山楂、牡丹皮、桂枝燃燒穩(wěn)定性和多指標(biāo)計(jì)量分析研究*

吳夢詩，蘇文章，周利兵

(廣西科技師范學(xué)院食品與生化工程學(xué)院，廣西 來賓 546199)

山楂性味偏酸、甘，微溫，歸脾、胃、肝經(jīng)，對于消化油膩肉食的積滯具有較好的功效[1]。其核質(zhì)硬、果肉薄、味微酸澀，果可生吃或作果脯、果糕，干制后可入藥，是我國特有的藥果兼用樹種[2]。牡丹皮多指毛茛科芍藥屬植物牡丹的干燥根皮，主要成分包括丹皮酚和芍藥苷。該藥物具有抗腫瘤、抗心律失常、增強(qiáng)免疫力和保護(hù)腦組織缺血的作用[3]。且牡丹皮及所含牡丹酚及其糖苷類成分具有較強(qiáng)的抑菌抗炎、抗腫瘤、抗心律失常、降糖、激活機(jī)體免疫系統(tǒng)及保護(hù)心血管等多種作用[4]。中藥桂枝是樟科植物肉桂的干燥嫩枝，主要分布于我國廣西、廣東、云南等地。性溫，味辛、甘，歸心、肺、膀胱經(jīng)，發(fā)汗解肌，溫通經(jīng)脈，通陽化氣，歸屬于解表散寒類藥物，是最多配伍使用的中藥之一[5]。桂枝辛溫，辛散風(fēng)寒，溫通經(jīng)絡(luò)，入心經(jīng)走血分，通達(dá)四末[6]。中草藥產(chǎn)業(yè)是我國為數(shù)不多的具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)業(yè)，也是我國在國際市場競爭中具有比較優(yōu)勢的產(chǎn)業(yè)[7]。

選擇山楂、牡丹皮、桂枝3種中草藥作為研究對象，本研究把中草藥燃燒熱、熱重分析、脂肪含量和灰分、粗纖維含量微量元素等指標(biāo)建立3種中草藥的多指標(biāo)綜合評價(jià)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地科學(xué)依據(jù)。

1 實(shí) 驗(yàn)

1.1 材料與儀器

選擇山楂、牡丹皮、桂枝3種中草藥作為分析樣本，樣品均用研缽研細(xì)并過40目藥典篩。山楂(拉丁文學(xué)名：CrataeguspinnatifidaBungeHawthorn，英文名：Hawthorn，產(chǎn)地：廣西市靖西市，生產(chǎn)日期：2020年5月)，牡丹皮(拉丁文學(xué)名：PaeoniasuffruticosaAndr，英文名：Paony bark，產(chǎn)地：廣西來賓象州縣，生產(chǎn)日期：2020年5月)，桂枝(拉丁文學(xué)名：CassiaTwig，英文名CassiaTwig，產(chǎn)地：廣西來賓興賓區(qū)，生產(chǎn)日期：2020年5月)。

HR-15BH系列燃燒熱測定實(shí)驗(yàn)裝置、點(diǎn)火絲(鎳鉻絲)、壓片機(jī)，湖南長沙長興高教儀器設(shè)備開發(fā)有限公司；FW135型粉碎機(jī)，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(xué)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(dòng)纖維測定儀，濟(jì)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(xué)儀器有限公司；SX-4-10P馬弗爐，天津市泰斯特儀器有限公司；iCAP 7200 SERIES ICP-OES光譜儀，美國Thermo scientific。

苯甲酸(分析純)，天津市科密歐化學(xué)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；硝酸(優(yōu)級純)、鹽酸(分析純)、過氧化氫(分析純)，西隴科學(xué)股份有限公司；多元素標(biāo)準(zhǔn)液，國家有色金屬及電子材料分析測試中心。

1.2 各指標(biāo)測定方法

中草藥燃燒熱的測定利用氧彈量熱計(jì)測定，參閱文獻(xiàn)[8]；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(shí)間關(guān)系的技術(shù)，熱重測定參閱文獻(xiàn)[9]；脂肪測定參照《GB5009.6-2016食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中脂肪的測定》方法測定[10]；灰分的測定參照《GB5009.4-2016食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中灰分的測定》方法測定[11-12]；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[13]；微量元素測定參考文獻(xiàn)[14]每個(gè)樣品重復(fù)三次試驗(yàn)(n=3，CV<5%)。

1.3 多指標(biāo)綜合評價(jià)方法

構(gòu)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(biāo)的綜合評價(jià)體系。

2 結(jié)果與討論

2.1 中草藥燃燒熱的測定

(1)繪制山楂燃燒熱測定曲線，重復(fù)三次試驗(yàn)，見圖1雷諾溫度ΔT曲線圖。

Δm山楂1Qv=W卡ΔT-Q點(diǎn)火絲Δm點(diǎn)火絲-Q膠囊Δm膠囊

Δm山楂1=0.103 2 g，Δm點(diǎn)火絲=0.016 5 g，Q點(diǎn)火絲=1 400.800 0 J/g，Δm膠囊=0.099 8 g，W卡=13 688.441 7 J/℃，ΔT為0.206 ℃，Q膠囊=21 888.411 7 J/g，由公式求得Qv山楂1= 5 932.580 6 J/g。

圖1 山楂雷諾溫度ΔT曲線圖Fig.1 Reynolds temperature ΔT curve of Crataegus pinnatifida Bunge Hawthorn

(2)同理，測定牡丹皮、桂枝燃燒熱，重復(fù)三次試驗(yàn)。

山楂、牡丹皮、桂枝3種中草藥燃燒熱見表1。由表1知，3種中草藥燃燒熱大小順序?yàn)椋耗档て?桂枝>山楂。3種中草藥燃燒熱在6 241.131 0～18 781.861 5 J/g之間，CV<5%，其中牡丹皮燃燒熱18 781.861 5 J/g，能量最高，山楂、桂枝的燃燒熱分別為6 241.131 0和6 541.803 6 J/g，能量相對較小。

表1 中草藥燃燒熱 (n=3)Table 1 Combustion heat of Chinese herbal medicines

2.2 熱重分析

2.2.1 熱重分析

(1)山楂熱重分析

山楂的熱重見圖2和熱重分析數(shù)據(jù)見表2。由圖2可以看出，山楂樣品在溫度達(dá)到46.6 ℃時(shí)開始失重，是山楂水分的失重，損失率為11.75%；溫度達(dá)到111.2 ℃，樣品進(jìn)入分解的第二階段，試樣開始出現(xiàn)淀粉、蛋白質(zhì)的損失，溫度達(dá)到423.9 ℃，損失率為58.19%；試樣再進(jìn)一步分解，剩余樣品質(zhì)量為8.90%。

圖2 山楂熱重(TG)曲線、微商熱重(DTG)曲線、 熱差分析(DTA)曲線Fig.2 Thermogravimetric (TG)，derivative thermogravimetric (DTG)curves of maizemeal，differential thermal analysis (DTA )curves of Hawthorn

山楂DTG曲線呈現(xiàn)出兩個(gè)峰形，峰形的拐點(diǎn)分別為91.4 ℃、317.2 ℃。另外，DTA曲線有一個(gè)放熱峰，峰值為102.7 ℃，溫度范圍為54.1～142.4 ℃，峰面積為448.7 J/g。

(2)牡丹皮熱重分析

牡丹皮的熱重見圖3和熱重分析數(shù)據(jù)見表3。由圖3可以看出，牡丹皮樣品在溫度達(dá)到72.5 ℃時(shí)開始失重，是牡丹皮水分的失重，損失率為3.72%；溫度達(dá)到134.2 ℃，樣品進(jìn)入分解的第二階段，試樣開始出現(xiàn)淀粉、蛋白質(zhì)的損失，溫度達(dá)到387.5 ℃，損失率為53.64%；試樣再進(jìn)一步分解，剩余樣品質(zhì)量為31.34%。

牡丹皮DTG曲線呈現(xiàn)出兩個(gè)峰形，峰形的拐點(diǎn)分別為99.4 ℃、321.6 ℃。另外，DTA曲線有一個(gè)放熱峰，峰值為114.0 ℃，溫度范圍為72.1～159.2 ℃，峰面積為192.1 J/g。

圖3 牡丹皮熱重(TG)曲線、微商熱重(DTG)曲線、 熱差分析(DTA)曲線Fig.3 Thermogravimetric (TG)，derivative thermogravimetric (DTG)curves of maizemeal，differential thermal analysis DTA curves of Paony bark

表3 牡丹皮熱重分析表Table 3 Thermogravimetric analysis of paony bark

(3)桂枝熱重分析

桂枝的熱重見圖4和熱重分析數(shù)據(jù)見表4。由圖4可以看出，桂枝樣品在溫度達(dá)到43.0 ℃時(shí)開始失重，是桂枝水分的失重，損失率為7.09%；溫度達(dá)到106.0 ℃，樣品進(jìn)入分解的第二階段，試樣開始出現(xiàn)淀粉、蛋白質(zhì)的損失，溫度達(dá)到405.9 ℃，損失率為61.32；試樣再進(jìn)一步分解，剩余樣品質(zhì)量為16.24%。

桂枝DTG曲線呈現(xiàn)出兩個(gè)峰形，峰形的拐點(diǎn)分別為83.9 ℃、354.1 ℃。另外，DTA曲線有一個(gè)放熱峰，峰值為101.3 ℃，溫度范圍為69.6～134.0 ℃，峰面積為133.6 J/g。

圖4 桂枝熱重(TG)曲線、微商熱重(DTG)曲線、 熱差分析(DTA)曲線Fig.4 Thermogravimetric (TG)，derivative thermogravimetric (DTG)curves of maizemeal，differential thermal analysis (DTA)curves of CassiaTwig

表4 桂枝熱重分析表Table 4 Thermogravimetric analysis of CassiaTwig

2.2.2 3種中草藥燃燒穩(wěn)定性分析

根據(jù)山楂、牡丹皮、桂枝3種中草藥燃燒性參數(shù)數(shù)據(jù)構(gòu)建燃燒熱多指標(biāo)評價(jià)體系。熱重則是通過熱重分析儀研究中草藥顆粒在不同升溫速率中的燃燒特性指數(shù)，判斷食品的燃燒穩(wěn)定性。本課題根據(jù)灰色模式識(shí)別的方法[15]。采用EXCEL計(jì)算，山楂、牡丹皮、桂枝3種中草藥F值分別為0.552 8、0.317 6、0.466 3，3種中草藥燃燒穩(wěn)定性排序?yàn)椋荷介?桂枝>牡丹皮。

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(jié)果

3種中草藥脂肪、灰分、粗纖維含量測定結(jié)果見表5。

表5 3種中草藥脂肪、灰分、粗纖維含量測定結(jié)果(n=3，CV<0.20%)Table 5 Determination of fat，ash and crude fiber content in 3 Chinese herbal medicines (n=3)

2.3.2 脂肪、灰分、粗纖維的結(jié)果分析

由表5知，山楂、牡丹皮、桂枝3種中草藥脂肪含量(%)大小順序?yàn)椋荷介?桂枝>牡丹皮?；曳趾看笮№樞?yàn)椋耗档て?桂枝>山楂。粗纖維含量大小順序?yàn)椋耗档て?山楂>桂枝。

2.4 微量元素測定結(jié)果

3種中草藥微量元素的測定結(jié)果分析如表6。由表6可知，Al：山楂>牡丹皮>桂枝；Ba：桂枝>牡丹皮>山楂；Cd：桂枝>山楂>牡丹皮；Co：山楂>牡丹皮>桂枝；Cr：牡丹皮>桂枝>山楂；Cu：桂枝>牡丹皮>山楂；Fe：山楂>桂枝>牡丹皮；Mg：牡丹皮>桂枝>山楂；Mn：桂枝>山楂>牡丹皮。

表6 3種中草藥微量元素的測定結(jié)果分析Table 6 Determination of trace elements in 3 Chinese herbal medicines

2.5 構(gòu)建中草藥多指標(biāo)綜合評價(jià)體系

根據(jù)山楂、牡丹皮、桂枝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?cái)?shù)據(jù)構(gòu)建多指標(biāo)評價(jià)體系。本課題運(yùn)用文獻(xiàn)[16]方法，對3種中草藥進(jìn)行賦值，山楂、牡丹皮、桂枝3種中草藥F值為0.308 8、0.647 0、0.340 4。山楂、牡丹皮、桂枝3種中草藥多指標(biāo)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、微量元素的綜合評價(jià)多指標(biāo)排序?yàn)椋耗档て?桂枝>山楂。

3 結(jié) 論

3種中草藥失重最快溫度為317.2～354.1 ℃。本研究所選山楂、牡丹皮、桂枝3種中草藥多指標(biāo)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、微量元素多指標(biāo)的綜合評價(jià)如下：牡丹皮>桂枝>山楂。本研究對中草藥的多指標(biāo)測定與綜合評價(jià)具有重要的理論意義和實(shí)踐意義，可為中草藥的質(zhì)量及分類研究提供科學(xué)依據(jù)和研究意義。