Box Benhnken válaszfelületi módszer ujjlenyomat spektrumon alapuló BP neurális hálózattal kombinálva a fekete bors extrakciós folyamatának multi index optimalizálására
A bors a Piperaceae családba tartozó Piper nigrum L. növény szárított, érett vagy érett termése. Késő ősztől a következő tavaszig szedik, amikor a gyümölcs sötétzöldre színeződik, a napon szárítva fekete borsot kapunk. Melegítő és hidegoszlató, qi-csökkentő és váladékeltávolító hatású, és a gyomor megfázása, hányás, hasi fájdalom és hasmenés esetén használják. A borsot más gyógyszerekkel kombinálva számos hagyományos kínai szabadalmi gyógyszerben és egyszerű készítményben használják, mint például a Qingyu Piwen tabletta, Qiya Tiantengzi tabletta, Pazhu tabletta, Compound Geqing tabletta, Huoxue Zhitong krém stb., és önálló gyógyszerként is használják, mint például a Xiaoer Fuxin Zhixie por. A fekete bors számos alkaloidát tartalmaz, amelyek különböző farmakológiai tevékenységekkel rendelkeznek, mint például fájdalomcsillapító, gyulladáscsökkentő és antioxidáns tulajdonságokkal. A piperin a bors reprezentatív összetevője és minőségi mutatója. A Kínai Gyógyszerkönyv 2020-as kiadásában a piperin-tartalmat gyakran használják a gyógynövények vagy készítmények, például a bors és a fekete bors, illetve a borsból készült receptek minőségértékelési mutatójaként. A bors extrakciós módszereiről szóló meglévő szakirodalom többnyire a piperint használja egyetlen értékelési indikátorként, anélkül, hogy figyelembe venné az extrakciós eljárások hatását a bors egyéb alkaloidjainak tartalmára. A kínai gyógyászati ujjlenyomat egy átfogó és számszerűsíthető minőségértékelési módszer a hagyományos kínai gyógyászat belső jellemzőinek azonosítására. A Kínai Gyógyszerkönyv 2010-es kiadása óta alkalmazzák a hagyományos kínai gyógyszerek minőségellenőrzésére, főként a HPLC kémiai ujjlenyomat segítségével, amely hatékonyan képes legyőzni az egyetlen értékelési mutató korlátait. A meglévő extrakciós eljárások optimalizálása elsősorban válaszfelület-optimalizálást és ortogonális kísérleteket használ, de a válaszfelület-optimalizálási kísérletek gyakran korlátokba ütköznek, és a kiválasztott megoldás nem feltétlenül a legjobb megoldás. A BP neurális hálózat az emberi agy neurális hálózatának működését és gondolkodási módját szimulálja, és a hálózat súlyainak és küszöbértékeinek beállításához backpropagationt használ a komplex nemlineáris problémák kezelésére az ideális eredmények elérése érdekében. Ebből a célból ez a tanulmány BP neurális hálózatot kíván használni a hagyományos kínai orvoslás ujjlenyomatával kombinálva, és optimalizálja az olyan tényezők hatását, mint az etanol koncentrációja, a szilárd-folyadék arány és az ultrahangos idő a fekete bors extrakciós folyamatára a Box Benhnken válaszfelületi módszertan segítségével. A fekete bors extrakció folyamatparaméterei tisztázásra kerülnek, hogy referenciát nyújtsanak a kapcsolódó készítmények későbbi előállításához.

 

 

A hagyományos kínai orvoslás több komponens összehangolásával fejti ki farmakológiai hatását, de a paprikából történő piperin extrakciós folyamatról szóló meglévő szakirodalom többnyire egyetlen mutató, nevezetesen a piperin alapján értékeli azt, és az extrakciós folyamat eredményei nehezen tükrözik a hagyományos kínai orvoslás összetett, többkomponensű természetének eredendő természetét. Ez a tanulmány több mutatót használt (a piperin-tartalom, azaz a piperin-csúcsterület aránya a teljes csúcsterülethez képest, a fekete bors közös összetevőinek tartalma, azaz a fekete bors kivonat közös csúcsterületének aránya a teljes csúcsterülethez képest, valamint az ujjlenyomat-spektrumok hasonlósága) a fekete bors piperin extrakciós folyamatának értékelésére, ami jobban tükrözi a hagyományos kínai orvoslásban rejlő több összetevő szinergikus hatásának természetét. Nemcsak a fekete bors fő minőségi markerét, a piperint, hanem más ismeretlen összetevőket is figyelembe vesz, az egyéni és átfogó megfontolásokra összpontosít, tudományosabb és megbízhatóbb, és tudományosabb elméleti és technikai támogatást nyújthat a borsban lévő piperin extrakciójához.
A Kínai Gyógyszerkönyv 2020-as kiadása és a kapcsolódó szakirodalom a piperin mennyiségi elemzéséhez HPLC-módszert használt, mozgófázisként metanolos vizet, detektorként UV-detektort és 343 nm-es detektálási hullámhosszt alkalmazva. A piperin teljes hullámhosszának letapogatása után megállapították, hogy 240nm hullámhosszon is van egy abszorpciós csúcs, és az abszorbanciaérték megfelel az analízis követelményeinek. Ugyanakkor más alkaloidok meghatározási követelményei is teljesíthetők 240 nm-es hullámhosszon. Ezért az ujjlenyomat spektrumának meghatározási hullámhosszát ebben a vizsgálatban 240 nm-nek választották. Miután a mozgófázist metanol-vízről acetonitril 0,1% hangyasav vizes oldatra változtattuk, a komponensek közötti elválasztási hatékonyság jelentősen javult.
Vannak szakirodalmi jelentések. Közülük Wang és munkatársai ortogonális kísérleti tervet használtak a piperin fekete borsból történő optimális extrakciós folyamatának ultrahangos extrakciós módszerrel történő meghatározásához, amely 80% etanol-koncentráció, 1:20 szilárd-folyadék arány, 700 W ultrahangos teljesítmény és 80 perc ultrahangos idő volt. Wang és munkatársai válaszfelület-módszertan segítségével tervezték meg és kapták meg az optimális extrakciós folyamat paramétereit a fehér paprikában lévő piperinhez reflux extrakciós módszerrel, amelyek 1:12 anyag-folyadék arány, 3 extrakció és minden alkalommal 2,0 óra voltak. Ezenkívül a piperin kivonása a paprikából olyan módszerekkel is elérhető, mint a szuperkritikus CO2 extrakció, az enzimekkel támogatott szuperkritikus CO2 extrakció és az enzimatikus extrakció. Ez a tanulmány a vízmentes etanol, mint extrakciós oldószer és az ultrahangos extrakciót, mint extrakciós módszert vette figyelembe a további kutatásokhoz. Bár a válaszfelület-módszertant és az ortogonális kísérleti tervezést gyakran használják az extrakciós eljárások optimalizálására, gyakran korlátokba ütközik a kísérletek optimalizálása, és a kiválasztott megoldás nem feltétlenül a legjobb megoldás. A BP neurális hálózat kihasználhatja a neurális hálózatok öntanuló képességét, hogy kompenzálja a korábbi optimalizálási kísérletek hiányosságait, és új megoldásokat nyújtson a kivonási módszerek optimalizálásához. Ez a tanulmány a hagyományos kínai gyógyászat ujjlenyomat-technológiáján alapul, és a Box Benhnken válaszfelület-módszertant használja BP neurális hálózattal kombinálva a fekete bors extrakciós folyamatának optimalizálására. Az eredmények azt mutatják, hogy a BP neurális hálózattal kapott extrakciós folyamat jobb, mint a válaszfelület-optimalizálással kapott és stabilabb.