, at der er to konverteringsveje for 23-AB under tørringsprocessen ved høj temperatur: den ene er at oxidere og åbne ringen for at generere alisol A 23-acetat (23-AA), som derefter strukturelt omarrangeres for at generere 24-AA og yderligere deacetyleres for at generere alisol A (AA); den anden er først at deacetyleres for at generere AB og derefter oxidere og åbne ringen sammen med AB i den oprindelige Alisma officinalis for at konvertere til AA. 23-AC-strukturen ligner den og kan have den samme omdannelsesvej. Derfor varierer kvaliteten af traditionelle produktionsværksteder for Alisma officinalis meget, hvilket formodes at være tæt forbundet med den forkerte kontrol af forarbejdningstemperaturen, der fører til omdannelse og reduktion af de medicinske ingredienser. For ifølge den foreløbige forskning drives nogle værksteder hovedsageligt manuelt, hvilket tvinger tørretemperaturen til at være for høj for at kontrollere behandlingstiden og reducere omkostningerne. Den friske opskæringsproces af Alisma er blevet valideret gennem videnskabelige eksperimenter, og kombinationen af videnskabelig tørringsforbehandling, passende fugtindhold, skivetykkelse og procesparametre for behandlingstemperatur har effektivt løst dette problem.
Baseret på tidligere forskning anvender denne artikel derfor responsoverflademetoden kombineret med den overordnede evalueringsnormaliseringsmetode til at forske i optimering af forarbejdningsteknologien for friskskåret alisma. De centrale punkter, der påvirker forarbejdningsteknologien for friskskåret alisma, blev bestemt gennem enkeltfaktoreksperimenter med alismas udseende og energiforbrug som evalueringsindikatorer. Fugtindholdet i frisk Alisma var 40%, skivetykkelsen var 4 mm, og tørretemperaturen var 50 °C. På dette grundlag blev der ved hjælp af OD for det interne kvalitetsevalueringskriterium for Alisma som responsværdi for responsoverflademetoden opnået en meget signifikant multipel binomial regressionsmodel med god pasform gennem analyse ved hjælp af Design Expert 8.0.6-software. Resultaterne af variansanalysen og responsoverflademetoden indikerer, at den valgte procesmetode er pålidelig. Den endelige forarbejdningsteknologi til frisk opskæring af Alisma blev bestemt til at have et fugtindhold på 37,01%, en skæretykkelse på 4,50 mm og en tørretemperatur på 49,36 ℃. Baseret på faktiske industrielle produktionsbehov blev den optimale forarbejdningsteknologi til frisk opskæring af Alisma bestemt til at være: når fugtindholdet er 40%, skivetykkelsen er 4 mm, og tørretemperaturen er 50 ℃. For at verificere pålideligheden af forarbejdningsteknologien til frisk opskæring udførte denne artikel tre sæt gentagne eksperimenter baseret på den optimale forarbejdningsteknologi til frisk opskæring, og resultaterne viste, at teknologien er stabil og pålidelig; Den foretrukne forarbejdningsteknologi til frisk opskæring af Alisma er at fortørre ved 40 °C i den tidlige fase og derefter tørre ved 50 °C i 10-12 timer efter opskæring for at opnå et fugtindhold på mindre end 12,0%. På den måde undgår man den høje temperatur og lange tørretid ved traditionel forarbejdning, minimerer omdannelsen af triterpenoidkomponenter og bevarer de aktive ingredienser. Derfor er den indre kvalitet af friskskårne Alisma-blade bedre sammenlignet med traditionelt forarbejdede medicinske stykker. Den friske skære- og forarbejdningsteknologi for Alisma vil give en videnskabelig metode til standardiseret, storstilet og højkvalitetsudvikling af hele industrikæden for Alisma-medicinske materialer og afkogningsstykker i Kina så hurtigt som muligt og lægge et solidt teknisk fundament.