Çim Meyvesi Uçucu Yağının Ekstraksiyon Sürecinin Optimizasyonu ve Bileşen Analizi
Amomum tsao ko, zencefilgiller familyasından ve kakule cinsinden çok yıllık otsu bir bitkidir. Çin'de, çoğunlukla Yunnan, Guizhou, Sichuan ve batı Guangxi'de dağıtılan geleneksel bir tıbbi ve yenilebilir bitkidir. Ot ve meyve kokusu, vücudu temizlemeye, rutubeti gidermeye ve dalağı canlandırmaya yardımcı olduğu için son yıllarda salgın önleme reçetelerinde defalarca kullanılmıştır. Yeni Koronavirüs Pnömonisi için Tanı ve Tedavi Planının TCM tedavi planında, hafif, sıradan ve ağır reçetelerin hepsinde Caoguo uygulaması vardır. İlk klinik reçete kullanım oranı 46.43%'ye ve orta vadeli klinik reçete kullanım oranı 24.00%'ye ulaşarak kullanım sıklığı yüksek ilaçlardan biri haline gelmiştir. Çim meyvesi, başta uçucu yağlar olmak üzere fenoller, steroidler vb. gibi farmakolojik etkileri olan çeşitli kimyasal bileşenler bakımından zengindir. Çim meyvesinin ana aktif maddesi olan uçucu uçucu yağı, esas olarak antioksidan, antibakteriyel, anti-tümör, antiviral, anti astmatik ve balgam söktürücü gibi farmakolojik etkilere sahip fenilpropanoidler, seskiterpenler, monoterpenler ve yağ asitleri gibi bileşikleri içerir.

Çim meyvesinden uçucu yağ elde etmek için yaygın yöntemler arasında mikrodalga destekli ekstraksiyon, süperkritik karbondioksit ekstraksiyonu, organik çözücü ekstraksiyonu, ultrason destekli ekstraksiyon, buhar damıtma vb. bulunmaktadır. En temsili mikrodalga destekli ekstraksiyon yöntemi, mikrodalga gücü, mikrodalga radyasyon süresi ve ekstraksiyon sıcaklığı gibi koşulları inceleyerek çim meyvesi uçucu yağının ekstraksiyon sürecini optimize eden mikrodalga solventsiz ekstraksiyon yöntemidir. Bu yöntem kısa ekstraksiyon süresi ve düşük enerji tüketimi avantajlarına sahip olsa da, sanayileşmeyi sağlamada zorluk sorununa da sahiptir. Süperkritik CO2 ekstraksiyonu genellikle ekstraksiyon basıncı, ekstraksiyon sıcaklığı, ekstraksiyon süresi, CO2 akış hızı vb. gibi faktörlerin dikkate alınmasını gerektirir ve yüksek ekipman gereksinimlerine sahiptir. Buhar distilasyon yöntemi, çim meyvesinden uçucu yağ elde etmek için en yaygın kullanılan yöntemdir; basit, güvenli ve suda çözünmeyen veya çok az çözünen yüksek kaynama noktalı uçucu bileşenleri elde etmek için uygundur. Ultrasonik destekli yöntem genellikle ultrasonik (destekli) organik çözücü ekstraksiyon yöntemi olarak bilinen organik çözücü ekstraksiyon yöntemi ile birleştirilir. Optimum işlem parametreleri, ekstraksiyon çözücüsünün türü, ultrasonik güç, ekstraksiyon süresi ve ekstraksiyon sıcaklığı incelenerek taranır. Optimum ekstraksiyon koşullarını belirlemek için, araştırmalarda optimizasyon için genellikle çeşitli yöntemler kullanılır. Son yıllarda, yanıt yüzeyi metodolojisi (RSM) modeli en yaygın kullanılanı olmuştur ve deneysel tasarım ve pratik çalışma yoluyla büyük miktarda veri elde edilmiştir. Optimum koşullar, fonksiyonun uydurulması ve çoklu ikinci dereceden doğrusal regresyon denklemleri aracılığıyla modelin oluşturulmasıyla belirlenir. Algoritmaların gelişmesiyle birlikte, geri yayılımlı yapay sinir ağı (BP-ANN) modelleri, mükemmel uyum, doğruluk ve tahmin yetenekleri nedeniyle ekstraksiyon süreçlerini optimize etmek için güçlü araçlar haline gelmiştir. Bu model gürültülü ve eksik verilerle iyi başa çıkabilir ve deneysel verilerden öğrenebilir. BP-ANN modeli, ekstraksiyon oranlarını tahmin etmede yüksek doğruluğa ve deneysel verilere uymada güçlü optimizasyon yeteneğine sahiptir; çok faktörlü ve çok seviyeli optimizasyon deneylerinde RSM modellerine göre benzersiz avantajlara sahiptir. Genetik algoritma (GA) ile birleştirilerek, optimum proses koşullarını elde etmek için global optimizasyon sağlanabilir. Önceki çalışmalar, çim meyvesi uçucu yağının ekstraksiyon sürecini optimize etmek için BP-ANN yöntemini nadiren kullanmıştır. Bu optimizasyon yöntemi, sonraki ilgili çalışmalar için teorik referans sağlayabilir.

Bu çalışmada, çim meyvesinden uçucu yağları çıkarmak için buhar distilasyonu ve ultrasonik organik çözücü yöntemi kullanılmıştır. Bu deneyde, buhar distilasyonu ile çim meyvesi uçucu yağlarının ekstraksiyonu için kullanılan uçucu yağ ekstraktörü, ekstraksiyon işlemi sırasında yoğunlaştırma kısmının sıcaklığını düşürmek için geliştirilmiştir. Tek faktörlü deneyler yaparak, RSM ve BP-ANN kullanarak ekstraksiyon koşullarını optimize ederek ve optimize edilmiş modelleri karşılaştırarak, çim meyvesi uçucu yağının verimli ekstraksiyonu ve hassas uygulaması için veri desteği sağlamak üzere optimum işlem parametreleri elde edildi; Caoguo'daki uçucu yağ bileşimini gaz kromatografisi-kütle spektrometresi (GC-MS) kullanarak analiz ederek, farmakolojik madde temelini araştırarak ve geleneksel Çin tıbbı Caoguo'nun modern uygulamasını teşvik ederek.

Buhar distilasyon yöntemi ve ultrasonik organik çözücü yöntemi çim meyvesi uçucu yağını çıkarmak için kullanılmış ve karşılaştırılmıştır. Çim meyvesi uçucu yağının ekstraksiyon koşulları tek faktör, RSM ve BP-ANN ile optimize edilmiştir. Buhar distilasyonu ve ultrasonik organik çözücü yöntemi için optimum işlem parametreleri 53.00 dakika ıslatma süresi, 72.00 dakika distilasyon süresi, 11.00 mL/g sıvı-katı oranı, 150W ultrasonik güç, 27 dakika ultrasonik süre, 6.3 mL/g sıvı-katı oranı olarak belirlenmiştir. Bu koşullar altında, çim meyvesi uçucu yağının ekstraksiyon oranları sırasıyla 1.59% ve 3.70% olmuştur. Deneysel sonuçlar, RSM modeli ile karşılaştırıldığında, BP-ANN modelinin hem optimizasyon yeteneği hem de tahmin doğruluğu açısından daha iyi performansa sahip olduğunu ve tahmin yeteneğini ve kararlılığını önemli ölçüde artırabildiğini göstermektedir. Çok faktörlü problemlerin ele alınmasında yüksek fizibiliteye ve belirgin avantajlara sahiptir.
Buhar distilasyonu ve ultrasonik organik çözücü yöntemiyle ekstrakte edilen çim meyvesi uçucu yağının bileşenleri GC-MS ile sırasıyla 34 ve 43 türde tanımlanmış ve karşılaştırılmıştır. Bunlar arasında, 1,8-okaliptolün yanı sıra α - karvasen, 4-propilbenzaldehit, trans sitral, trans-2-decenal, α - terpineol, cis sitral, β - pinen, trans geraniol, cis geraniol, asetat geraniol, (-) -4-terpineol, vb. daha yüksek içeriğe sahip olduğu bulunmuştur. Ana bileşeni olan 1,8-okaliptol, antibakteriyel, anti-tümör ve antiviral etkiler gibi farmakolojik etkileri için önemli bir temel olabilir. Çim meyvesi uçucu yağında yüksek bir içeriğe sahiptir ve gelişim için büyük bir potansiyele sahiptir. Araştırmalar, çim meyvesi esansiyel yağının aerosollerdeki SARS-CoV-2 spike proteini RBD ile etkileşime girebileceğini, RBD ve hACE2 arasındaki etkileşimi engelleyebileceğini, reseptörlere bağlanmalarını engelleyebileceğini, iletim yollarını kesebileceğini ve virüs aerosol iletimini engellemede büyük potansiyele sahip olduğunu göstermiştir. Bu çalışma, çim meyvesi uçucu yağının daha da geliştirilmesi ve kullanılması için yeni fikirler sağlayabilir, uygulama yeniliğini teşvik edebilir ve geleneksel Çin tıbbının modernizasyonuna giden yolu genişletebilir.