Оптимизация технологии свежего среза и обработки Alisma orientalis на основе методологии поверхности отклика в сочетании с методом нормирования общей оценки
Китайское растительное лекарство Alisma orien tale (Sam.) Juzep. или Alisma plantago aquatica Linn. представляет собой высушенные клубни растения Alisma orien tale (Sam.) из семейства Alismataceae. Он включен в Фармакопею Китайской Народной Республики издания 2020 года (далее - "Китайская фармакопея") и обладает эффектами продвижения воды и сырости, снятия жара, снижения мутности и холестерина. В основном используется при дискомфорте при мочеиспускании, отеках и полноте, диарее и олигурии, головокружении, вызванном флегмой, боли, вызванной жаром, гиперлипидемии и т.д.

Традиционный процесс переработки китайских лекарственных трав и отваров Alisma включает очистку, сушку, удаление примесей, повторную сушку и переработку в лекарственные травы, затем замачивание, увлажнение, нарезку на толстые ломтики, а затем сушку в отвары. Весь процесс требует многократного погружения и двух этапов сушки, что утомительно, долго и трудоемко. В основном он основан на традиционном ручном опыте, отличается сильным субъективизмом, низкой степенью механизации и сложностью контроля, что не способствует промышленному развитию. В ответе Комплексного отдела Национального управления по медицинским товарам о заготовке и переработке китайских травяных лекарств (свежая резка) предприятиями по производству китайских травяных лекарств в производственной зоне (Комплексное письмо Управления по контролю за лекарствами [2021] № 367) четко указано, что "свежая резка - это один из методов переработки в производственной зоне, который разрезает собранные свежие китайские травяные лекарства на ломтики, сегменты, блоки, лепестки и т. д. Хотя это и изменяет форму китайских травяных лекарств, но не меняет их свойств, и в определенной степени сокращает этапы обработки, такие как сушка, замачивание, резка и повторная сушка китайских травяных лекарств, что способствует обеспечению качества китайских травяных лекарств". Как видно, проведение исследований технологии обработки свежей резки для Alisma и дальнейшее ее применение в промышленном производстве в значительной степени соответствует тенденции высококачественного развития индустрии китайских травяных лекарств. Однако в настоящее время нет соответствующих исследовательских отчетов.

На качество традиционной китайской медицины влияет множество факторов, а ее химический состав очень сложен. Тестирование одного или двух активных ингредиентов не может полностью отразить их качество и общую эффективность. Помимо алисола B 23 ацетата (23-AB) и алисола C 23 ацетата (23-AC), которые в настоящее время внесены в Китайскую фармакопею, 24-ацетил алисол A (24-AA), алисол B (AB) и полисахариды алисола также являются важными активными ингредиентами в традиционной китайской медицине Alisma. Поэтому, основываясь на таких показателях оценки качества, как свойства, спирторастворимые экстракты (ASE), общее содержание 23-AB и 23-AC, указанных в Китайской фармакопее для Alisma, в данном исследовании впервые в показатели оценки было включено также содержание тритерпеноидов Alismata Rhizoma (ART), полисахаридов Alismata Rhizoma (ARP), 24-AA, AB и т.д., с целью более полного отражения качества лекарственного сырья Alisma.

Поэтому на основе выяснения основных влияющих факторов технологии переработки алисмы на ранней стадии в данной статье определяется диапазон параметров каждого фактора с помощью однофакторных экспериментов, используется методология поверхности отклика в сочетании с методом нормирования общей оценки для дальнейшей оптимизации технологии переработки свежей резки алисмы и сравнивается с традиционным методом переработки, чтобы получить лучший метод переработки для производственных зон алисмы, обеспечить основу для стандартизированного и масштабного развития отрасли переработки алисмы и улучшить качество продуктов, связанных с алисмой.

Обработка в месте происхождения и обработка отваров напрямую влияют на качество традиционной китайской медицины, а также на производство и клиническое применение традиционных китайских патентованных лекарств и простых препаратов. Что касается нынешнего производства и переработки лекарственного сырья Alisma officinalis в производственных районах, то, хотя годовой объем производства составляет более 80% национального лекарственного сырья Alisma officinalis, существует множество проблем, таких как разбросанность мест переработки, малый масштаб, механизация и низкая стандартизация. Масштабная потребность в переработке Alisma officinalis за короткий период времени сильно противоречит традиционному цеховому способу переработки с ограниченной эффективностью, что приводит к неравномерному качеству Alisma officinalis и влияет на клиническое применение лекарственных средств. Поэтому исследовательская группа провела предварительное технико-экономическое обоснование переработки свежесрезанных листьев Alisma на ранней стадии. В ходе исследования было установлено, что по сравнению с качеством традиционных срезанных лекарственных частей, качество свежих срезанных листьев Alisma соответствует, а по некоторым показателям качество лучше: с точки зрения характеристик, поверхность среза листьев алисмы белее, срезы более равномерные, а процент брака в виде скрученных и раздавленных срезов ниже, чем у традиционных срезанных лекарственных кусочков; с точки зрения основы лекарственного вещества, содержание фармакопейных показателей контроля качества, таких как ASE, 23-AB и 23-AC, выше, чем у традиционных обработанных отваров, и более стабильно. Этот результат также подтверждается в разделе "2.4 Валидационный эксперимент и сравнительное исследование процессов" данной статьи. В то же время, согласно предварительным полевым исследованиям и анализу исследовательской группы, технология свежей резки и обработки Alisma не только сокращает этапы вторичной инфильтрации и сушки традиционных процессов, экономя время и усилия, но и внедряет современное автоматизированное оборудование для крупномасштабного производства, эффективно снижая топливные и трудовые затраты и повышая эффективность производства по сравнению с традиционной обработкой лекарственного сырья и отваров. Свежий срез и переработка Алисмы позволяют добиться интенсивного и стандартизированного производства, а также создают благоприятные условия для создания системы отслеживания лекарственного сырья Алисмы, обеспечивая стабильность качества лекарственного сырья и отваров Алисмы, что в большей степени соответствует потребностям высококачественного развития всей цепочки промышленности традиционной китайской медицины Китая. Кроме того, алисма является основным лекарственным растением и известной аутентичной травой в Сычуани. Более 80% ее годового производства сосредоточено в бассейне реки Миньцзян, таких как города Мейшань и Лешань в Сычуани. Концентрация производственных площадей создала благоприятные условия для развития крупномасштабной индустрии свежей резки и переработки Alisma. Таким образом, комплексный анализ, включающий повышение качества продукции, упрощение производственных процессов, снижение себестоимости, развитие интенсивной, стандартизированной и крупномасштабной перерабатывающей промышленности, а также создание системы отслеживания качества Alisma, позволяет сделать вывод о том, что срезать и перерабатывать Alisma, пока он свежий, вполне возможно, и его следует активно развивать.
Стоит отметить, что в процессе сушки материал уменьшается в объеме и сморщивается, что связано с потерей клетками водонаполняющих и поддерживающих функций. Однако разные материалы имеют существенные различия в структурных изменениях, обусловленные их собственными свойствами и различными влияющими факторами. Поэтому для того, чтобы образцы Alisma с различным содержанием влаги имели относительно одинаковое начальное состояние при вступлении в оптимизационный эксперимент, на основании результатов предыдущих предварительных экспериментальных наблюдений, предварительная обработка образцов сушкой проводилась при низкой температуре 40 ℃. При такой температуре высушенные клетки корнеклубней Alisma медленно теряют воду и медленно претерпевают общие структурные изменения, причем за короткий промежуток времени значительных изменений не наблюдается. Между тем, результаты однофакторного эксперимента показали, что содержание воды в корневище Alisma с содержанием влаги от 30% до 50% было в целом однородным по внешнему виду и структуре. Поэтому диапазон исследования содержания влаги в корневище Alisma для оптимизированного эксперимента был установлен на уровне от 30% до 50%. Поскольку при содержании влаги 60% с поверхности среза вытекает белый сок; при содержании влаги 20% внешняя поверхность относительно твердая, трудно нарезается и склонна к образованию зазоров и обломков.
Температура сушки влияет на скорость испарения влаги из материалов. Чем выше температура сушки, тем выше скорость испарения влаги и тем короче общее время сушки. Толщина ломтиков тонкая, и влага внутри материала быстро диффундирует наружу во время процесса сушки, что приводит к короткому общему времени сушки; однако толщина ломтиков толстая, и скорость диффузии влаги внутри материала во время процесса сушки медленная, что приводит к длительному времени сушки. В данном исследовании при влажности корневых клубней Alisma 40%, толщине ломтиков 4 мм и температурах сушки 40, 50 и 60 ℃ общее время обработки составило 20-22, 10-12 и 7-8 часов соответственно. То есть, по мере увеличения температуры сушки, время обработки сокращалось, но в то же время, цвет поперечного сечения ломтиков корневища Alisma постепенно углублялся; Когда содержание влаги в корневище Alisma составляет 40%, температура сушки 50 ℃, и толщина ломтиков 3, 4, и 5 мм, общее время обработки составляет 7-8, 10-12, и 18-20 часов, соответственно. То есть, с увеличением толщины ломтиков время обработки увеличивается. Результаты предварительного однофакторного эксперимента показывают, что при толщине ломтика 2 мм время сушки очень короткое, 3-4 часа, но наблюдаются такие серьезные явления, как коробление и фрагментация; при толщине ломтика 6 мм время сушки не только длительное (30-32 часа), но и толщина после сушки превышает стандарт Китайской фармакопеи (4 мм).
Согласно современным исследованиям, содержание активных ингредиентов 23-AB и 23-AC в Alisma officinalis, высушенном при высоких температурах 80 ℃ и выше, значительно ниже, чем в высушенном при низких температурах 60 ℃ и ниже. Предполагается, что существует два пути преобразования 23-АВ в процессе высокотемпературной сушки: первый - окисление и раскрытие кольца с образованием алисола А 23 ацетата (23-АА), который затем структурно перестраивается с образованием 24-АА и далее деацетилируется с образованием алисола А (АА); второй - сначала деацетилируется с образованием АВ, а затем окисляется и раскрывает кольцо вместе с АВ в исходном Alisma officinalis для преобразования в АА. Структура 23-АК схожа с ним и может иметь тот же путь превращения. Поэтому качество традиционного производства Alisma officinalis сильно различается, что, как предполагается, тесно связано с неправильным контролем температуры обработки, приводящим к трансформации и уменьшению количества целебных ингредиентов. Согласно предварительным исследованиям, некоторые мастерские в основном управляются вручную, что вынуждает устанавливать слишком высокую температуру сушки, чтобы контролировать время обработки и сократить расходы. Процесс свежей нарезки Alisma был проверен в ходе научных экспериментов, и сочетание научной предварительной обработки сушки, соответствующего содержания влаги, толщины ломтиков и температурных параметров процесса обработки позволило эффективно решить эту проблему.
Поэтому, основываясь на предыдущих исследованиях, в данной статье применяется методология поверхности отклика в сочетании с методом нормирования общей оценки для проведения исследования по оптимизации технологии переработки свежесрезанной Алисмы. Центральные моменты, влияющие на технологию переработки свежесрезанного Алисмы, были определены в ходе однофакторных экспериментов, при этом в качестве оценочных показателей использовались внешний вид и энергопотребление Алисмы. Содержание влаги в свежем Алисме составляло 40%, толщина ломтиков - 4 мм, температура сушки - 50 ℃. Исходя из этого, используя OD внутреннего критерия оценки качества Alisma в качестве значения отклика в методологии поверхности отклика, была получена высокозначимая модель множественной биномиальной регрессии с хорошей подгонкой в результате анализа с использованием программного обеспечения Design Expert 8.0.6. Результаты дисперсионного анализа и методологии поверхности отклика свидетельствуют о надежности выбранного технологического метода. Окончательная технология обработки свежей резки Alisma была определена как технология с содержанием влаги 37,01%, толщиной резки 4,50 мм и температурой сушки 49,36 ℃. Исходя из реальных потребностей промышленного производства, оптимальная технология переработки свежей нарезки Алисмы была определена следующим образом: содержание влаги составляет 40%, толщина нарезки 4 мм, температура сушки 50 ℃. Для проверки надежности технологии обработки свежей нарезки в данной статье было проведено три серии повторных экспериментов на основе оптимальной технологии обработки свежей нарезки, и результаты показали, что технология является стабильной и надежной; предпочтительной технологией обработки свежей нарезки Alisma является предварительная сушка при 40 ℃ на ранней стадии, а затем сушка при 50 ℃ в течение 10-12 часов после нарезки для достижения содержания влаги менее 12,0%. Это позволяет избежать высокой температуры и длительного времени сушки при традиционной обработке, минимизировать превращение тритерпеноидных компонентов и сохранить активные ингредиенты. Таким образом, по сравнению с традиционной обработкой лекарственных частей, внутреннее качество свежесрезанных листьев Alisma лучше. Технология свежей резки и обработки листьев алисмы обеспечит научный метод для стандартизированного, крупномасштабного и высококачественного развития всей цепочки промышленности по переработке лекарственного сырья и отваров алисмы в Китае в кратчайшие сроки, заложив прочный технический фундамент.