Optimización de la tecnología de corte en fresco y procesado de Alisma orientalis basada en la metodología de superficie de respuesta combinada con el método de normalización de evaluación global
La fitoterapia china Alisma orien tale (Sam.) Juzep. o Alisma plantago aquatica Linn. es un tubérculo seco de la planta Alisma orien tale (Sam.) de la familia Alismataceae. Está incluido en la edición de 2020 de la Farmacopea de la República Popular China (en lo sucesivo, la "Farmacopea China") y tiene los efectos de promover el agua y la humedad, aliviar el calor y reducir la turbidez y el colesterol. Se utiliza principalmente para molestias urinarias, edema y plenitud, diarrea y oliguria, mareo inducido por flema, dolor inducido por calor, hiperlipidemia, etc.

El proceso de elaboración tradicional de las hierbas medicinales chinas y los trozos de decocción de Alisma incluye la purificación, el secado, la eliminación de impurezas, el secado repetido y la transformación en hierbas medicinales, seguido del remojo, la humectación, el corte en rodajas gruesas y el secado en trozos de decocción. Todo el proceso requiere repetidas inmersiones y dos pasos de secado, que son tediosos, llevan mucho tiempo y requieren mucha mano de obra. Se basa principalmente en la experiencia manual tradicional, con una fuerte subjetividad, escasa mecanización y difícil de controlar, lo que no favorece el desarrollo industrial. La respuesta del Departamento Integral de la Administración Nacional de Productos Médicos sobre la obtención y procesamiento de hierbas medicinales chinas (corte en fresco) por parte de las empresas productoras de hierbas medicinales chinas en el área de producción (Carta [2021] No. 367 de la Administración Integral de Medicamentos) establece claramente que "el corte en fresco es uno de los métodos de procesamiento en el área de producción, que corta las hierbas medicinales chinas frescas cosechadas en rodajas, segmentos, bloques, pétalos, etc.". Aunque cambia la forma de las hierbas medicinales chinas, no cambia sus propiedades, y reduce los pasos de procesamiento de secado, remojo, corte y resecado de las hierbas medicinales chinas hasta cierto punto, lo que es propicio para garantizar la calidad de las hierbas medicinales chinas". Se puede ver que la investigación sobre la tecnología de procesamiento de corte fresco para Alisma y su posterior aplicación a la producción industrial está muy en línea con la tendencia de desarrollo de alta calidad de la industria de las hierbas medicinales chinas. Pero actualmente no existen informes de investigación al respecto.

Hay muchos factores que afectan a la calidad de la medicina tradicional china, y su composición química es compleja. Probar uno o dos principios activos no puede reflejar plenamente su calidad y eficacia general. Además del acetato de alisol B 23 (23-AB) y el acetato de alisol C 23 (23-AC) registrados actualmente en la farmacopea china, el acetil alisol A 24 (24-AA), el alisol B (AB) y los polisacáridos de alisol son también importantes principios activos de la medicina tradicional china Alisma. Por lo tanto, sobre la base de los indicadores de evaluación de la calidad, como las propiedades, los extractos solubles en alcohol (ASE), el contenido total de 23-AB y 23-AC especificados en la Farmacopea China para Alisma, este estudio también incluyó por primera vez el contenido de triterpenoides de Alismata Rhizoma (ART), polisacáridos de Alismata Rhizoma (ARP), 24-AA, AB, etc. en los indicadores de evaluación, con el objetivo de reflejar de forma más exhaustiva la calidad de los materiales medicinales de Alisma.

Por lo tanto, sobre la base de la aclaración de los principales factores que influyen en la tecnología de procesamiento de Alisma en la etapa inicial, este artículo determina el rango de parámetros de cada factor a través de experimentos de un solo factor, utiliza la metodología de superficie de respuesta combinada con el método de normalización de evaluación global para optimizar aún más la tecnología de procesamiento de corte fresco de Alisma, y la compara con su método de procesamiento tradicional, con el fin de obtener un mejor método de procesamiento para las áreas de producción de Alisma, proporcionar referencia para el desarrollo estandarizado y a gran escala de la industria de procesamiento de Alisma, y mejorar la calidad de los productos relacionados con Alisma.

El procesamiento en el lugar de origen y el procesamiento de las piezas de decocción afectan directamente a la calidad de la medicina tradicional china, y afectan además a la producción y la aplicación clínica de las medicinas tradicionales chinas patentadas y los preparados simples. En cuanto a la actual producción y procesamiento de materiales medicinales de Alisma officinalis en las zonas de producción, aunque la producción anual representa más de 80% de los materiales medicinales nacionales de Alisma officinalis, hay muchos problemas, como la dispersión de los lugares de procesamiento, la pequeña escala, la mecanización y la baja estandarización. La demanda de procesamiento a gran escala de Alisma officinalis en un corto período de tiempo entra en conflicto en gran medida con el modo de procesamiento tradicional de estilo taller con una eficiencia limitada, lo que resulta en una calidad desigual de Alisma officinalis y afecta a la medicación clínica. Por lo tanto, el equipo de investigación llevó a cabo un estudio preliminar de viabilidad sobre el procesamiento de hojas frescas cortadas de Alisma en la fase inicial. A través de la investigación, se ha descubierto que, en comparación con la calidad de las piezas medicinales cortadas tradicionales, la calidad de las hojas de Alisma frescas cortadas es consistente, y en algunos indicadores, la calidad es mejor: Desde el punto de vista de las características, la superficie de corte de las hojas de Alisma es más blanca, las rebanadas son más uniformes y la tasa de fracaso de las rebanadas rizadas y aplastadas es menor que la de las piezas medicinales cortadas tradicionales. Desde la perspectiva de la base de sustancias medicinales, el contenido de indicadores de control de calidad de farmacopea como ASE, 23-AB y 23-AC es mayor que el de las piezas de decocción procesadas tradicionales y más estable. Este resultado también se verifica de nuevo en el "2.4 Experimento de validación y estudio comparativo del proceso" de este artículo. Al mismo tiempo, según la investigación de campo preliminar y el análisis del grupo de investigación, la tecnología de corte y procesamiento en fresco de Alisma no sólo reduce los pasos de infiltración secundaria y secado de los procesos tradicionales, ahorrando tiempo y esfuerzo, sino que también introduce modernos equipos de procesamiento automatizados para la producción a gran escala, reduciendo eficazmente los costes de combustible y mano de obra y mejorando la eficiencia de la producción en comparación con los materiales medicinales tradicionales y el procesamiento de piezas de decocción. El corte fresco y el procesamiento de Alisma pueden lograr una producción más intensiva y estandarizada, y proporcionar condiciones favorables para el establecimiento de un sistema de trazabilidad de los materiales medicinales de Alisma, garantizando la estabilidad de la calidad de los materiales medicinales de Alisma y las piezas de decocción, lo que está más en línea con las necesidades de desarrollo de alta calidad de toda la cadena de la industria de la medicina tradicional china de China. Además, Alisma es una hierba medicinal importante y una hierba auténtica famosa en Sichuan. Más de 80% de su producción anual se concentra en la cuenca del río Minjiang, como las ciudades de Meishan y Leshan en Sichuan. La concentración de las zonas de producción ha proporcionado fuertes condiciones innatas para el desarrollo de una industria a gran escala de corte en fresco y procesamiento de Alisma. En resumen, a partir del análisis exhaustivo de la mejora de la calidad de los productos de Alisma, la simplificación de los procesos de producción, la reducción de los costes de producción, el desarrollo de industrias de transformación intensivas, estandarizadas y a gran escala, y el establecimiento de un sistema de trazabilidad de la calidad del Alisma, es factible cortar y transformar el Alisma mientras está fresco y debe desarrollarse enérgicamente.
Cabe señalar que, durante el proceso de secado, el material experimentará una reducción de volumen y arrugas superficiales debido a la pérdida de funciones de relleno de agua y soporte por parte de las células. Sin embargo, los distintos materiales presentan diferencias significativas en los cambios estructurales debido a sus propias propiedades y a diversos factores de influencia. Por lo tanto, con el fin de garantizar que las muestras de Alisma con diferentes contenidos de humedad tengan un estado inicial relativamente consistente al entrar en el experimento de optimización, basándose en los resultados de la observación preexperimental previa, el pretratamiento de secado de la muestra se llevó a cabo a una temperatura baja de 40 ℃. Bajo esta condición de temperatura, las células secas del tubérculo de raíz de Alisma pierden agua lentamente y experimentan cambios estructurales generales lentamente, sin que se observen cambios significativos en un corto período de tiempo. Mientras tanto, los resultados del experimento de un solo factor mostraron que el contenido de agua del rizoma de Alisma con un contenido de humedad de 30% a 50% era generalmente uniforme en apariencia y estructura. Por lo tanto, el rango de investigación del contenido de agua para el experimento optimizado del rizoma de Alisma se fijó entre 30% y 50%. Porque cuando el contenido de humedad es de 60%, se filtra jugo blanco de la superficie cortada; Cuando el contenido de humedad es de 20%, la superficie exterior es relativamente dura, difícil de cortar y propensa a producir huecos y restos.
La temperatura de secado afecta a la velocidad de evaporación de la humedad en los materiales. Cuanto mayor sea la temperatura de secado, mayor será la velocidad de evaporación de la humedad y menor el tiempo total de secado. El grosor de las rodajas es fino, y la humedad del interior del material se difunde hacia el exterior rápidamente durante el proceso de secado, lo que resulta en un tiempo total de secado corto; Sin embargo, el grosor de las rodajas es grueso, y la velocidad de difusión de la humedad en el interior del material durante el proceso de secado es lenta, lo que resulta en un tiempo de secado prolongado. En este estudio, cuando el contenido de humedad de los tubérculos de raíz de Alisma fue de 40%, el grosor de las rodajas fue de 4 mm y las temperaturas de secado fueron de 40, 50 y 60 ℃, el tiempo total de procesamiento fue de 20-22, 10-12 y 7-8 horas, respectivamente. Es decir, a medida que aumentaba la temperatura de secado, el tiempo de procesamiento se acortaba, pero al mismo tiempo, el color de la sección transversal de las rodajas de raíz de Alisma se profundizaba gradualmente; Cuando el contenido de humedad del rizoma de Alisma es 40%, la temperatura de secado es de 50 ℃, y el grosor de la rodaja es de 3, 4 y 5 mm, el tiempo total de procesamiento es de 7-8, 10-12 y 18-20 horas, respectivamente. Es decir, a medida que aumenta el grosor de la rebanada, el tiempo de procesamiento se prolonga. Los resultados preliminares del experimento previo de factor único muestran que cuando el grosor de la rebanada es de 2 mm, el tiempo de secado es extremadamente corto, que es de 3-4 horas, pero hay fenómenos graves como la deformación y la fragmentación; Cuando el grosor de la rebanada es de 6 mm, no sólo es el tiempo de secado largo (30-32h), pero el espesor después del secado supera la norma de la Farmacopea China (4 mm).
Según investigaciones modernas, el contenido de principios activos 23-AB y 23-AC en Alisma officinalis secada a altas temperaturas de 80 ℃ y superiores es significativamente menor que la secada a bajas temperaturas de 60 ℃ e inferiores. Se especula que hay dos vías de conversión para 23-AB durante el proceso de secado a altas temperaturas: una es oxidar y abrir el anillo para generar acetato de alisol A 23 (23-AA), que luego se reorganiza estructuralmente para generar 24-AA, y se desacetila más para generar alisol A (AA); la otra es primero desacetilar para generar AB, y luego oxidar y abrir el anillo junto con AB en la Alisma officinalis original para convertir a AA. La estructura del 23-AC es similar y puede tener la misma vía de conversión. Por lo tanto, la calidad de los talleres tradicionales de producción de Alisma officinalis varía enormemente, lo que se especula que está estrechamente relacionado con el control inadecuado de la temperatura de procesamiento que conduce a la transformación y reducción de sus ingredientes medicinales. Y es que, según las investigaciones preliminares, algunos talleres funcionan principalmente de forma manual, lo que obliga a que la temperatura de secado sea demasiado alta para controlar el tiempo de procesamiento y reducir costes. El proceso de corte en fresco de Alisma se ha validado mediante experimentos científicos, y la combinación de un pretratamiento de secado científico, un contenido de humedad adecuado, el grosor de las lonchas y los parámetros del proceso de temperatura de procesado ha resuelto eficazmente este problema.
Por lo tanto, sobre la base de investigaciones anteriores, este artículo adopta la metodología de superficie de respuesta combinada con el método de normalización de la evaluación global para llevar a cabo la investigación sobre la optimización de la tecnología de procesamiento de Alisma fresca cortada. Los puntos centrales que afectan a la tecnología de procesamiento de Alisma fresca cortada se determinaron mediante experimentos de un solo factor, con la apariencia y el consumo de energía de Alisma como indicadores de evaluación. El contenido de humedad de la Alisma fresca era de 40%, el grosor de las rodajas era de 4 mm y la temperatura de secado era de 50 ℃. Sobre esta base, utilizando el OD del criterio de evaluación de la calidad interna de Alisma como valor de respuesta de la metodología de superficie de respuesta, se obtuvo un modelo de regresión binomial múltiple altamente significativo con buen ajuste mediante el análisis con el software Design Expert 8.0.6. Los resultados del análisis de varianza y de la metodología de superficie de respuesta indican que el método de proceso seleccionado es fiable. Se determinó que la tecnología de procesamiento final para el corte en fresco de Alisma tenía un contenido de humedad de 37,01%, un grosor de corte de 4,50 mm y una temperatura de secado de 49,36 ℃. Sobre la base de las necesidades reales de producción industrial, se determinó que la tecnología óptima de procesamiento para el corte fresco de Alisma es: cuando el contenido de humedad es 40%, el espesor de corte es de 4mm, y la temperatura de secado es de 50 ℃. Para verificar la fiabilidad de la tecnología de procesamiento de corte en fresco, este artículo llevó a cabo tres conjuntos de experimentos repetidos basados en la tecnología óptima de procesamiento de corte en fresco, y los resultados demostraron que la tecnología es estable y fiable; La tecnología de procesamiento preferida para el corte en fresco de Alisma es pre-secar a 40 ℃ en la etapa inicial, y luego secar a 50 ℃ durante 10-12 horas después del corte para lograr un contenido de humedad inferior a 12,0%. Esto evita la alta temperatura y el largo tiempo de secado en el procesamiento tradicional, minimiza la conversión de componentes triterpenoides y preserva los ingredientes activos. Por lo tanto, en comparación con las piezas medicinales procesadas tradicionalmente, la calidad interna de las hojas de Alisma recién cortadas es mejor. La tecnología de corte y procesamiento en fresco de Alisma proporcionará un método científico para el desarrollo estandarizado, a gran escala y de alta calidad de toda la cadena industrial de materiales medicinales de Alisma y la industria de procesamiento de piezas de decocción en China lo antes posible, sentando una sólida base técnica.