猴姜、千金藤、川瓜燃燒穩(wěn)定性和多指標計量分析研究*

周利兵，桑宇青，覃曉娟

(廣西科技師范學院,廣西 來賓 546199)

猴姜，具有補腎強骨、續(xù)筋鎮(zhèn)痛、活血止血的功效,主治腎虛久瀉及腰痛、耳鳴耳聾、牙齒松動、風濕痹痛、跌撲閃挫、筋骨折傷及斑禿、雞眼等癥[1-2]。千金藤的根含多種生物堿，為中國民間常用草藥，性苦、辛、寒，具有清熱解毒、利尿消腫、祛風止痛的功效[3-4]。川瓜，既可藥用，又可食用[5-6]，利用價值很高，在醫(yī)學上，具有平肝和胃，除濕舒筋，治吐瀉轉(zhuǎn)筋、濕痹、腳氣、水腫痢疾等功能[7-9]。

本文選擇不同產(chǎn)地的猴姜、千金藤、川瓜三種中草藥作為研究對象。測定三種中草藥的燃燒熱、燃燒穩(wěn)定性、脂肪、粗纖維、灰分、微量元素。本研究建立3種中草藥的多指標分析及評價體系，為大規(guī)模開發(fā)中草藥資源以及中草藥分類研究提供有力的科學依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

選擇猴姜、千金藤、川瓜3種中草藥作為分析樣本，樣品均用研缽研細并過80目藥典篩。猴姜(拉丁文學名：DavalliatrichomanoidesBlume，英文名：Davallia mariesii Moore ex bak)，產(chǎn)地為廣西玉林市西林縣，生產(chǎn)日期：2021年5月；千金藤(拉丁文學名：Stephaniajaponica，英文名：Qianjinteng)，產(chǎn)地為廣西百色市那坡縣，生產(chǎn)日期：2021年9月；川瓜(拉丁文學名：Chaenomelessinensis，英文名：Chaenomelis Fructus)，產(chǎn)地為廣西百色市凌云縣，生產(chǎn)日期：2021年11月。

HR-15BH系列燃燒熱測定實驗裝置、點火絲(鎳鉻絲)、壓片機(湖南長沙長興高教儀器設備開發(fā)有限公司);粉碎機(FW135型，天津市泰斯特儀器有限公司);FA200電子天平(上海舜宇恒平科學儀器有限公司);NETZSCH STA 2500熱重分析儀、坩堝(德國NETZSCH公司);SE206脂肪測定儀、F1600全自動纖維測定儀(濟南阿爾瓦儀器有限公司);AUY120萬分之一電子分析天平(島津公司);GZX-GF101-3-S干燥箱(上海滬粵明科學儀器有限公司)；SX-4-10P馬弗爐(天津市泰斯特儀器有限公司)；ICP-OES光譜儀(iCAP 7000 SERIES，美國Thermo scientific)。

苯甲酸(分析純,天津市科密歐化學試劑有限公司);2006003藥用膠囊(廣東生物有限公司)、石油醚(沸程30～60 ℃)、石油醚(沸程60～90 ℃)均為分析純，廣州化工股份有限公司。

1.2 各指標測定方法

中草藥燃燒熱的測定利用氧彈量熱計測定，參閱文獻[10]；熱重分析是在程序控溫和一定氣氛下，測量試樣的質(zhì)量變化與溫度或時間關系的技術，熱重測定參閱文獻[11]；脂肪測定參照《GB5009.6-2016食品安全國家標準食品中脂肪的測定》方法測定[12]；灰分的測定參照《GB5009.4—2016食品安全國家標準食品中灰分的測定》方法測定[13-14]；粗纖維測定參照《GBT5009.10-2003 植物類食品中粗纖維的測定》方法測定[15]；微量元素測定參閱文獻[16-20]測定。每個樣品重復3次試驗(n=3，RSD<5%)。

1.3 多指標綜合評價方法

構建3種中草藥燃燒熱、燃燒性(中草藥的燃燒穩(wěn)定性)、脂肪含量、灰分、粗纖維、微量元素的多指標的綜合評價體系。

2 結果與討論

2.1 猴姜、千金藤、川瓜燃燒熱的測定

1)繪制猴姜燃燒熱測定曲線。重復3次試驗，見圖1雷諾溫度ΔT曲線圖。

根據(jù)Δm猴姜Qv=W卡ΔT-Q點火絲Δm點火絲-Q膠囊Δm膠囊，Δm猴姜=0.1145 g， Δm點火絲=0.0199 g，Δm膠囊=0.0992 g，W卡=15795.2652 J/℃，ΔT為 0.251 ℃，Q膠囊=20594.6248 J/g，由公式求得Qv猴姜=16558.5916 J/g。

2)同理，測定千金藤、川瓜燃燒熱，重復3次試驗。

3種中草藥燃燒熱見表1。由表1知，猴姜、千金藤、川瓜 3種中草藥燃燒熱大小順序為：川瓜>猴姜>千金藤。3種中草藥燃燒熱在1078.67～21435.63 J/g 之間。其中，川瓜燃燒熱為 21435.63 J/g，能量最高，猴姜、千金藤的燃燒熱分別為16382.70和 1078.67 J/g，能量相對較小。

圖1 猴姜雷諾溫度△T曲線圖

表1 中草藥燃燒熱

2.2 熱重分析

2.2.1 熱重分析

1)猴姜熱重分析

猴姜的熱重見圖2，熱重分析數(shù)據(jù)見表2。由圖2看出，猴姜樣品開始發(fā)生分解反應的溫度為 35.00 ℃，是猴姜的失水階段， 經(jīng)過第一階段的分解，損失率為23.60%；當溫度達到 225.7 ℃ 時，進入分解的第二階段，是猴姜的蛋白質(zhì)、脂肪、糖分等各組分的失去階段，損失率為36.17%；至 430.6 ℃ 時，進入分解的第三階段可能是粗纖維等各組分的失去階段。記錄得出燃燒余下質(zhì)量為29.72%。

圖2 猴姜熱重(TG)、微商熱重(DTG)、熱差分析(DTA)曲線圖

表2 猴姜TG-DTG數(shù)據(jù)

猴姜DTG曲線出現(xiàn)兩個峰，峰的轉(zhuǎn)折點分別為 80.10 ℃、297.30 ℃。其DTA曲線有一個放熱峰，峰值為 96.50 ℃，溫度范圍為71.20～119.00 ℃，峰面積為 60.71 J/g。

2)千金藤熱重分析

千金藤的熱重見圖3，熱重分析數(shù)據(jù)見表3。由圖3看出，千金藤開始發(fā)生分解反應的溫度為 34.50 ℃，是千金鍵的失水階段， 經(jīng)過第一階段的分解，損失率為14.38%；當溫度達到 146.10 ℃ 時，進入分解的第二階段，是千金藤的蛋白質(zhì)、脂肪、糖分等各組分的失去階段，損失率為74.48%；至 409.30 ℃ 時，進入分解的第三階段可能是粗纖維等各組分的失去階段。記錄得出燃燒余下質(zhì)量為3.58%。

圖3 千金藤熱重(TG)、微商熱重(DTG)、熱差分析(DTA)曲線圖

表3 千金藤TG-DTG數(shù)據(jù)

千金藤DTG曲線出現(xiàn)兩個峰，峰的轉(zhuǎn)折點分別為 94.70 ℃、327.20 ℃。其DTA曲線有一個放熱峰，峰值為 107.40 ℃，溫度范圍為71.20～139.80 ℃，峰面積為 200.10 J/g。

3)川瓜熱重分析

川瓜的熱重見圖4,熱重分析數(shù)據(jù)見表4。由圖4看出，川瓜樣品開始發(fā)生分解反應的溫度為 34.00 ℃，是川瓜的失水階段， 經(jīng)過第一階段的分解，損失率為11.20%；當溫度達到 173.40 ℃ 時，進入分解的第二階段，是川瓜的蛋白質(zhì)、脂肪、糖分等各組分的失去階段，損失率為45.70%；至 445.10 ℃ 時，進入分解的第三階段可能是粗纖維等各組分的失去階段。記錄得出燃燒余下質(zhì)量為36.12%。

川瓜DTG曲線出現(xiàn)兩個峰，峰的轉(zhuǎn)折點分別為 84.20 ℃、307.80 ℃。其DTA曲線有一個放熱峰，峰值為 96.50 ℃，溫度范圍為59.60～133.60 ℃，峰面積為 135.50 J/g。

2.2.2 猴姜、千金藤、川瓜燃燒穩(wěn)定性分析

根據(jù)猴姜、千金藤、川瓜3種中草藥燃燒性參數(shù)數(shù)據(jù)構建燃燒熱多指標評價體系。熱重則是通過熱重分析儀研究中草藥在不同升溫速率中的燃燒特性指數(shù),判斷藥材的燃燒穩(wěn)定性。本課題根據(jù)灰色模式識別的方法[21]。采用EXCEL計算,猴姜、千金藤、川瓜3種中草藥F值分別為0.36657、0.67518、0.45668,3種中草藥燃燒穩(wěn)定性排序為：千金藤>川瓜>猴姜。

圖4 川瓜熱重(TG)、微商熱重(DTG)、熱差分析(DTA)曲線圖

表4 川瓜TG-DTG數(shù)據(jù)

2.3 脂肪、灰分、粗纖維的測定

2.3.1 脂肪、灰分、粗纖維的測定結果

3種中草藥脂肪、灰分、粗纖維含量測定結果見表5。

2.3.2 脂肪、灰分、粗纖維的結果分析

由表5知，猴姜、千金藤、川瓜 3種中草藥脂肪含量(%)大小順序為：川瓜>猴姜>千金藤?；曳趾看笮№樞驗椋汉锝?川瓜>千金藤。粗纖維含量大小順序為：猴姜>川瓜>千金藤。

2.4 微量元素測定

2.4.1 微量元素的測定結果

3種中草藥微量元素測定見表6。

表5 3種中草藥脂肪、灰分、粗纖維含量測定結果 (n=3)

表6 3種中草藥微量元素質(zhì)量分數(shù)測定結果(n=3, RSD<2%) μg/g

2.4.2 微量元素測定的結果分析

由表6可知，As元素含量：千金藤>川瓜>猴姜，猴姜、千金藤、川瓜都未檢測到重金屬Hg，川瓜未檢測到Al、Ba、Cd、Co、Cr、Cu、Fe、Li、Mg、Mn、Na、Pb、Se、Sr、Zn元素。猴姜和千金藤未檢測到Ni元素，猴姜未檢測到Mg元素。千金藤中Mg元素含量很高，猴姜中Na含量很高。

2.5 構建中草藥多指標綜合評價體系

根據(jù)猴姜、千金藤、川瓜3種中草藥燃燒熱、熱重分析參數(shù)，脂肪、灰分、粗纖維含量、微量元素測定數(shù)據(jù)構建多指標評價體系[22]。猴姜、千金藤、川瓜3種中草藥F值為0.5446、0.6075、0.2645。猴姜、千金藤、川瓜3種中草藥多指標燃燒熱、燃燒性(中草藥的燃燒穩(wěn)定性)、脂肪含量、灰分、粗纖維含量、微量元素測定的綜合評價多指標排序為：千金藤>猴姜>川瓜。

3 結論

3種中草藥失重最快溫度為296.4～327.8 ℃。本研究所選猴姜、千金藤、川瓜3種中草藥多指標燃燒熱、燃燒性(中草藥的燃燒穩(wěn)定性)、脂肪含量、灰分、粗纖維含量、微量元素的多指標的綜合評價如下:千金藤>猴姜>川瓜。本研究對中草藥的多指標測定與綜合評價具有重要的理論意義和實踐意義,可為中草藥的質(zhì)量及分類研究提供科學依據(jù)和研究意義。