艾灸療法原材料艾絨的燃燒熱值測(cè)定研究

武娟,萬定榮,江遠(yuǎn)明,周勝,胡紅華

(1.中南民族大學(xué)藥學(xué)院,武漢 430074;2.湖北蘄春縣市場(chǎng)監(jiān)督局,湖北 435300;3.湖北蘄春縣產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)檢測(cè)中心,湖北 435300)

艾絨是菊科植物艾(Artemisia argyi Levl.et Van.)的干燥葉經(jīng)粉碎過篩制得的細(xì)軟絨狀物(在顯微鏡下主要為T形非腺毛),常制成艾條等灸用制品用于艾灸治療與保健。目前,艾灸療法的作用機(jī)制尚未完全明了,較普遍認(rèn)為艾絨是通過燃燒產(chǎn)生溫?zé)峒八幓刃?yīng)協(xié)同發(fā)揮治療作用[1]。其中,溫?zé)嵝?yīng)是產(chǎn)生艾灸療效的主要原因[2],在一定范圍內(nèi),艾絨燃燒產(chǎn)生的熱量越高其溫?zé)嵝?yīng)越強(qiáng)。

目前,市場(chǎng)上生產(chǎn)廠家加工的艾絨有常規(guī)的機(jī)械絨以及手工絨、黃金絨等商品規(guī)格。手工絨以傳統(tǒng)制絨方式即人工搗碎的方法制得,因其效率低下,現(xiàn)多采用機(jī)械粉碎過篩的方式制得機(jī)械絨。機(jī)械絨中,將艾葉反復(fù)粉碎過篩、基本不夾雜葉肉碎末且極為精細(xì)的艾絨稱為黃金絨,多直接置于穴位處施灸用。市場(chǎng)上商品艾絨的純度通常用若干公斤的艾葉制成1 kg的艾絨,即葉絨比(n:1)來表示。目前普遍認(rèn)為艾絨所含葉片碎末越少即純度越高,灸療時(shí)產(chǎn)生的不良艾煙氣越少,質(zhì)量越好[3]。不同純度的艾絨具有一定的性狀、顯微特征差異性,結(jié)合其主要化學(xué)物質(zhì)含量差異,經(jīng)艾灸師和生產(chǎn)廠家認(rèn)同,我們將商品機(jī)械絨劃分為一、二、三級(jí)3個(gè)等級(jí),艾絨純度(葉絨比)越高,其等級(jí)越高。此外,艾葉是艾絨的直接原材料,影響艾葉質(zhì)量的因素如施化肥與否、采收茬次、干燥方式、儲(chǔ)存年數(shù)等[4-7]均應(yīng)間接影響艾絨質(zhì)量。為保障艾灸療效及合理利用艾絨提供相關(guān)研究信息,本研究利用氧彈式量熱儀對(duì)國(guó)內(nèi)69批艾絨商品進(jìn)行了燃燒熱值測(cè)定,分析比較艾絨不同等級(jí)、不同規(guī)格燃燒熱值的差異性;并對(duì)經(jīng)施化肥與未施化肥、不同采收茬次、不同干燥方式及儲(chǔ)存時(shí)間的原料艾葉制得的共 38批實(shí)驗(yàn)室自制艾絨進(jìn)行了燃燒熱值測(cè)定,分析不同條件所獲艾葉原料對(duì)制得艾絨燃燒熱值的影響,現(xiàn)報(bào)道如下。

1 儀器與實(shí)驗(yàn)材料

1.1 儀器

氧彈式量熱儀(HKPL-4000B全自動(dòng)量熱儀,鶴壁市恒科儀器儀表有限公司)、101-0AB電熱鼓風(fēng)干燥箱(天津市泰斯特儀器有限公司)、AB256-S型1/10萬電子分析天平(瑞士METTLER TOLEDO)、FW100高速萬能粉碎機(jī)(天津市泰斯特儀器有限公司)。

1.2 實(shí)驗(yàn)材料

1.2.1 試劑與材料

超純水,點(diǎn)火絲(鎳鉻絲),點(diǎn)火棉線,苯甲酸(A.R級(jí),購(gòu)于鶴壁市華諾電子科技有限公司)。

1.2.2 實(shí)驗(yàn)樣品

收集國(guó)內(nèi)多個(gè)產(chǎn)地的機(jī)械絨50批,手工絨17批,黃金絨2批,實(shí)驗(yàn)室自制艾絨或葉肉碎末(制絨時(shí)篩去的葉片粉末)40批,共109批。其中包括湖北蘄春縣機(jī)械絨樣品31批,手工絨11批,黃金絨1批;國(guó)內(nèi)其他產(chǎn)地機(jī)械絨樣品19批,手工絨6批,黃金絨1批。其中,根據(jù)樣品性狀、顯微特征及其理化性質(zhì),將商品機(jī)械絨劃分為一、二、三級(jí)3個(gè)等級(jí);由于性狀、顯微特征的特殊性,不便對(duì)手工絨進(jìn)行等級(jí)劃分。以不同條件下出產(chǎn)的艾葉自制的實(shí)驗(yàn)室艾絨施化肥與否對(duì)照 3組,不同茬次對(duì)照2組,不同干燥方式對(duì)照5組,不同年份陳艾絨對(duì)照3組,艾絨與同來源葉肉碎末對(duì)照4組,蘄艾絨與國(guó)內(nèi)其他產(chǎn)地艾絨樣品對(duì)照10組。經(jīng)萬定榮教授鑒定,所有艾絨樣品均由菊科植物艾的干燥葉所制備。

2 實(shí)驗(yàn)方法

2.1 實(shí)驗(yàn)室自制絨的制備

在各批次艾葉大樣本中隨機(jī)抽取160 g,利用四分法取10 g艾葉放入高速粉碎機(jī)(轉(zhuǎn)速24000 r/min)中粉碎120 s,每30 s暫停頓至粉碎機(jī)略冷卻后繼續(xù)粉碎。將粉碎物置于20目分樣篩中,反復(fù)過篩,除盡葉肉碎末,制得艾絨樣品。

2.2 燃燒熱值測(cè)定的原理與方法

2.2.1 測(cè)定原理

采用氧彈式量熱儀對(duì)艾絨樣品燃燒熱值進(jìn)行測(cè)定。將定量的艾絨樣品在充有過量氧氣的氧彈內(nèi)燃燒,產(chǎn)生的熱量由彈筒壁傳導(dǎo)給定量的內(nèi)筒水和內(nèi)筒、氧彈、攪拌葉、測(cè)溫探頭組成的量熱系統(tǒng),水和量熱系統(tǒng)的升溫與樣品燃燒釋放的熱量成正比。系統(tǒng)熱容量由定量基準(zhǔn)量熱物質(zhì)苯甲酸標(biāo)定,燃燒熱值測(cè)定結(jié)果根據(jù)樣品點(diǎn)燃前后量熱系統(tǒng)產(chǎn)生的溫升以及系統(tǒng)熱容量,對(duì)點(diǎn)火絲等附加熱校正后即可得[8],公式為 mQV=W卡Δ T－Q點(diǎn)火絲Δ L－Q棉線Δ L棉線－Q擦鏡紙m擦鏡紙,其中 m為待測(cè)樣品的質(zhì)量(g);QV為待測(cè)樣品的燃燒熱值(J/g);W卡為量熱儀水當(dāng)量,即系統(tǒng)熱容量(J/K);Δ T為基準(zhǔn)量熱物質(zhì)燃燒前后內(nèi)筒水溫度的變化值;Q點(diǎn)火絲為點(diǎn)火絲的燃燒熱值(J/cm);Δ L為點(diǎn)火絲參加燃燒反應(yīng)的實(shí)際長(zhǎng)度(cm)。

2.2.2 量熱儀水當(dāng)量的測(cè)定

①裝樣,清理氧彈杯內(nèi)壁、坩堝、點(diǎn)火電極等部件,在氧彈中加入10 mL蒸餾水,裝好點(diǎn)火絲(須安裝牢固,保證與點(diǎn)火電極接觸),在點(diǎn)火絲中部系上點(diǎn)火棉線,將事先精密稱定的苯甲酸片(1.0 g)置于點(diǎn)火絲下方的坩堝內(nèi)并壓緊棉線的一端,擰緊氧彈蓋。②充氧,緩慢向氧彈內(nèi)充入氧氣,氧彈內(nèi)壓力達(dá)3.0 MPa時(shí)繼續(xù)充氧15 s,使充有過量的氧氣,檢查氣密性后將其放入量熱儀內(nèi)筒氧彈固定座上。③檢測(cè),按照儀器操作步驟進(jìn)行檢測(cè),記錄數(shù)據(jù)。按儀器規(guī)定平行測(cè)定5次,極差不超過40 J/g,取測(cè)得的熱容量平均值10089.2 J/g作為有效系統(tǒng)熱容量。

2.2.3 添加物燃燒熱值測(cè)定

艾絨燃燒時(shí)易發(fā)生飛濺,測(cè)定時(shí)應(yīng)用添加物擦鏡紙將樣品包好。取擦鏡紙5張(約1 g),精密稱定,折疊成團(tuán)并使包裹口朝下,放入坩堝內(nèi)壓緊棉線,將氧彈裝好并充入氧氣,測(cè)定其燃燒熱值,步驟同量熱儀水當(dāng)量的測(cè)定,按儀器規(guī)定平行測(cè)定3次,取測(cè)得的燃燒熱平均值16063.2 J/g作為添加物燃燒熱值。

2.2.4 艾絨燃燒熱值測(cè)定

實(shí)驗(yàn)所用樣品均經(jīng) 105℃烘干至恒重備用,測(cè)定的燃燒熱值均為干重?zé)嶂?不考慮去灰部分。取烘干后的艾絨樣品0.4～0.6 g,精密稱定,用精密稱定的2張擦鏡紙包裹,按照量熱計(jì)水當(dāng)量的測(cè)定方法進(jìn)行測(cè)定,平行2次,取燃燒熱值的平均值。

3 結(jié)果

按照上述測(cè)定方法對(duì)上述批樣品進(jìn)行燃燒熱測(cè)定,其具體結(jié)果見表1-6。由表1可見,69批艾絨樣品的燃燒熱值在16991～19594 J/g的范圍。上述樣品中,17批商品手工絨樣品(53～69號(hào))的平均燃燒熱值為18989.7 J/g,明顯高于50批機(jī)械絨樣品(1～50號(hào),平均值為 18329.2 J/g)及 2批黃金絨樣品(51～52號(hào),平均值為17942.5 J/g)。湖北蘄春31份機(jī)械絨樣品(1～31號(hào))中,三級(jí)品艾絨的平均燃燒熱值最高,為18701.1 J/g,其次為二級(jí)品(18226.0 J/g),一級(jí)品的燃燒熱值最低(17868.3 J/g)。國(guó)內(nèi)其他產(chǎn)地的19份機(jī)械絨(32～50號(hào))亦呈現(xiàn)此規(guī)律,三級(jí)、二級(jí)、一級(jí)艾絨樣品的平均燃燒熱值依次降低,分別為18738.2 J/g、18187.2 J/g、17558.2 J/g。表明艾絨等級(jí)越高(即純度越高),其燃燒熱值越低,也說明艾葉毛絨的燃燒熱值低于葉片或葉肉碎末的燃燒熱值。為驗(yàn)證這一點(diǎn),筆者在實(shí)驗(yàn)室自制了 4批純艾絨樣品及相應(yīng)同來源的 4批葉肉粉末樣品,并進(jìn)行了燃燒熱值測(cè)定,發(fā)現(xiàn) 4組對(duì)應(yīng)來源的葉肉粉末燃燒熱值(18362.7 J/g)均高于純艾絨(18108.1 J/g),從而驗(yàn)證了以上規(guī)律。由表2-6可見,艾絨樣品中3批施化肥艾葉制得艾絨的平均燃燒熱值(18966.4 J/g)略高于未施化肥艾葉制得的艾絨(18759.2 J/g);第二茬艾葉制備的艾絨的燃燒熱值顯著高于同年第一茬和第三茬艾葉制備的艾絨;5批陰干艾葉制備的艾絨樣品的平均燃燒熱值(18819.8 J/g)略高于5批曬干艾葉制備的樣品(平均值18692.4 J/g);5批4年(5年)陳艾絨樣品的平均燃燒熱值(18348.0 J/g)略高于5批2年(3年)陳艾絨樣品(平均值18167.62 J/g),但其中2批2年(3年)陳艾絨高于4年(5年)陳艾絨樣品;5批曬干蘄艾葉(二年陳)制備的蘄艾絨樣品的平均燃燒熱值(18762.2 J/g)明顯高于5批國(guó)內(nèi)其他產(chǎn)地的曬干艾葉(二年陳)制備的艾絨樣品(平均值18409.4 J/g)。

4 討論

艾絨在臨床上主要用于艾灸,是艾灸療法的原材料。目前艾灸療法的作用機(jī)制尚未完全明確,較普遍認(rèn)為是艾絨燃燒產(chǎn)生的溫?zé)峒八幓刃?yīng)協(xié)同發(fā)揮療效作用,溫?zé)嵝?yīng)是產(chǎn)生艾灸療效的主要原因[9-10]。

本研究結(jié)果表明,艾絨的燃燒熱值隨純度(等級(jí))升高而有所降低。其中,湖北蘄春機(jī)械絨、手工絨、黃金絨樣品的平均燃燒熱值(分別為 18265.2 J/g、19084.7 J/g、18067.2 J/g)均略高于國(guó)內(nèi)其他產(chǎn)地的樣品(分別為 18087.7 J/g、18815.6 J/g、17817.7 J/g)。此外,不同規(guī)格艾絨的燃燒熱值也有較大差異,手工絨熱值(18989.7 J/g)顯著高于機(jī)械絨(18329.2 J/g)及黃金絨(17942.5 J/g),作為獨(dú)特的傳統(tǒng)工藝手工制作的艾絨,其產(chǎn)品在灸用放熱方面具有優(yōu)勢(shì)。

表1 69批商品艾絨樣品燃燒熱檢測(cè)結(jié)果

表2 艾葉施肥與否對(duì)艾絨樣品燃燒熱的影響結(jié)果

表3 艾葉采收茬次對(duì)艾絨樣品燃燒熱的影響結(jié)果

表4 艾葉干燥方式對(duì)艾絨樣品燃燒熱的影響結(jié)果

表5 艾葉儲(chǔ)存年數(shù)對(duì)艾絨樣品燃燒熱的影響結(jié)果

表6 蘄艾絨與國(guó)內(nèi)其他產(chǎn)地艾絨樣品燃燒熱的比較結(jié)果

本研究結(jié)果還表明,原料艾葉的干燥方式對(duì)其制得艾絨的燃燒熱值有一定影響;實(shí)驗(yàn)中有 3組數(shù)據(jù)所得結(jié)論驗(yàn)證了陳艾絨療效優(yōu)于新艾絨的傳統(tǒng)認(rèn)識(shí),但有兩組數(shù)據(jù)與傳統(tǒng)認(rèn)識(shí)有所不同,故艾葉儲(chǔ)存年數(shù)對(duì)其制得艾絨的燃燒熱值影響暫無定論。以第二茬艾葉制得的艾絨燃燒熱值明顯高于同年份其他茬次艾葉制得的艾絨,并初步說明了雖傳統(tǒng)上在端午節(jié)前后采收艾葉加工艾絨,但為提高艾葉種植產(chǎn)量,采用第二茬艾葉加工的艾絨用于灸療也是可取的(但收獲三茬不宜)。至于施化肥艾葉制得艾絨的燃燒熱值略高于未施化肥樣品,由施化肥嚴(yán)重影響艾的種植和艾葉的活性成分含量,不應(yīng)鼓勵(lì)使用施化肥的艾葉原料制作艾絨。

筆者在本研究中發(fā)現(xiàn),極少數(shù)廠家生產(chǎn)的不同等級(jí)艾絨的燃燒熱不完全符合等級(jí)越低燃燒熱值越高這一規(guī)律,實(shí)驗(yàn)室自制艾絨亦有極少部分樣品不符合通過大樣本所得出的整體規(guī)律,推測(cè)可能是由于原料艾葉采收地塊不同等原因所致。此外,使用放熱量過高的艾絨艾灸時(shí),可能較易燙傷灸者皮膚,因此,在臨床上選用何種規(guī)格等級(jí)的艾絨進(jìn)行艾灸,需根據(jù)患者的疾病類型、病情和個(gè)人的灸感,由灸療師視情選擇。