Optimasi Machine Learning yang Dikonfirmasi Eksperimen untuk Ekstraksi NADES dengan Bantuan Ultrasonik dan Bukti Randomisasi Mendel tentang Efek Antioksidan Asam Ferulat dan Ligustilide dari Angelicae Sinensis Radix

Bagaimana jika model komputer dapat memprediksi resep hijau yang sempurna untuk mengekstraksi antioksidan alami yang paling kuat? Studi ini menggunakan pembelajaran mesin untuk mengungkap rahasia tanaman herbal tradisional Tiongkok—dan kemudian membuktikannya di laboratorium.

Dalam upaya menuju ekstraksi berkelanjutan, para peneliti beralih ke pelarut eutektik dalam alami (NADES)—alternatif hijau pengganti pelarut organik beracun. Mereka bertujuan menarik dua senyawa bioaktif, asam ferulat (FA) dan ligustilide (LIG), dari Angelica sinensis Radix (ASR), tanaman herbal yang telah lama digunakan dalam pengobatan tradisional Tiongkok.

Untuk menemukan kondisi terbaik, mereka menggunakan jaringan saraf propagasi balik yang dioptimalkan dengan algoritma genetika (GA-BPNN). Model ini mengungguli metode tradisional, mencapai akurasi prediksi tinggi (MSE = 1,7 × 10^5, R² = 0,9860). Kondisi ekstraksi optimal—fraksi volume NADES 67,44%, waktu ultrasonik 25,556 menit, suhu 59,791 °C, dan rasio padat-cair 7,610 mg/mL—menghasilkan perkiraan hasil ekstraksi 0,149, hampir sama dengan hasil eksperimen 0,151.

Analisis Shapley Additive Explanations (SHAP) mengungkapkan bahwa fraksi volume NADES adalah faktor paling kritis. Namun cerita tidak berakhir di ekstraksi. Pada model hewan stroke (MCAO/R), FA dan LIG memperbaiki fungsi neurologis dan mengurangi kerusakan otak. Analisis randomisasi Mendel menunjukkan hubungan kausal antara FA dan peningkatan ekspresi superoksida dismutase (SOD)—enzim antioksidan kunci—sementara LIG tidak menunjukkan hubungan tersebut. Temuan ini dikonfirmasi pada tikus, di mana FA secara signifikan meningkatkan kadar SOD plasma.

Pendekatan terintegrasi ini—ekstraksi hijau berbasis pembelajaran mesin plus bukti genetik—membuka jalan untuk produksi senyawa bioaktif yang lebih efisien dan berkelanjutan, dengan implikasi terapeutik potensial untuk kondisi terkait stres oksidatif.

Poin Kunci

• Ekstraksi NADES dioptimalkan GA-BPNN, MSE 1.7e5, R² 0.9860
• Hasil prediksi 0.149 vs eksperimen 0.151 pada kondisi optimal
• FA meningkatkan SOD, hubungan kausal via randomisasi Mendel