文火與武火煎煮中藥時(shí)沸騰液體溫度與蒸發(fā)率研究

侯富國，桂新景，，王小鵬，李海洋，郭曉帆，王艷麗，劉瑞新，4，5，6，李學(xué)林，4，5，6

[1.河南中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院，鄭州 450046；2.河南中醫(yī)藥大學(xué)第一附屬醫(yī)院藥學(xué)部，鄭州 450000；3.國家中醫(yī)藥管理局中藥制劑三級(jí)實(shí)驗(yàn)室，鄭州 450000；4.河南省中藥飲片臨床應(yīng)用現(xiàn)代化工程研究中心，鄭州 450000；5.河南中醫(yī)藥大學(xué)呼吸疾病中醫(yī)藥防治省部共建協(xié)同創(chuàng)新中心，鄭州 450046；6.河南省中藥臨床藥學(xué)中醫(yī)藥重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(建設(shè)單位)，鄭州 450000]

明代醫(yī)藥學(xué)家李時(shí)珍曰：“凡服湯藥，雖品物專精，修治如法，而煎藥者魯莽造次，水火不良，火候失度，則藥亦無功?！笨梢娀鸷虻恼莆諏?duì)湯劑療效發(fā)揮了重要作用[1-3]?；鸷蛴形幕鸷臀浠鹬郑幕鸷臀浠鹗侵敢后w沸騰的劇烈程度。液體的沸騰狀態(tài)又分為微沸、中沸和大沸，微沸和大沸分別表示文火和武火煎煮時(shí)的狀態(tài)，微沸的下限為液體微微沸騰，大沸的上限為液體不溢出?？傊?，文火和武火是通過觀察液體沸騰狀態(tài)來進(jìn)行判定的，與火力大小無關(guān)。文火煎藥，既可使藥湯不至溢出或過快熬干，又可保持沸騰狀態(tài)使有效成分充分溶出，藥味厚而下降內(nèi)行；武火煎藥，既可使藥湯盡快煮沸而節(jié)省時(shí)間，又可使藥氣揮發(fā)少，雜質(zhì)溶出少，藥氣厚而上升外達(dá)[4]。為了使藥汁濃厚，藥效持久，中藥煎煮一般先用武火后用文火[5]。

目前在食品烹飪、茶葉加工等涉及加熱的工藝過程中已經(jīng)實(shí)現(xiàn)溫度量化控制[6-7]，而關(guān)于中藥煎煮中火候的使用仍停留在對(duì)藥液沸騰狀態(tài)的簡單描述，文火和武火之間沒有明確的判定指標(biāo)。使用煎藥機(jī)煎藥時(shí)，由于無法直觀反映液體沸騰狀態(tài)，火候把握不當(dāng)可能影響煎藥質(zhì)量，進(jìn)而影響藥物療效的發(fā)揮。因此，文火和武火亟需更加科學(xué)的定義和明確的指標(biāo)參數(shù)來進(jìn)行規(guī)范。本研究從加熱和散熱兩個(gè)方面分析文火和武火的可測(cè)指標(biāo)，并通過測(cè)定分析不同條件下文火和武火時(shí)沸騰液體的溫度與蒸發(fā)率，以期為文火和武火的數(shù)字化及煎藥過程中火候的精準(zhǔn)調(diào)控提供參考。

1 儀器與試藥

1.1儀器 天然氣灶，柴油溫度計(jì)(0～200 ℃，滄州超越儀器儀表有限公司)，HZT-B6000型十分之一電子天平(福建華志電子科技有限公司，感量：0.1 g)，不銹鋼鍋(口徑：20 cm，型號(hào)：LZ02480011)，DYM3型空盒氣壓表(800～1.060)×106Pa，青島聚創(chuàng)環(huán)保集團(tuán)有限公司)，WS-A1溫濕度表(北京康威儀表有限責(zé)任公司)，鐵架臺(tái)，量筒。

1.2試藥 當(dāng)歸、玄參和山藥飲片購自安徽普仁中藥飲片有限公司，均具有飲片檢驗(yàn)報(bào)告書，并經(jīng)河南中醫(yī)藥大學(xué)第一附屬醫(yī)院施鈞瀚副主任藥師鑒定，均符合2020年版《中華人民共和國藥典》規(guī)定。實(shí)驗(yàn)用水為自來水。

2 方法與結(jié)果

本實(shí)驗(yàn)在室溫(23±1)℃、相對(duì)濕度(57±1)%、大氣壓1.001×105Pa環(huán)境中進(jìn)行。

2.1不同測(cè)量位置條件下測(cè)定文火和武火時(shí)沸騰液體的溫度

2.1.1溫度測(cè)定方法 沸騰是指一定溫度下在液體表面和內(nèi)部同時(shí)發(fā)生的劇烈汽化現(xiàn)象。①取自來水2 L，置不銹鋼鍋，天然氣灶大火加熱至大沸，觀察水沸騰狀態(tài)(水泡大小、多少以及沸騰的劇烈程度)，逐步調(diào)整火候至液體沸騰狀態(tài)與文火定義描述狀態(tài)一致(微微沸騰)。保持文火沸騰3 min，溫度計(jì)分別測(cè)量液體內(nèi)部不同深度溫度，溫度計(jì)插入液體的深度分別為2，3，4，5，6 cm。分別平行測(cè)量3次，取平均值。②取自來水2 L，置不銹鋼鍋，天然氣灶大火加熱至大沸，觀察水沸騰狀態(tài)，逐步調(diào)整火候至液體沸騰狀態(tài)與武火定義描述狀態(tài)一致(沸騰劇烈但不溢出)。具體方法同①。

2.1.2溫度測(cè)定結(jié)果 在火候不變條件下，測(cè)量位置深度與文火和武火時(shí)沸騰液體的溫度呈正相關(guān)(圖1)，可能是由沸騰時(shí)液體內(nèi)部不同位置分子熱運(yùn)動(dòng)的劇烈程度不同引起。另外，文火時(shí)沸騰液體溫度與武火時(shí)沸騰液體溫度存在明顯差異。同一測(cè)量位置，武火時(shí)沸騰液體溫度較文火時(shí)沸騰液體溫度高(4.9±0.6)℃。

圖1 不同測(cè)量位置條件下文火和武火時(shí)沸騰液體的溫度

2.2不同煎煮時(shí)間條件下測(cè)定文火和武火時(shí)沸騰液體溫度

2.2.1溫度測(cè)定方法 ①取自來水2 L，置不銹鋼鍋，天然氣灶大火加熱至大沸，觀察水沸騰狀態(tài)，逐步調(diào)整火候至液體沸騰狀態(tài)與文火定義描述狀態(tài)一致。溫度計(jì)分別測(cè)量液體沸騰后5，10，15 min時(shí)液體溫度，測(cè)量位置均為距液面5 cm。分別平行測(cè)量3次，取平均值。②分別測(cè)量武火時(shí)液體沸騰后5，10，15 min液體溫度，具體方法同①。

2.2.2溫度測(cè)定結(jié)果 在火候不變條件下，文火和武火時(shí)沸騰液體溫度與煎煮時(shí)間長短無關(guān)(表1)，即在煎煮5，10，15 min時(shí)沸騰液體溫度差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(n=3，P>0.05)。說明當(dāng)沸騰液體加熱和散熱體系達(dá)到平衡時(shí)溫度保持不變。

表1 不同煎煮時(shí)間條件下文火和武火時(shí)沸騰液體溫度

2.3不同液體體積條件下測(cè)定文火和武火時(shí)沸騰液體溫度與蒸發(fā)率

2.3.1溫度與蒸發(fā)率測(cè)定方法 ①分別取1，1.5，2 L自來水置不銹鋼鍋，天然氣灶大火加熱至大沸，觀察水沸騰狀態(tài)，逐步調(diào)整火候至液體沸騰狀態(tài)與文火定義描述狀態(tài)一致。保持文火沸騰3 min，溫度計(jì)測(cè)量鍋內(nèi)液體溫度，測(cè)量位置均為距液面5 cm。稱量鍋與水總重，保持文火沸騰10 min后再次稱重，計(jì)算自來水10 min內(nèi)蒸發(fā)率。分別平行測(cè)量3次，取平均值。②分別測(cè)定武火時(shí)1.0，1.5，2.0 L沸騰液體溫度與蒸發(fā)率，具體方法同①。

2.3.2溫度與蒸發(fā)率測(cè)定結(jié)果 在火候不變的條件下，煎煮液體體積對(duì)文火和武火時(shí)沸騰液體溫度與蒸發(fā)率無顯著影響(n=3，P>0.05)，即在煎煮1.0，1.5和2.0 L液體時(shí)沸騰液體溫度與蒸發(fā)率均差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(表2)。

表2 不同液體體積下文火和武火時(shí)沸騰液體溫度與蒸發(fā)率

2.4不同藥液濃度條件下測(cè)定文火和武火時(shí)沸騰藥液的溫度與蒸發(fā)率

2.4.1溫度與蒸發(fā)率測(cè)定方法 根據(jù)本課題組前期出膏率實(shí)驗(yàn)結(jié)果，本實(shí)驗(yàn)選取出膏率較高的當(dāng)歸飲片作為載體[出膏率(57.07±1.29%)][8]。

2.4.2溫度與蒸發(fā)率測(cè)定結(jié)果 火候不變，藥液濃度對(duì)文火和武火時(shí)沸騰藥液的溫度無明顯影響(表3)，即在煎煮當(dāng)歸50，100，150，200和250 g時(shí)沸騰藥液溫度差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(n=3，P>0.05)。隨著藥液濃度增加，文火和武火時(shí)蒸發(fā)率略有減小趨勢(shì)，可能由散熱面積減少造成。即藥物浮在液體表面，藥物越多散熱面積越小。

表3 不同濃度藥液條件下文火和武火時(shí)沸騰藥液的溫度與蒸發(fā)率

2.5不同藥液類型條件下測(cè)定文火和武火時(shí)沸騰藥液的溫度與蒸發(fā)率

2.5.1溫度與蒸發(fā)率測(cè)定方法 ①稱取當(dāng)歸、玄參和山藥各250 g，置不銹鋼鍋內(nèi)，加自來水2 L(相當(dāng)于加入8倍量水)，浸泡30 min。天然氣灶大火加熱至大沸，觀察藥液沸騰狀態(tài)，逐步調(diào)整火候至藥液沸騰狀態(tài)與文火定義描述狀態(tài)一致。保持文火沸騰3 min，溫度計(jì)測(cè)量鍋內(nèi)藥液溫度，測(cè)量位置均為距液面5 cm。稱量鍋與藥液總重，保持文火沸騰10 min后再次稱重，計(jì)算藥液在10 min內(nèi)蒸發(fā)率。分別平行測(cè)量3次，取平均值。②分別測(cè)定武火時(shí)含當(dāng)歸、玄參和山藥的沸騰藥液溫度與蒸發(fā)率，具體方法同①。

2.5.2溫度與蒸發(fā)率測(cè)定結(jié)果 文火時(shí)當(dāng)歸、玄參和山藥水煎液沸騰藥液的溫度差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(n=3，P>0.05)。上述3種飲片水煎液武火時(shí)藥液溫度、文火時(shí)蒸發(fā)率和武火時(shí)蒸發(fā)率均略有減小，其中當(dāng)歸>玄參>山藥(表4)，這可能由于玄參和山藥分別含皂苷類和淀粉類成分較多，沸騰時(shí)所起泡沫較多且起泡沫程度不同。文火時(shí)蒸發(fā)率減小可能由藥液表面起泡沫程度加劇導(dǎo)致散熱面積減小所致。武火時(shí)為保證藥液不溢出，調(diào)節(jié)藥液沸騰的劇烈程度較自來水低，導(dǎo)致所測(cè)溫度和蒸發(fā)率相對(duì)減小，且減小程度不同。

表4 文火和武火時(shí)不同藥材沸騰藥液的溫度與蒸發(fā)率

3 討論

3.1測(cè)定指標(biāo)的選擇 本研究從加熱和散熱兩個(gè)方面分析了文火和武火的可測(cè)指標(biāo)。藥液作為受熱對(duì)象，吸收外界提供的熱量，液體內(nèi)部分子熱運(yùn)動(dòng)加劇，表現(xiàn)為溫度升高(內(nèi)在)和液體沸騰狀態(tài)改變(外在)。由于液體沸騰狀態(tài)無法直接測(cè)量，所以液體溫度可作為描述文火和武火時(shí)液體沸騰狀態(tài)的測(cè)量指標(biāo)；液體沸騰狀態(tài)保持穩(wěn)定時(shí)，體系達(dá)到平衡[9]，提供的熱量與散失的熱量相等，而熱量散失主要依靠液體蒸發(fā)。綜上，本研究選用沸騰液體的溫度和蒸發(fā)率這兩個(gè)可測(cè)指標(biāo)對(duì)文火和武火進(jìn)行初步定量。

3.2文火與武火對(duì)比分析 不同測(cè)量位置、煎煮時(shí)間、液體體積、藥液濃度和藥液類型條件下通過測(cè)定文火和武火時(shí)沸騰液體的溫度與蒸發(fā)率，發(fā)現(xiàn)文火和武火時(shí)沸騰液體的溫度與蒸發(fā)率差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。此外，測(cè)量位置深度與文火和武火時(shí)沸騰液體的溫度呈正相關(guān)，為中藥煎藥火候的溫度精準(zhǔn)調(diào)控提供了參考。

3.3溫度與蒸發(fā)率測(cè)定結(jié)果對(duì)比分析 煎煮條件改變，液體溫度測(cè)定結(jié)果與對(duì)應(yīng)蒸發(fā)率測(cè)定結(jié)果變化趨勢(shì)基本一致。但相較于蒸發(fā)率，溫度可測(cè)性更強(qiáng)，結(jié)果更穩(wěn)定，測(cè)量誤差更小。所以就實(shí)驗(yàn)結(jié)果而言，對(duì)于同一煎藥容器，文火和武火時(shí)液體溫度的測(cè)定較蒸發(fā)率更準(zhǔn)確。這可能由于蒸發(fā)率受鍋口徑大小、壓力、空氣溫濕度和人為等因素影響較大。此外，考慮到目前煎藥機(jī)所用煎藥模式為密閉煎煮，蒸發(fā)率測(cè)定難度較大，而液體溫度實(shí)時(shí)檢測(cè)相對(duì)方便可靠，只需溫度傳感器[10-12]即可實(shí)現(xiàn)。因不同處方煎煮時(shí)加水量不同，測(cè)量固定位置藥液溫度時(shí)，文火和武火的具體數(shù)值需進(jìn)行調(diào)整。