没药热解特性与炮制相关性研究＊

周 宜，邓蓝冰，宁晨旭，王 勃，吕辰子，孙劲松，周游宇，孟祥龙＊＊

（1. 山西中医药大学中药与食品工程学院 晋中 030619；2. 湖南中医药大学第二附属医院 长沙 410005）

没药（Myrrha）为橄榄科植物地丁树Commiphora myrrhaEngl.或哈地丁树Commiphora molmolEng.的干燥树脂，分为天然没药和胶质没药[1-4]。主要分布在索马里、埃塞俄比亚和阿拉伯半岛南部等热带和亚热带地区[5]。没药始载于宋《开宝本草》，为常用中药之一，具有行气活血、消肿定痛的功效，用于治疗痈疽肿痛、损伤淤血、经闭癥血、经闭癥瘕、胸腹诸痛，外用可敛疮生肌[6]。没药炮制历代有黄连制、竹叶制、人乳制、香附制、麦麸制、水煮、酒制、醋炙、炒制等十几种方法，现在各地中药炮制规范中收载的炮制方法大多是醋炙法和清炒法[7-10]。2015 版《中华人民共和国药典》收录没药醋炙炮制方法[11]。

热分析技术，是指在程序温度下测量物质的物理性质与温度或时间关系的一类技术[12]。近年来，该技术在中药研究领域得到逐步应用，主要包括中药化学成分热分析、热分解、热稳定性研究、不同产地中药的鉴别、近缘类中药的鉴别等方面[13-20]。本研究集山西中医药大学及湖南中医药大学第二附属医院中药炮制研究人员智力互补，依托山西中医药大学科技创新能力培育计划及湖南省中医药管理局一般课题项目，针对没药炮制的科学内涵构建进行深入探究；本实验以市售没药为研究对象，运用热重法分析不同品质的没药及其炮制品（清炒品、醋炙品）的热解燃烧特性，其中以生品运用热分析仪在所得文火炮制的温度下恒温一定时间来模拟没药清炒的炮制工艺，以没药醋拌制品在同样的温度下恒温一定时间来模拟没药醋制的炮制工艺，并结合常见动力学模型，以期建立用于鉴别优质没药的燃烧热解特征参数，量化清炒、醋炙炮制工艺，以期完善传统炮制理论，阐释没药清炒和醋炙科学内涵。

表1 没药样品编号、购买地、等级及感官评价表

1 仪器与试药

NETZSCH STA-449F5 型同步热分析仪（德国耐驰公司）；东湖9o米醋（山西老陈醋集团有限公司）；95%乙醇（分析纯，天津市北辰方正试剂厂）；氢氧化钠（粒）（分析纯，天津市北辰方正试剂厂）；乙酸乙酯（分析纯，天津市天力化学试剂有限公司）；冰乙酸（分析纯，天津市天力化学试剂有限公司）；天然没药对照药材（成都普菲德生物技术有限公司）；没药（Myrrha）为橄榄科植物地丁树Commiphora myrrhaEngl.或哈地丁树Commiphora molmolEng.的干燥树脂，依照《中华人民共和国药典》（2015版）、《中药鉴定学》及《中药材商品规格登记标准汇编》的相关规定对其进行品质等级鉴定，分别标记为S1～S19；另取没药中所黏附的木屑及砂土混合作为没药杂质样品，标记为S20～S21，详见表1。

2 方法

没药配比物（醋）品的制备：取优质没药（S2）细粉适量，分别与米醋按100：10、100：15、100：20比例拌匀制备成没药配比物（醋）品，阴干，备用，分别标记为

S22、S23、S24。

没药挥发油的提取及挥发油醋配比物的制备[11]：取优质没药（S2）细粉，照《中华人民共和国药典（2015年版）》的附录挥发油测定法甲法进行提取，标记为S25。与米醋按100：10、100：15、100：20 比例拌匀，制备成没药挥发油醋配比物，标记为S26、S27、S28。

没药总酸的提取及总酸醋配比物的制备[21]：称取10.00 g 优质没药（S2）细粉置烧瓶中，加入300 mL95%乙醇85℃水浴回流两个小时，过滤，滤液挥干乙醇后用pH 12～13 的NaOH 溶液超声4 次，每次20 mL，每次20 min，合并滤液，再用10 mL 乙酸乙酯萃取两次，调pH 3～4，抽滤，用蒸馏水洗至中性，滤纸60℃烘干，将烘干滤纸放入50 mL 烧杯中，用20 mL 冰乙酸超声溶解20 分钟，移至25 mL 容量瓶中，用冰乙酸定容，摇匀，经减压干燥，制备出总酸固体粉末。标记为S29。与米醋按原药材100∶10、100∶15、100∶20比例拌匀制备成没药总酸醋配比物，标记为S30、S31、S32。

2.1 实验条件

热重试验（TG-DTG）[22-24]：模拟空气（N2-O2=4:1）为载气，流量为50 mL·min-1的恒定流速通入。分别取试样为（30±5）mg 的各种药材置于坩埚，在模拟空气的气氛下对其进行热分析，程序升温实验升温速率为10℃·min-1，从室温升温至600℃；恒温干燥实验升温速率为20℃·min-1，从室温升温至3.1 项下所量化的燃烧热解的起始温度，并恒温20min。

2.2 数据处理

恒温动力学计算应用Page模型，相关公式如下：

其中MR = (M-Me)/(M0-Me)，M、M0、Me 分别为任意时间、起始时间、终止时间的质量，t为时间(单位为min），k和n为动力学参数。

本实验热分析计算采用Orign 8.0 进行数据处理及计算。

3 结果

3.1 没药品质鉴别燃烧热解特性及杂质热解燃烧特性分析

不同品质等级的没药及其杂质的热解燃烧特性曲线（TG-DTG）、杂质热解燃烧特性曲线（TG-DTG）见图1。没药的热解燃烧特性可分为三个阶段，即干燥阶段、热解燃烧阶段和炭化燃烧阶段[25-26]。就对照药材及“优”质没药热解燃烧特性（S1～S3）而言，干燥阶段起止于室温至145.17℃± 2.72℃，并于76.95℃±4.74℃出现强度为（0.70±0.02）%·min-1的热失重速率峰极大值，可归结为水分及其他成分的热解。于145.17℃±2.72℃至450.15℃±7.57℃为没药药材的热解燃烧阶段，在此阶段热失重速率极大值出现于286.2℃± 10.32℃。炭化燃烧阶段起止于450.15℃±7.57℃至573.00℃±0.56℃，并于516.35±10.25出现强度为（4.62 ± 1.33）%·min-1的热失重速率峰极值。与优质没药以及对照药材的燃烧热解特性相比，品质为良（S4～S9）、中（S10～S15）、差（S16～S19）的没药样品也符合上述主要热解燃烧特性，但热解燃烧特性又各具特点，且以炭化燃烧阶段最为突出，三种品质规格没药炭化燃烧阶段起止温度较为相近，但热失重速率极值出现差异较大，如“良”品没药于470.27℃± 6.20℃出现强度为（4.27±0.34）%·min-1的热失重速率极值，“中”品没药于451.07℃± 5.95℃出现强度为（5.00 ±0.68）%·min-1的 热 失 重速 率 极 值，“差”品 没药 于424.48℃±12.21℃出现强度为（5.28±0.75）%·min-1的热失重速率极值。对比四个等级的没药及杂质燃烧热解特性可知，炭化阶段热失重速率极值出现温度随品质降低而向低温方向移动。根据杂质（S20、S21）的燃烧热解特性可知，杂质于419.05℃±11.53℃出现强度为（6.40±0.98）%·min-1的热失重速率极值，推知S2于403.8℃处、S4 于406.3℃处、S9 于422.8℃处、S15 于418.8℃处出现热失重速率峰可能与所含杂质有关。

3.2 没药挥发油及总酸提取物燃烧热解特性分析

没药挥发油TG-DTG 曲线和总酸TG-DTG 曲线见图1K和图1L。

对比挥发油（S25）的燃烧热解特性可知，挥发油TG-DTG 曲线于225.8℃出现强度为15.49%·min-1的热解燃烧阶段热失重速率峰。在传统文火炮制下，没药中挥发油含量较少，在整体热解燃烧特性中表现不显著。对比总酸（S29）的燃烧热解特性可知，总酸TGDTG 曲线于274.7℃出现的强度为2.71%·min-1的热解燃烧阶段热失重速率峰。与优质没药于286.20℃±10.32℃的主要热失重速率峰对比可知总酸的反应早于药材本身活性温度。

综上，本品常以文火炮制制得，炮制品（醋炙没药、清炒没药），依照没药燃烧热解特性，量化本品文火炮制的具体温度为本品燃烧热解的起始温度（145.17℃±2.72℃）。

3.3 没药及没药挥发油醋配比物、总酸醋配比物燃烧热解特性分析

没药醋配比物燃烧热解亦遵循没药燃烧热解特性，见图2A 和图2B。另模拟没药醋炙品于恒温150℃条件下TG-DTG曲线见图2C和图2D。

图1 没药及其配比物的燃烧热解特性曲线（DTG-TG）

就程序升温实验而言，炮制辅料米醋对没药燃烧热解特性的影响主要体现在对主要燃烧热解阶段肩峰强度的影响，且影响程度与米醋加入量的成正比。如没药10%醋配比物（S22）、15%醋配比物（S23）、20%醋配比物（S24）分别于240.8℃、246.8℃、265.3℃出现强度为4.56%·min-1、4.53%·min-1、3.14%·min-1的热失重速率极值。

对比图2E 和图2F，图2G 和图2H，没药挥发油10%醋配比物（S26）、15%醋配比物（S27）、20%醋配比物（S28）分别于105.1℃、110.8℃、113.0℃出现强度为19.66%·min-1、21.63%·min-1、21.89%·min-1的主要热解燃烧速率峰，均比生品挥发油的主要热解燃烧速率峰所需温度低且峰强度增大。由此可知，米醋加入使挥发油热解温度提前并增加了挥发油含量的失去。

对比图2I 和图2J，图2K 和图2L，可知总酸于210.33℃± 4.36℃出现因米醋的加入而呈现的燃烧热解速率峰，而对总酸燃烧热解特征峰而言，没药总酸10%醋配比物（S30）、15%醋配比物（S31）、20%醋配比物（S32）分别于299.5℃、308.0℃、303.3℃出现强度为1.72%·min-1、1.69%·min-1、1.42%·min-1的主要热解燃烧速率峰，强度均低于总酸（S29）对应的热解燃烧速率峰强度（2.83%·min-1），由此可知，米醋的加入降低了总酸含量的热解速率，其影响程度与米醋加入量成正比。而对总酸的消耗程度、时间影响不大。

图2 没药及其配比物恒温热解燃烧特性曲线（DTG-TG）

对比优质没药与没药配比物（醋品）于恒温条件下TG-DTG 曲线可知，比例为100:20 为最佳醋配比，对比S26、S27 和S28 于恒温条件下的最大热失重速率可知，S27 ≥S28 ＞S26；但与S27 同样醋配比的总酸醋配比物S31 的热失重速率极值较大，说明与100∶15的醋配相比，100∶20 的总酸醋配比物（S32）能够有效降低炮制过程中总酸的消耗量。故通过对比S27 与S28，S30与S32的恒温热解特性，得出最佳的炮制时间为12.37±1.60min，即炮制温度达到145.17℃±2.72℃后加热5.67± 0.98min 为没药最佳炮制方式。此温度及时间下，药材除去水分及部分挥发油，而总酸消耗较少，不影响没药主要药用有效部位。

图3 没药恒温干燥动力学研究曲线

3.4 没药恒温干燥动力学研究

中药文火炮制的过程，可近似为生物质的低温干燥过程，Page 模型是生物质干燥学中应用最广泛的模型[27]，然而中药材作为特殊意义的生物质[28]，其文火炮制过程中的干燥动力学[29]研究文献相关的报道较少。本实验组在前期探讨中药材燃烧热解动力学基础上，初步探讨中药材文火炮制中page 模型在中药材干燥应用的可行性。依照2.2 项下相关公式进行计算，没药热解干燥品与醋配比物MR 曲线见图3A 至图3H，而没药清制品与醋配比物干燥动力学拟合曲线见图3I和图3J，相关系数见表2与表3。虽不同样品线性区间不同，然依照相关参数R2可知各样品都呈现良好的线性关系，原药材R2范围为0.887±0.051，醋炙品R2范围为0.929±0.019，据此推知，page 模型可作为中药材文火炮制的重要参照模型，可作为实验结果机理验证的方式。

4 结论

表2 没药热解干燥品拟合曲线相关系数及动力学参数

表3 没药醋配比物拟合曲线相关系数及动力学参数

本研究运用热分析技术建立了用于鉴别优质没药的燃烧热解特征参数；探究本品文火炮制（清炒、醋炙）的火力和火候为炮制温度达到145.17℃±2.72℃后，加热5.67 ± 0.98 min 为没药最佳炮制方式；辅料米醋的加入使挥发油易于失去，总酸得以保留；应用Page 模型解释炮制工艺的可行性，以期完善传统炮制理论，阐述没药生炒和醋炙科学内涵，为其他树脂类药材的质量评价及炮制提供参考和借鉴。