Optimisation de la technologie de coupe et de traitement d'Alisma orientalis basée sur la méthodologie de la surface de réponse combinée à la méthode de normalisation de l'évaluation globale
La plante médicinale chinoise Alisma orien tale (Sam.) Juzep. ou Alisma plantago aquatica Linn. est un tubercule séché de la plante Alisma orien tale (Sam.) de la famille des Alismataceae. Il figure dans l'édition 2020 de la pharmacopée de la République populaire de Chine (ci-après dénommée "pharmacopée chinoise") et a pour effet de favoriser l'eau et l'humidité, de soulager la chaleur et de réduire la turbidité et le cholestérol. Il est principalement utilisé en cas de gêne urinaire, d'œdème et de plénitude, de diarrhée et d'oligurie, de vertiges provoqués par le flegme, de douleurs provoquées par la chaleur, d'hyperlipidémie, etc.

Le processus traditionnel de transformation des herbes médicinales chinoises et des morceaux de décoction d'Alisma comprend la purification, le séchage, l'élimination des impuretés, le séchage répété et la transformation en herbes médicinales, suivis du trempage, de l'humidification, du découpage en tranches épaisses, puis du séchage en morceaux de décoction. L'ensemble du processus nécessite une immersion répétée et deux étapes de séchage, ce qui est fastidieux, prend du temps et demande beaucoup de travail. Il est principalement basé sur l'expérience manuelle traditionnelle, avec une forte subjectivité, une faible mécanisation et un contrôle difficile, ce qui n'est pas propice au développement industriel. La réponse du département général de l'administration nationale des produits médicaux sur l'approvisionnement et le traitement des médicaments chinois à base de plantes (coupe fraîche) par les entreprises de production de médicaments chinois à base de plantes dans la zone de production (Lettre [2021] n° 367 de l'administration des médicaments) indique clairement que "la coupe fraîche est l'une des méthodes de traitement dans la zone de production, qui coupe les médicaments chinois à base de plantes fraîches récoltés en tranches, en segments, en blocs, en pétales, etc. Bien qu'elle modifie la forme des plantes médicinales chinoises, elle ne modifie pas leurs propriétés et réduit dans une certaine mesure les étapes de traitement du séchage, du trempage, de la coupe et du re-séchage des plantes médicinales chinoises, ce qui permet de garantir la qualité des plantes médicinales chinoises". On peut constater que le fait de mener des recherches sur la technologie de traitement des coupes fraîches pour Alisma et de l'appliquer à la production industrielle est tout à fait conforme à la tendance du développement de haute qualité de l'industrie des plantes médicinales chinoises. Mais il n'existe actuellement aucun rapport de recherche pertinent.

De nombreux facteurs influencent la qualité de la médecine traditionnelle chinoise et sa composition chimique est complexe. L'essai d'un ou de deux ingrédients actifs ne peut pas refléter pleinement leur qualité et leur efficacité globale. Outre l'acétate d'alisol B 23 (23-AB) et l'acétate d'alisol C 23 (23-AC) actuellement enregistrés dans la pharmacopée chinoise, l'acétyl alisol A 24 (24-AA), l'alisol B (AB) et les polysaccharides d'alisol sont également des principes actifs importants de la médecine traditionnelle chinoise Alisma. Par conséquent, sur la base des indicateurs d'évaluation de la qualité tels que les propriétés, les extraits solubles dans l'alcool (ASE), la teneur totale en 23-AB et 23-AC spécifiés dans la pharmacopée chinoise pour l'Alisma, cette étude a également inclus pour la première fois la teneur en triterpénoïdes d'Alismata Rhizoma (ART), en polysaccharides d'Alismata Rhizoma (ARP), en 24-AA, AB, etc. dans les indicateurs d'évaluation, dans le but de refléter de manière plus complète la qualité des matières médicinales de l'Alisma.

Par conséquent, sur la base de la clarification des principaux facteurs d'influence de la technologie de transformation de l'alisma à un stade précoce, cet article détermine la plage de paramètres de chaque facteur par le biais d'expériences à facteur unique, utilise la méthodologie de la surface de réponse combinée à la méthode de normalisation de l'évaluation globale pour optimiser davantage la technologie de transformation de la coupe fraîche de l'alisma, et la compare à sa méthode de transformation traditionnelle, afin d'obtenir une meilleure méthode de transformation pour les zones de production de l'alisma, de fournir une référence pour le développement normalisé et à grande échelle de l'industrie de transformation de l'alisma, et d'améliorer la qualité des produits liés à l'alisma.

Le traitement sur le lieu d'origine et le traitement des morceaux de décoction affectent directement la qualité de la médecine traditionnelle chinoise, ainsi que la production et l'application clinique des médicaments traditionnels chinois brevetés et des préparations simples. En ce qui concerne la production et la transformation actuelles des matières médicinales d'Alisma officinalis dans les zones de production, bien que la production annuelle représente plus de 80% des matières médicinales nationales d'Alisma officinalis, il existe de nombreux problèmes tels que la dispersion des sites de transformation, la petite échelle, la mécanisation et la faible normalisation. La demande de traitement à grande échelle d'Alisma officinalis dans un court laps de temps est en contradiction avec le mode de traitement traditionnel en atelier, dont l'efficacité est limitée, ce qui entraîne une qualité inégale d'Alisma officinalis et affecte la médication clinique. C'est pourquoi l'équipe de recherche a mené une étude de faisabilité préliminaire sur le traitement des feuilles d'Alisma fraîchement coupées. Les recherches ont permis de constater que la qualité des feuilles d'Alisma fraîchement coupées est comparable à celle des morceaux médicinaux coupés traditionnels et que, pour certains indicateurs, la qualité est meilleure : En termes de caractéristiques, la surface de coupe des feuilles d'Alisma est plus blanche, les tranches sont plus uniformes et le taux d'échec des tranches gondolées et écrasées est inférieur à celui des morceaux médicinaux coupés traditionnels. Du point de vue de la substance médicinale, le contenu des indicateurs de contrôle de qualité de la pharmacopée tels que ASE, 23-AB et 23-AC est plus élevé que celui des morceaux de décoction transformés traditionnels et plus stable. Ce résultat est également vérifié dans la section "2.4 Expérience de validation et étude comparative des procédés" du présent article. En même temps, d'après les recherches préliminaires sur le terrain et l'analyse du groupe de recherche, la technologie de coupe et de traitement de l'Alisma réduit non seulement les étapes d'infiltration secondaire et de séchage des processus traditionnels, ce qui permet d'économiser du temps et des efforts, mais introduit également un équipement de traitement automatisé moderne pour la production à grande échelle, ce qui réduit efficacement les coûts de carburant et de main-d'œuvre et améliore l'efficacité de la production par rapport aux matières médicinales et aux morceaux de décoction traités de manière traditionnelle. La coupe et le traitement à l'état frais de l'Alisma peuvent permettre une production intensive et standardisée, et créer des conditions favorables à la mise en place d'un système de traçabilité pour les matières médicinales de l'Alisma, garantissant la stabilité de la qualité des matières médicinales et des morceaux de décoction de l'Alisma, ce qui correspond mieux aux besoins de développement de haute qualité de l'ensemble de la chaîne industrielle de la médecine traditionnelle chinoise en Chine. En outre, l'Alisma est une plante médicinale importante et une plante authentique réputée dans le Sichuan. Plus de 80% de sa production annuelle sont concentrées dans le bassin de la rivière Minjiang, notamment dans les villes de Meishan et de Leshan au Sichuan. La concentration des zones de production a fourni des conditions innées solides pour le développement d'une industrie de coupe et de transformation à grande échelle de l'Alisma. En résumé, l'analyse globale de l'amélioration de la qualité des produits Alisma, de la simplification des processus de production, de la réduction des coûts de production, du développement d'industries de transformation intensives, normalisées et à grande échelle, et de l'établissement d'un système de traçabilité de la qualité de l'Alisma, montre qu'il est possible de couper et de transformer l'Alisma pendant qu'il est frais et qu'il convient de le développer vigoureusement.
Il convient de noter qu'au cours du processus de séchage, le matériau subit une réduction de volume et un plissement de la surface en raison de la perte des fonctions de remplissage d'eau et de soutien par les cellules. Cependant, les différents matériaux présentent des différences significatives dans les changements structurels en raison de leurs propres propriétés et de divers facteurs d'influence. Par conséquent, afin de s'assurer que les échantillons d'Alisma avec différentes teneurs en humidité ont un état initial relativement cohérent lorsqu'ils entrent dans l'expérience d'optimisation, sur la base des résultats de l'observation pré expérimentale précédente, le prétraitement de séchage de l'échantillon a été effectué à une température basse de 40 ℃. Dans ces conditions de température, les cellules des tubercules racinaires d'Alisma séchés perdent lentement de l'eau et subissent lentement des changements structurels globaux, sans qu'aucun changement significatif ne soit observé dans un court laps de temps. Parallèlement, les résultats de l'expérience à facteur unique ont montré que la teneur en eau du rhizome d'Alisma avec une teneur en eau de 30% à 50% était généralement uniforme en termes d'apparence et de structure. Par conséquent, la plage d'étude de la teneur en eau pour l'expérience optimisée du rhizome d'Alisma a été fixée entre 30% et 50%. En effet, lorsque la teneur en eau est de 60%, du jus blanc s'écoule de la surface coupée ; lorsque la teneur en eau est de 20%, la surface extérieure est relativement dure, difficile à trancher et susceptible de produire des lacunes et des débris.
La température de séchage influe sur la vitesse d'évaporation de l'humidité dans les matériaux. Plus la température de séchage est élevée, plus le taux d'évaporation de l'humidité est rapide et plus le temps de séchage total est court. L'épaisseur des tranches est fine et l'humidité à l'intérieur du matériau se diffuse rapidement vers l'extérieur au cours du processus de séchage, ce qui se traduit par un temps de séchage total court ; cependant, l'épaisseur des tranches est forte et le taux de diffusion de l'humidité à l'intérieur du matériau au cours du processus de séchage est lent, ce qui se traduit par un temps de séchage prolongé. Dans cette étude, lorsque la teneur en eau des tubercules d'Alisma était de 40%, que l'épaisseur des tranches était de 4 mm et que les températures de séchage étaient de 40, 50 et 60 ℃, le temps de traitement total était de 20-22, 10-12 et 7-8 heures, respectivement. Lorsque la teneur en eau du rhizome d'Alisma est de 40%, que la température de séchage est de 50 ℃ et que l'épaisseur des tranches est de 3, 4 et 5 mm, la durée totale de traitement est de 7-8, 10-12 et 18-20 heures, respectivement. En d'autres termes, plus l'épaisseur de la tranche augmente, plus le temps de traitement s'allonge. Les résultats de l'expérience préliminaire à facteur unique montrent que lorsque l'épaisseur de la tranche est de 2 mm, le temps de séchage est extrêmement court (3-4 heures), mais il y a des phénomènes graves tels que le gauchissement et la fragmentation ; lorsque l'épaisseur de la tranche est de 6 mm, non seulement le temps de séchage est long (30-32 heures), mais l'épaisseur après le séchage dépasse la norme de la pharmacopée chinoise (4 mm).
Selon la recherche moderne, la teneur en principes actifs 23-AB et 23-AC dans l'Alisma officinalis séché à des températures élevées de 80 ℃ et plus est significativement plus faible que celle séchée à des températures basses de 60 ℃ et moins. On suppose qu'il existe deux voies de conversion pour le 23-AB au cours du processus de séchage à haute température : l'une consiste à oxyder et à ouvrir le cycle pour générer l'acétate d'alisol A 23 (23-AA), qui est ensuite réarrangé structurellement pour générer le 24-AA, puis désacétylé pour générer l'alisol A (AA) ; l'autre consiste d'abord à désacétyler pour générer AB, puis à oxyder et à ouvrir le cycle avec AB dans l'Alisma officinalis d'origine pour le convertir en AA. La structure de la 23-AC est similaire à celle de l'AA et peut avoir la même voie de conversion. Par conséquent, la qualité des ateliers de production traditionnels d'Alisma officinalis varie considérablement, ce qui serait étroitement lié à un mauvais contrôle de la température de traitement entraînant la transformation et la réduction de ses ingrédients médicinaux. En effet, d'après les recherches préliminaires, certains ateliers sont principalement exploités manuellement, ce qui force la température de séchage à être trop élevée afin de contrôler le temps de traitement et de réduire les coûts. Le processus de découpe à l'état frais de l'Alisma a été validé par des expériences scientifiques, et la combinaison d'un prétraitement de séchage scientifique, d'une teneur en humidité appropriée, de l'épaisseur de la tranche et des paramètres du processus de température de traitement a permis de résoudre efficacement ce problème.
Par conséquent, sur la base des recherches précédentes, cet article adopte la méthodologie de la surface de réponse combinée à la méthode de normalisation de l'évaluation globale pour mener des recherches sur l'optimisation de la technologie de traitement de l'alisma fraîchement coupé. Les points centraux affectant la technologie de traitement de l'alisma fraîchement coupé ont été déterminés par le biais d'expériences à facteur unique, l'apparence et la consommation d'énergie de l'alisma étant des indicateurs d'évaluation. La teneur en humidité de l'Alisma frais était de 40%, l'épaisseur des tranches était de 4 mm et la température de séchage était de 50 ℃. Sur cette base, en utilisant la DO du critère d'évaluation de la qualité interne de l'Alisma comme valeur de réponse de la méthodologie de la surface de réponse, un modèle de régression binomiale multiple hautement significatif et bien ajusté a été obtenu par analyse à l'aide du logiciel Design Expert 8.0.6. Les résultats de l'analyse de la variance et de la méthodologie de la surface de réponse indiquent que la méthode de traitement sélectionnée est fiable. La technologie de traitement finale pour la coupe fraîche d'Alisma a été déterminée pour avoir une teneur en humidité de 37,01%, une épaisseur de coupe de 4,50 mm et une température de séchage de 49,36 ℃. Sur la base des besoins réels de la production industrielle, la technologie de transformation optimale pour la découpe fraîche de l'Alisma a été déterminée comme suit : lorsque la teneur en humidité est de 40%, l'épaisseur de la tranche est de 4 mm et la température de séchage est de 50 ℃. Pour vérifier la fiabilité de la technologie de traitement des coupes fraîches, cet article a mené trois séries d'expériences répétées basées sur la technologie optimale de traitement des coupes fraîches, et les résultats ont prouvé que la technologie est stable et fiable. La technologie de traitement préférée pour les coupes fraîches d'Alisma consiste à pré-sécher à 40 ℃ au début, puis à sécher à 50 ℃ pendant 10 à 12 heures après le tranchage pour obtenir une teneur en humidité inférieure à 12,0%. Cette méthode permet d'éviter la température élevée et la longue durée de séchage du traitement traditionnel, de minimiser la conversion des composants triterpénoïdes et de préserver les principes actifs. Par conséquent, la qualité interne des feuilles d'Alisma fraîchement coupées est meilleure que celle des morceaux médicinaux traités de manière traditionnelle. La technologie de coupe et de traitement des feuilles fraîches d'Alisma fournira une méthode scientifique pour le développement normalisé, à grande échelle et de haute qualité de l'ensemble de la chaîne industrielle des matières médicinales d'Alisma et de l'industrie de traitement des morceaux de décoction en Chine dès que possible, posant ainsi une base technique solide.