根及根茎类中药汤剂相对密度监测在中药煎煮质量评价中的应用*

周从辉，陈洪燕，朱田密，孙婉瑾，闫斌，陈树和，黄正德，李学林

(1.湖北省中医院药事部，武汉 430061；2.湖北省中医药研究院中药研究所，武汉 430074；3.河南中医药大学第一附属医院药学部，郑州 450000)

中药汤剂已有几千年的应用历史，是应用广泛的中药传统剂型，其煎煮质量受到煎煮时间、火候、加水量、煎煮次数以及特殊煎煮方法等多种因素的影响[1-2]。目前，中药汤剂的煎煮主要遵循2009年版《医疗机构中药煎药室管理规范》，但中药饮片种类繁多，对于中药饮片煎煮质量仍然没有明确的标准，随着现代中药煎煮机的使用，中药饮片煎煮逐渐智能化、系统化[3-4]，因此，建立中药汤剂的质量控制标准十分必要。

笔者在本实验对部分根及根茎类中药进行初步探索性研究，测定常用中药汤剂煎煮的关键参数，建立单味中药汤剂相对密度对出膏率的线性关系，逐步推导预测中药复方汤剂相对密度区间，以促进相对密度监测在中药煎煮质量评价中的应用，对中药汤剂煎煮智能化、现代化的质量控制研究具有重要意义。

1 仪器与试药

1.1仪器 AU-120L型高精度密度测定仪(杭州金迈仪器有限公司)；DHG-9146A型鼓风干燥箱(上海习仁科学仪器有限公司)；ME204E型万分之一电子天平(瑞士梅特勒-托利多公司，感量：0.1 mg)；ZNHW智能恒温电热套(天津工兴实验室仪器有限公司)；YP20002百分之一电子天平(上海佑科仪器仪表有限公司，感量：0.01 g)。

1.2试药 人参、黄芪、白术、甘草等37种根及根茎类中药饮片，分别购自安徽普仁中药饮片有限公司、亳州沪谯中药饮片有限公司和安徽人民中药饮片有限公司，每种中药饮片3批，中药饮片质量均符合2015年版《中华人民共和国药典》标准或《安徽省中药饮片炮制规范》的标准。本实验所用全部批号的饮片由湖北省中医院药事部陈树和主任药师鉴定，均为正品。实验用水为自来水。

2 方法与结果

通过测定37种根及根茎类中药煎煮的吸水率、得液量、水煎液的相对密度和出膏率，以出膏率对相对密度进行线性回归，结合置信区间(α=0.05水平)建立相对密度预测的数学模型，选取具有代表性的根及根茎类中药混合煎煮验证该数学模型，并通过该数学模型评价相对密度监测在中药煎煮质量控制中的可行性。

2.1测定单味饮片煎煮的吸水率 选取根及根茎类中药饮片人参、黄芪、白术、甘草等37味(共111批)，每味中药饮片称取50 g，置于1 000 mL圆底烧瓶，按照根及根茎类中药饮片煎煮要求，一煎加水量为饮片重量的7倍，二煎加水量为饮片重量的6倍，浸泡30 min，在智能恒温电热套中回流煎煮，一般中药饮片一煎30 min，二煎20 min；滋补类中药饮片一煎60 min，二煎40 min。滤过，测量滤液体积，分别计算一煎和二煎吸水率。

2.2测定单味饮片汤剂煎煮的得液量、相对密度、出膏率 中药煎煮汤剂的每日服用剂量以500 mL(分2次服用，每次250 mL)计算，即要求一煎和二煎得液量均为250 mL，根据中药饮片吸水率数据补加对应的水量，合并两次煎液，(80±1) ℃测定得液量的体积和相对密度。(80±1) ℃再精密量取汤剂25 mL，置已干燥至恒重的蒸发皿中，水浴蒸干，置烘箱中105 ℃干燥3 h，精密称重，计算中药饮片出膏率。

2.3相对密度的校正 测定不同中药饮片汤剂煎煮相对密度的过程中，实际得液量与理论量可能稍有差异，为减少其对测定相对密度的影响，需将得液量体积统一校正为500 mL，校正相对密度的计算公式：校正的相对密度=[得液量×相对密度-(得液量-500)×1]/500。

式中得液量、相对密度为实际测定值，500为校正的得液量体积，1为(80±1) ℃时密度测定仪测定的水的相对密度。

37种根及根茎类中药煎煮实验测得的煎煮吸水率(一煎和二煎)、得液量、相对密度、出膏率结果见表1。

结果表明，不同厂家批次的中药饮片，由于药材产地来源、性状、含水量的差异，吸水率有一定波动。中药煎煮得液量RSD<5%，说明上述中药吸水率具有一定的重复性和参考价值。

2.4建立预测相对密度区间范围的数学模型

2.4.1建立校正的相对密度对出膏率的线性回归方程 按最小二乘法求得表1中校正的相对密度(Y)对出膏率(X，%)的线性回归方程为：Y=3.314 9×10-4X+0.999 7。回归系数b=3.314 9×10-4，截距a=0.999 7，r=0.960 1，线性范围为10.85%～69.60%。

2.4.2线性回归方程的假设检验 为检验线性回归方程回归系数是否存在β≠0，采用SPSS25版(IBM SPSS statistics 25版)软件对相对密度进行方差分析，分析结果见表2。根据临界值表得P<0.05，按α=0.05水准，接受回归系数β≠0，即认为相对密度与出膏率之间线性关系显著，总体线性回归方程成立。

2.4.3建立根及根茎类复方汤剂煎煮相对密度预测区间的数学模型 结合相对密度对出膏率的线性回归方程，理论上该方程也适合根及根茎类中药混合(类似复方的煎煮方法，下称“复”)煎煮。X为复方煎煮后的出膏率，即每种饮片的出膏重量之和除以饮片的总取样量，从而进一步求得Y复的计算方程为：

式中Y复为中药复方煎煮后相对密度，X1、X2…Xn代表不同中药饮片出膏率，W1、W2…Wn代表不同饮片取样量。

回归分析的主要目的是根据所建立的回归方程，

表1 37种根及根茎类中药煎煮实验结果

序号饮片名称一煎吸水率二煎吸水率%得液量/mL校正的相对密度出膏率/%1人参262.7±30.016.7±3.1494.7±17.21.016 6±0.000 449.27±1.922红参222.0±3.524.0±2.0502.3±3.21.017 4±0.000 449.53±0.253西洋参255.3±5.021.3±4.6512.0±7.91.017 4±0.000 551.04±0.354大黄212.7±25.262.7±11.4508.3±14.61.007 3±0.001 723.53±4.165淡附片169.3±4.220.7±3.1510.0±1.71.015 2±0.000 929.23±2.176制川乌203.3±32.535.3±9.9511.7±2.11.009 3±0.001 524.35±3.727制草乌293.9±74.142.7±3.1506.7±6.11.005 0±0.006 514.31±16.568徐长卿180.0±2.016.0±4.0502.3±2.51.007 3±0.000 721.53±1.839党参287.0±55.835.0±15.4500.0±0.01.015 2±0.003 355.76±7.4610太子参144.0±14.419.3±1.2504.7±0.61.008 8±0.000 925.86±2.8011黄芪182.2±13.610.7±5.7500.0±0.01.015 5±0.005 537.30±6.0412炙黄芪153.3±12.228.0±2.0504.7±3.21.012 5±0.002 241.26±5.6813白术135.3±11.029.3±8.1506.0±2.01.017 4±0.001 353.25±2.6614麸炒白术131.3±14.030.0±10.1500.0±0.01.017 7±0.002 054.41±1.2515山药192.2±18.097.3±20.2500.0±0.01.003 0±0.000 610.85±2.6316麸炒山药183.3±20.899.3±19.0506.7±2.91.000 1±0.000 111.28±3.6017甘草185.0±24.349.5±7.6500.0±0.01.007 9±0.001 830.62±2.1018炙甘草125.3±5.021.3±6.1507.0±1.71.010 3±0.001 736.76±3.7419盐巴戟天212.7±8.335.3±5.0506.0±3.61.014 8±0.003 948.35±10.0620仙茅231.3±7.657.3±13.0501.7±9.51.005 9±0.000 618.61±1.6021续断232.7±18.128.0±2.0503.3±0.61.014 0±0.002 746.16±5.5622当归252.4±24.241.5±13.1506.3±8.41.017 3±0.000 357.07±1.2923熟地黄180.0±19.749.3±4.2508.0±2.01.022 3±0.000 769.60±1.3124何首乌110.7±18.645.3±5.0500.7±8.61.005 1±0.000 618.24±2.3925制何首乌127.3±16.242.7±1.2511.3±4.01.008 1±0.002 121.09±5.9526白芍147.3±6.121.3±2.3507.7±3.51.006 5±0.001 522.23±4.5727炒白芍151.3±8.121.3±2.3510.0±1.01.008 4±0.002 024.22±3.4728北沙参288.0±25.522.0±3.5507.3±9.01.009 2±0.001 134.92±3.0029南沙参343.3±16.256.0±5.3494.7±2.51.008 9±0.000 832.37±0.8130麦冬162.7±11.020.7±1.2505.3±4.21.016 1±0.000 747.62±1.0731天冬328.7±73.360.0±17.3498.7±6.01.021 3±0.000 463.17±3.9532玉竹210.0±34.721.3±2.3498.7±5.51.021 4±0.000 761.27±3.4133酒黄精157.3±29.138.0±7.2509.3±2.11.020 8±0.001 064.35±1.8234羌活226.7±39.328.0±4.0510.0±3.51.006 7±0.000 821.71±1.3835防风252.0±47.038.7±14.2511.7±8.01.007 2±0.000 522.83±1.7236白芷198.7±21.442.0±3.5503.7±3.21.006 0±0.001 119.48±1.2137藁本203.3±20.824.0±3.5503.0±3.01.007 0±0.001 723.42±4.67

表2 线性回归方程回归系数方差分析结果

Tab.2 Results of Variance Analysis of Regression Coefficient of Linear Regression Equation

模型平方和自由度均方F显著性回归0.001 110.001 1409.770.000 0残差0.000 1350.000 0总计0.001 236

用给定的出膏率预测相对密度。如果对于出膏率的一个给定值X0，求出其相对密度的一个预测值Y0，就是点估计。在点估计的基础上，可以求出相对密度的一个估计区间[5]。估计区间有2种类型：平均值置信区间和个别值预测区间。根据相对密度与出膏率的估计回归方程求出一定出膏率对应的相对密度平均值的估计区间，这个区间就是置信区间。式中计算得出的Y复值为中药汤剂煎煮相对密度的预测值，与实际生产中测定的相对密度不可能完全一致，有一个变化区间。参照线性回归模型的置信区间与预测区间应用分析[6]，一般来说，不能期望相对密度点估计值Y0精确地等于实测值E(Y0)，因此要用Y0推断E(Y0)的区间。根据参数估计的原理，相对密度平均值的置信区间等于相对密度点估计值±估计误差，即Y0±tα/2(v)·Sy。tα/2(v)·Sy是由所要求的置信水平的分位数值和点估计量的标准误差构成的。通过研究复方汤剂相对密度的变化预测区间方法，从而对Y预区间进行预测，进一步评价汤剂的煎煮质量。

Y预=Y复±tα/2(v)·Sy(2)

在本实验中，n=37，当α=0.05，v=35，查t界值表，t0.05/2，(35)=2.028，

此即为确定组方的中药复方，在中药汤剂每日处方量的得液量为500 mL、测定温度为(80±1)℃条件下，相对密度95%区间预测范围的数学模型，通过监测实际相对密度是否在数学模型的预测范围内，进一步评价中药汤剂煎煮质量。

2.5数学模型的验证 用上述数学模型预测相对密度，验证分两个部分(95%置信区间)，一是对单味中药煎煮相对密度区间预测的验证，用已进行的单味中药煎煮实验数据进行验证；二是对根及根茎类中药复方混合煎煮的相对密度进行验证。

2.5.1单味根及根茎类中药煎煮数据的验证 结合已进行的单味中药煎煮实验数据，选取中药煎煮的相对密度、出膏率数据进行验证，验证实验测定的相对密度经校正后在数学模型预测的95%置信区间范围内，验证结果见表3。

结果表明，上述37味中药饮片(111批)中有107批相对密度值在预测值范围之内，占本实验饮片总量的96.4%，有2个品种(淡附片、黄芪)4批(占比3.6%)，由于产地来源、性状等因素影响，不在数学模型95%置信区间预测范围之内，初步表明该模型适用于单味中药煎煮相对密度区间预测。

表3 37种根及根茎类中药汤剂相对密度数学模型验证结果

Tab.3 Verification results of the relative density mathematical model of 37 kinds of root and rhizome TCM decoction

序号饮片名称出膏率/%校正相对密度123相对密度预测区间(95%)1人参49.271.016 81.017 51.017 11.016 0±0.003 22红参49.531.017 51.016 81.017 21.016 1±0.003 23西洋参51.041.017 51.016 61.016 81.016 6±0.003 24大黄23.531.006 31.009 11.006 11.007 5±0.003 25淡附片29.231.015 6①1.013 8①1.015 2①1.009 4±0.003 16制川乌24.351.007 51.009 61.010 31.007 8±0.003 27制草乌14.311.001 51.000 91.012 51.004 4±0.003 28徐长卿21.531.006 51.007 91.007 41.006 8±0.003 29党参55.761.018 91.014 41.012 41.018 2±0.003 210太子参25.861.009 61.008 81.007 91.008 3±0.003 111黄芪37.301.017 0①1.020 01.009 41.012 1±0.003 112炙黄芪41.261.012 41.014 61.010 21.013 4±0.003 113白术53.251.018 01.018 01.015 71.017 4±0.003 214麸炒白术54.411.017 31.015 91.019 91.017 7±0.003 215山药10.851.003 01.003 61.002 41.003 3±0.003 216麸炒山药11.281.000 21.000 21.000 01.003 4±0.003 217甘草30.621.009 71.007 71.006 21.009 9±0.003 118炙甘草36.761.009 61.012 11.008 91.011 9±0.003 119盐巴戟天48.351.017 21.016 51.010 11.015 7±0.003 220仙茅18.611.006 21.005 11.006 21.005 9±0.003 221续断46.161.015 81.015 21.010 81.015 0±0.003 122当归57.071.017 31.017 31.016 81.018 6±0.003 223熟地黄69.601.022 21.022 51.021 11.022 8±0.003 324何首乌18.241.005 61.005 31.004 41.005 7±0.003 225制何首乌21.091.005 91.007 91.010 01.006 7±0.003 226白芍22.231.005 31.008 11.005 71.007 1±0.003 227炒白芍24.221.006 01.009 61.009 11.007 7±0.003 228北沙参34.921.007 81.009 41.010 01.010 4±0.003 129南沙参32.371.009 61.009 21.008 11.010 4±0.003 130麦冬47.621.016 31.016 31.015 11.015 5±0.003 231天冬63.171.021 71.021 51.020 91.020 6±0.003 232玉竹61.271.021 31.020 91.022 31.020 0±0.003 233酒黄精64.351.021 51.020 21.019 61.021 0±0.003 234羌活21.711.006 01.006 31.007 51.007 3±0.003 235防风22.831.007 31.007 31.006 51.006 9±0.003 236白芷19.481.005 11.005 51.007 21.006 2±0.003 237藁本23.421.005 31.007 01.008 61.007 5±0.003 2

①不在数学模型95%置信区间预测范围之内的品种。

①Varieties not within the range predicted by 95% confidence interval of mathematical model.

2.5.2复方根及根茎类中药煎煮数学模型的验证 为验证数学模型是否适用于根及根茎类复方汤剂煎煮相对密度的预测，需进行验证实验。依据表1中根及根茎类中药使用频次与功效，选取黄芪15 g、熟地黄12 g、当归9 g、白芍10 g、甘草6 g共5种根及根茎类饮片进行复方混合煎煮验证实验，煎煮吸水率数据参照表1，加水量为吸水量(一煎或二煎)加上得液量250 mL，煎煮时间为一煎60 min、二煎40 min，分别选择不同厂家3批中药饮片，每批进行3次实验。复方汤剂理论出膏率(%)=

利用相对密度预测得数学模型计算的相对密度预测范围为1.014 5±0.003 2，验证实验结果见表4。

表4 5种根及根茎类中药组成复方汤剂相对密度数学模型验证结果

Tab.4 Verification of the mathematical model of relative density of decoction composed of five kinds of roots and rhizomes TCM

组别理论出膏率/%相对密度预测区间(95%置信限)相对密度实测值实测出膏率平均出膏率%中药复方汤剂11.015 346.29中药复方汤剂21.013 843.98中药复方汤剂31.015 344.98中药复方汤剂41.014 546.16中药复方汤剂544.511.014 5±0.003 21.014 443.5444.67中药复方汤剂61.014 544.47中药复方汤剂71.014 643.50中药复方汤剂81.014 243.56中药复方汤剂91.014 645.53

从表4可知，实测相对密度均在相对密度数学模型的预测结果范围内，表明对复方中药汤剂的煎煮过程，采用相对密度数学模型预测汤剂相对密度可信区间，具有一定准确性和参考价值，相对密度监测作为中药汤剂质量控制研究具有一定可行性。

3 讨论

目前，由于中药煎煮受药材性状、药用部位以及煎煮方法等多种因素影响，中药汤剂煎煮方法尚未形成统一标准[7-8]，在中药汤剂质量控制中，目前也暂无详细可靠方法可以参照[9]。本项目以相对密度与出膏率线性回归关系为出发点，结合现代化新型中药智能煎药机的研发与推广，将相对密度作为中药汤剂质量控制的一个检查项，对建立中药汤剂相对密度监测具有十分重要的意义。

在本实验测定单味中药煎煮项目中，大部分中药饮片得液量误差<5%，表明单味中药吸水率数据相对稳定。少数几味中药得液量误差在5%～20%，波动范围较大，可能与中药饮片产地来源多样、药材含水量差异等因素有关。另外，参考中药汤剂实际生产过程中相对密度测定温度，本研究测定相对密度温度确定为(80±1)℃，测定相对密度数据更具有生产实用参考价值。

根及根茎类中药是中药重要组成部分，其种类繁多，功效各异，包括补虚药、解表药、理气药、化痰止咳平喘药等，笔者在本验证实验中选择根及根茎类中药进行验证和5种中药组成复方进行实验验证，结果2个品种共4批可能由于中药产地来源、性状等因素影响，差异稍大，在以后生产实践中还需进一步研究完善，大部分品种相对密度验证结果基本符合数学模型预测，表明相对密度监测在中药煎煮质量评价中具有重要参考意义。