根及根莖類中藥飲片吸水量的初步探索

張忠全，王玉文，喬培浩，黃 玉，楊杰輝 ，姚靜雯

(1.上海同濟(jì)堂藥業(yè)有限公司，上海 201707；2.上海市浦東新區(qū)中醫(yī)醫(yī)院，上海 201200)

中藥湯劑是指將藥材飲片加水煎煮后，去渣取汁所得的液體制劑，是目前中醫(yī)臨床應(yīng)用較為廣泛的劑型。湯劑的質(zhì)量受多種因素影響，其中，煎煮時的加水量是重要因素之一。但目前煎煮加水量多以經(jīng)驗(yàn)為主，尚無統(tǒng)一量化標(biāo)準(zhǔn)，僅憑傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)(浸過藥面2～5 cm)或者煎藥機(jī)廠家推薦的加水公式加水，難免造成加水量過多或過少。加水量過少，飲片煎不透，造成有效成分煎出率低，而飲片的有效成分也有可能因?yàn)榫植繙囟冗^高而被破壞[1]；加水量過多，煎藥時間延長，會使某些藥的有效成分被破壞或者消失[2]，同時也因?yàn)樗幰哼^多導(dǎo)致患者服藥困難。因此，煎藥加水量值得進(jìn)行深入的量化研究。現(xiàn)代研究中對于煎藥加水量的研究較少，在已有的研究中大部分單味取藥量少、研究飲片品種也只有幾十個，具有局限性，研究結(jié)果在實(shí)際工作中的量化應(yīng)用意義不顯著。然而，煎煮中藥時所用的加水量直接關(guān)系到中藥有效成分的溶出情況[3]，近年來，隨著互聯(lián)網(wǎng)及物流行業(yè)的快速發(fā)展，社會化煎藥模式給醫(yī)院及患者帶來了極大的便利，在企業(yè)化大規(guī)模煎藥生產(chǎn)過程中，必須對影響煎藥質(zhì)量的關(guān)鍵工序制訂嚴(yán)謹(jǐn)可控的執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)，加水量是其中一個重要環(huán)節(jié)。筆者統(tǒng)計(jì)了上海同濟(jì)堂藥業(yè)有限公司2012—2017年間，接受委托的煎藥處方中，曾經(jīng)出現(xiàn)的各類中藥飲片共計(jì)約760味，通過測定這些飲片的吸水系數(shù)，建立煎藥加水量數(shù)學(xué)模型，為科學(xué)指導(dǎo)煎藥加水量提供重要依據(jù)。根及根莖類是上述760味中藥飲片的重要組成部分，共計(jì)222味，臨床使用頻率較高，本研究通過測定222味根及根莖類中藥飲片的吸水系數(shù)，計(jì)算處方中各味飲片的總吸水量，從而指導(dǎo)整張?zhí)幏降募铀俊?/p>

1 儀器和試藥

1.1 儀器

量筒(500 ml，1 000 ml)、布氏漏斗、塑料量杯(5 000 ml)、電子秤、玻璃棒、稱量紙、計(jì)時器、溫度計(jì)、小切刀、30 ℃左右的自來水、濾紙、北京東華原YJX(YJ)電煎微壓循環(huán)煎藥機(jī)。

1.2 試藥

實(shí)驗(yàn)飲片均購自上海同濟(jì)堂藥業(yè)有限公司。實(shí)驗(yàn)飲片均符合《中華人民共和國藥典》(2015年版)或《上海市中藥飲片炮制規(guī)范》(2008年版)或企業(yè)內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)。

2 方法與結(jié)果

2.1 實(shí)驗(yàn)方法

用電子秤準(zhǔn)確秤取同批號、100 g的實(shí)驗(yàn)飲片3份，置入5 000 ml塑料量杯中，加入30 ℃左右的自來水(加水量一般為500～2 000 ml，為藥材質(zhì)量的5～20倍，確保飲片充分吸水)。浸泡30 min后，每間隔5 min，查驗(yàn)飲片是否完全浸透(以體積相對較大的片、段、塊等沿中線切開后中間無白心、無硬心為浸透標(biāo)準(zhǔn)，對超過2 h仍然無法浸透的，認(rèn)為該飲片吸水飽和)，并記錄浸透所需時間，浸泡結(jié)束后，濾除多余液體，以無液體流出為標(biāo)準(zhǔn)，秤量過濾后的濕飲片質(zhì)量。記錄相關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，依次實(shí)驗(yàn)并記錄每味根及根莖類中藥飲片的相關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

2.2 計(jì)算吸水系數(shù)

根據(jù)計(jì)算公式：吸水系數(shù)K=飲片吸水量/飲片質(zhì)量=(濕飲片質(zhì)量-飲片質(zhì)量)/飲片質(zhì)量[2]，記算吸水系數(shù)結(jié)果，根據(jù)處方中使用頻率由高至低排序，見表1。

表1 222味根及根莖類中藥飲片吸水系數(shù)測定結(jié)果(n=3)

2.3 擬定加水量計(jì)算公式

在實(shí)際煎藥機(jī)煎藥生產(chǎn)過程中，筆者參考了前人對加液量數(shù)學(xué)模型的研究結(jié)果:加液量=每味中藥飲片的吸水率×飲片質(zhì)量+蒸發(fā)量+所需出液量-煎藥機(jī)擠壓功能參數(shù)×處方中飲片總質(zhì)量[4]，以及處方加水量=吸水量+得液量+損耗量[5-7]，結(jié)合不同客戶對服藥劑量規(guī)定不統(tǒng)一的特殊需求，擬定處方加水量計(jì)算公式如下：V=(k1×w1+k2×w2+……+kn×wn)×P+N×L×M+T，其中，V表示處方加水總量,單位為ml，k1…kn表示各中藥飲片吸水系數(shù)，單位為ml/g，wn表示各味飲片質(zhì)量，單位為g，P表示調(diào)節(jié)系數(shù)，N表示處方劑數(shù)，L表示每日服藥頻次，M表示每次服藥劑量，單位為ml,T表示損耗量，單位為ml。在實(shí)際大規(guī)模煎藥生產(chǎn)過程中，損耗量由煎藥設(shè)備損耗量、包裝過程蒸發(fā)量、包裝設(shè)備損耗量、連接管路損耗量4個部分組成。

2.4 損耗量的測定

依據(jù)公式計(jì)算加水量，需要先行測定煎藥過程的損耗量T，根據(jù)質(zhì)量守恒定律，加水量V0×水密度d水+處方藥材總質(zhì)量W0=損耗量T×藥液密度d藥+藥渣總質(zhì)量W1+得液量V1×藥液密度d藥，在測定損耗量T的同時，需要先測定藥液密度d藥平均值， 在煎藥過程中，蒸發(fā)損耗部分藥液的密度d藥可以近似等于自來水的比重，得液量藥液密度d藥=得液量質(zhì)量/得液量體積。筆者隨機(jī)抽取不同生產(chǎn)單號的產(chǎn)品20例，通過實(shí)驗(yàn)測定藥液密度d藥平均值為1.018 7，見表2。

表2 得液量藥液密度測定(n=20)

固定煎藥工藝參數(shù)條件下，每家煎藥生產(chǎn)企業(yè)選擇的設(shè)備類型不同，不同廠家、不同型號的煎藥機(jī)、包裝機(jī)生產(chǎn)過程損耗量也不相同，不同型號的生產(chǎn)設(shè)備在工業(yè)化煎藥生產(chǎn)前應(yīng)進(jìn)行損耗量等相關(guān)參數(shù)的驗(yàn)證，筆者通過實(shí)驗(yàn)測定得出本單位煎藥機(jī)、包裝機(jī)組合的每次煎藥加工平均損耗量為791 ml，與加水量比較，平均損耗率為加水量的6.38% ，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表3。

表3 煎藥機(jī)平均損耗量(n=20)

2.5 調(diào)節(jié)系數(shù)P的測定

吸水系數(shù)的測定是在常溫條件下得出的，在實(shí)際生產(chǎn)條件下，藥材吸水量的理論計(jì)算值與實(shí)際吸水量有一定差異，通過實(shí)驗(yàn)測定調(diào)節(jié)系數(shù)=實(shí)際吸水量/計(jì)算吸水量，經(jīng)過計(jì)算平均調(diào)節(jié)系數(shù)為1.199 9,見表4。

2.6 實(shí)驗(yàn)對比驗(yàn)證

2.6.1模擬處方設(shè)定

通過對上海市醫(yī)療機(jī)構(gòu)近6個月內(nèi)發(fā)生的324 853張煎藥處方進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，處方平均藥味數(shù)19.46味，平均處方劑數(shù)9.77劑，故選擇模擬處方為20味藥，劑數(shù)為10劑。根據(jù)根及根莖類藥材藥味使用頻率由高至低每20味為一組，共分為10組，分別記為A、B、C、D、E、F、G、H、I、J組，每個組方藥味單劑量定為10 g,共10劑。每組藥材質(zhì)量為2 000 g。

表4 調(diào)節(jié)系數(shù)P的測定(n=20)

2.6.2驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)方法

根據(jù)確定的10組模擬處方，每組同時準(zhǔn)確調(diào)配2份，分別記為A1、A2；B1、B2；C1、C2；D1、D2；E1、E2；F1、F2；G1、G2；H1、H2；I1、I2；J1、J2。每組第1份根據(jù)設(shè)備廠家推薦公式計(jì)算加水量，W=200+1.08Wy+N×1.8×K(W代表加水量ml，Wy代表飲片總質(zhì)量g，N代表一次煎藥的劑數(shù)，K代表一次服藥劑量200 ml，200、1.08、1.8為經(jīng)驗(yàn)常數(shù))進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，第2 份按吸水系數(shù)計(jì)算加水量進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，每組處方加水量V=(k1×w1+k2×w2+……+kn×wn)×P+N×L×M+T，調(diào)節(jié)系數(shù)P=1.1999,劑數(shù)N=10,每劑服藥2次,L=2，每次200 ml,M=200，損耗量T=800，10劑藥需液量V0=N×L×M= 4 000 ml，分別加入30 ℃左右的自來水，浸泡60 min后，按企業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)操作規(guī)程操作煎藥工序，并分別計(jì)錄得液量體積V1、V2，依次實(shí)驗(yàn)并記錄B組至J組數(shù)據(jù),實(shí)驗(yàn)測得的得液量V1、V2與需液量V進(jìn)行比較，誤差=得液量-需液量，結(jié)果見表5、表6。

表5 根及根莖類中藥飲片按推薦公式計(jì)算加水量實(shí)驗(yàn)結(jié)果

表6 根及根莖類中藥飲片按吸水系數(shù)計(jì)算加水量驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)果

對表5、表6的實(shí)驗(yàn)誤差結(jié)果進(jìn)行方差分析，結(jié)果見表7，F(xiàn)值>F臨界值(a=0.05)，且P<0.01，發(fā)現(xiàn)兩種加水方法具有顯著性差異。

2.7 與前人研究吸水系數(shù)結(jié)果的比較

與文獻(xiàn)記載的同品種研究結(jié)果比較[2]，結(jié)果見表8。

表8 根及根莖類中藥飲片吸水系數(shù)測定結(jié)果與文獻(xiàn)記載結(jié)果比較(ml/g)

3 結(jié)論

從表1可以看出，根及根莖類中藥飲片雖為同一藥用部位，吸水系數(shù)差別較大，最大與最小吸水系數(shù)相差2.188 ml/g。通過計(jì)算，得出根及根莖類平均吸水系數(shù)為0.995 7。飲片吸水系數(shù)主要受藥材質(zhì)地、藥材所含成分、飲片片型大小和飲片炮制工藝的影響。質(zhì)地疏松的飲片如地枯蔞、干骨碎補(bǔ)的吸水系數(shù)高達(dá)2.0以上，質(zhì)地堅(jiān)硬的飲片如制膽星、蜜炙甘草的吸水系數(shù)較小(0.3以下)，同一飲片不同的炮制方法其吸水系數(shù)不同，如蜜麩炒、炒炭后吸水系數(shù)比生品偏小。

對兩種不同加水方法實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，吸水系數(shù)法與廠家推薦公式法之間有顯著差異，吸水系數(shù)法得到的出液量更接近實(shí)際需液量，且誤差值相對集中，在實(shí)際生產(chǎn)中更容易控制，產(chǎn)生誤差的原因可理解為飲片在煎煮條件下繼續(xù)增加的吸水量。由文獻(xiàn)記載部分質(zhì)地堅(jiān)實(shí)的根莖類、種子類等含淀粉、黏液質(zhì)多的藥材,在浸泡時吸水量小但在煎煮時吸水量大[3]。從表8的對比結(jié)果可以看出，飲片傳統(tǒng)煎煮條件的飲片吸水量與常溫實(shí)驗(yàn)條件比較，吸水量增加明顯，各品種增加吸水量數(shù)值存在較大差異，最小差異值為0.362(黃連),最大差異值達(dá)1.768(防風(fēng)),在工藝條件相對固定的情況下，通過增加加水量公式修正參數(shù)，如調(diào)節(jié)系數(shù)P、損耗量T等來修正加水量公式的適用性，中藥飲片大批量、社會化、機(jī)器煎煮可以通過飲片加水量公式實(shí)現(xiàn)軟件計(jì)算加水量。

4 討論

中藥湯劑在現(xiàn)代中醫(yī)臨床中應(yīng)用普遍，湯劑的質(zhì)量直接影響臨床療效。湯劑在煎煮時以水為溶媒，加水量是影響飲片有效成分溶出率的關(guān)鍵因素。本研究通過對222味根及根莖類中藥飲片吸水系數(shù)的測定以及對調(diào)節(jié)系數(shù)、損耗量的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，初步摸索了利用計(jì)算機(jī)軟件，通過吸水系數(shù)計(jì)算加水量指導(dǎo)煎藥機(jī)生產(chǎn)加水量化的可行性。由于本研究只測定了常用根及根莖類中藥飲片在室溫條件下的吸水系數(shù)，雖然能夠利用計(jì)算公式指導(dǎo)實(shí)際生產(chǎn)加水量化，但仍具有一定局限性及差異性。需要進(jìn)一步深入研究，推進(jìn)中藥湯劑標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)模化、自動化生產(chǎn)加工，仍需對全部其他類常用中藥飲片在常溫下、煎藥機(jī)煎煮條件下的吸水系數(shù)進(jìn)行測定，并對兩種實(shí)驗(yàn)條件下的結(jié)果進(jìn)行深入分析，并與實(shí)際生產(chǎn)工藝條件比較，探索企業(yè)個性化加水量數(shù)學(xué)模型，將單味中藥飲片兩種不同工藝條件下的吸水系數(shù)作為飲片的屬性之一輸入計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)，根據(jù)建立的加水量數(shù)學(xué)模型，通過大量的生產(chǎn)實(shí)踐驗(yàn)證，不斷優(yōu)化各關(guān)鍵工藝參數(shù)及軟件算法，利用計(jì)算機(jī)信息軟件程序，計(jì)算處方總的加水量，提高煎出率、降低生產(chǎn)成本、提高湯劑質(zhì)量、推進(jìn)中藥湯劑的生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化。