不同产地的炮制辅料土中化学元素及水溶性盐含量测定△

王小平，谢伟容，陈育青，杨丽珠，沈晓华

漳州卫生职业学院，福建 漳州 363000

土是中药常用固体辅料之一。以土为炮制辅料始于晋、唐，成于宋元，盛于明清[1]。《本草蒙鉴》载：“陈壁土制，窃真气骤补中焦。”李时珍指出：“土者，五行之主……在人则脾胃应之，故诸土入药，皆取其裨助戊已之功。”《本草从新》载：黄土有“开胃健脾，消食利湿，补中益气”之功。现代炮制理论认为，土炒能增强药物补脾止泻的功能，降低药物的刺激性，常见土炒品种如白术、当归、山药等[2]。根据传统土炒的目的，伏龙肝(灶心土)是最符合传统炮制意图的辅料，而其所含丰富化学元素可能是主要效应成分[1，3-5]。在《全国中药炮制规范》1988年版收载的全部土炒饮片中，均选用辅料伏龙肝，且各省炮制规范中辅料土选用伏龙肝约占80%[6-7]。但由于柴火灶越来越少，灶心土资源几乎枯竭，部分省炮制规范规定可以使用黄土、红土、赤石脂及红砖粉[7-8]。

实际上，土是固体炮制辅料中最特殊的一类，其不仅作为传热体，而且通过在中药饮片表面“挂土色”而与饮片一起入药，最能体现传统“药辅合一”制药理念。但是，辅料“土”的研究基础薄弱[9-11]，目前尚未知赤石脂、红土、红砖粉中内含成分是否与灶心土具有相似性。本研究通过测定不同产地的4类炮制辅料土中内含化学元素全量及其水溶性盐的含量，以期比较其中所含成分及其溶出差异，为土炒辅料选择与质量评价提供参考。

1 材料

1.1 仪器

A3AFG型原子吸收分光光度计(北京普析通用仪器有限责任公司)；K、Ca、Fe、Zn、Al、Mg、Cu、Mn、Na元素空心阴极灯(北京有色金属研究总院)；T03型智能滴定器(上海晟声自动化分析仪器有限公司)；AB265-S型电子分析天平、多参数测试仪 S400-B(瑞士梅特勒-托利多)；BSZ-2型自动双重蒸馏水器(上海博通化学科技有限公司)；KQ5200型超声波清洗器 (昆山市超声仪器有限公司)；WX-8000微波消解仪(上海屹尧仪器科技发展有限公司)。

1.2 试药

除红土、红砖、S13是作者实地采集外，其余辅料土采收自河北、广西、安徽、四川等全国不同地区，经漳州卫生职业学院陈育青副教授鉴定，S2、S3、S9为烧结的土块，S1、S4、S5、S6、S7、S8、S10为黄色土块。

赤石脂购自北京同仁堂药店。样品详细信息见表1。Al(编号：GSB04-1713-2004)标准储备液(l g·L-1，国家有色金属及电子材料分析测试中心)；K(批号：17084)、Ca(批号：15061)、Fe(批号：17113)、Zn(批号：14021)、Mg(批号：15061)、Cu(批号：17123)、Mn(批号：13051)、Na(批号：17052)标准储备液(l g·L-1，中国计量科学研究院)；30%过氧化氢溶液(西陇科学股份有限公司，批号：170101)；实验用水为重蒸馏水；浓硝酸(优级纯)；其余试剂均为分析纯。

表1 不同产地辅料土的样品信息

2 方法与结果

2.1 辅料土中K、Ca、Fe、Zn、Al、Mg、Cu、Mn、Na元素的全量测定

2.1.1配制试验溶液

2.1.1.1标准溶液的配制 量取K、Ca、Fe、Zn、Al、Mg、Cu、Mn、Na标准储备液，分别加2%硝酸配制成质量浓度分别为100.000、8.000、3.000、1.000、40.000、0.400、5.000、1.000、1.000 μg·mL-1的各元素标准储备液。

2.1.1.2供试品溶液的制备 称取各辅料土样粉末0.1 g，精密称定，分别置于微波消解罐中，加硝酸6.0 mL，盐酸2.0 mL，再加入氢氟酸2.0 mL，旋紧外盖置于微波消解仪中，依照微波消解仪工作条件(见表2)进行微波消解。待冷却至室温后，打开消解罐，置赶酸仪中120 ℃下赶酸至约0.5 mL，冷却后，转移到25.0 mL的量瓶中，用2%硝酸少量多次洗涤消化罐，合并洗液，并定容至刻度，即得。

表2 微波消解条件

2.1.2测试方法及仪器工作条件参数 采用火焰原子吸收分光光度法(FAAS) 对各批样品进行K、Ca、Fe、Zn、Al、Mg、Cu、Mn、Na的含量测定，具体仪器工作参数见表3。如样品中元素含量超过标准曲线线性范围，以2%硝酸稀释适当倍数后再进样测定。对同一试样进行3份平行试样测定，同时按同法做试剂空白试验。

表3 火焰原子吸收仪工作条件

2.1.3标准曲线的绘制 取各元素标准储备液，分别加2%硝酸配制系列标准溶液，各标准溶液质量浓度分别为K：0、20.000、40.000、80.000、100.000 μg·mL-1；Ca：0、1.000、2.000、4.000、8.000 μg·mL-1；Fe：0、0.500、1.000、2.000、3.000 μg·mL-1；Zn：0、0.100、0.200、0.500、1.000 μg·mL-1；Mg：0、0.100、0.200、0.300、0.400 μg·mL-1；Al：0、5.000、10.000、20.000、40.000 μg·mL-1；Cu：0、0.500、1.500、2.500、5.000 μg·mL-1；Mn：0、0.100、0.200、0.500、1.000 μg·mL-1；Na：0、0.100、0.200、0.500、1.000 μg·mL-1。

依次取空白溶液及K、Ca、Fe、Zn、Al、Mg、Cu、Mn、Na各系列标准溶液，按上述仪器测定条件测量吸光度值，以吸光度值为纵坐标(Y)、浓度为横坐标(X)，绘制标准曲线。各元素的标准曲线及线性范围见表4。

表4 各元素线性关系考察

2.1.4精密度试验 分别取K、Ca、Fe、Zn、Al、Mg、Cu、Mn、Na各元素标准液，按2.1.2项下仪器工作条件，连续测定6次吸光度值，RSD分别为1.04%、0.66%、0.57%、1.03%、1.84%、0.85%、0.72%、0.11%、0.62%。

2.1.5重复性试验 取辅料土S1样品6份，按2.1.1项下方法制备供试品溶液，依2.1.2项下仪器工作条件，分别测定K、Ca、Fe、Zn、Al、Mg、Cu、Mn、Na各元素含量，结果各元素RSD依次为1.73%、1.49%、1.68%、2.03%、2.06%、1.30%、1.85%、2.22%、2.18%。

2.1.6回收率试验 在已知含量的6批辅料土S1样品各0.05 g，精密称定，分别加入一定量的K、Ca、Fe、Zn、Al、Mg、Cu、Mn、Na标准溶液，按2.1.1项下方法制备供试品溶液，依法测定各元素含量，依次计算平均回收率及RSD，结果见表5。

表5 回收率试验结果(n=6)

2.2 辅料土中Si元素的测定

根据国家标准(GB/T 6730.10-2014)及相关文献方法[12-14]，采用动物胶凝聚质量法测定土样中Si含量。

2.2.1测定方法 取已粉碎过六号筛的各土样0.5 g，精密称质量，置于镍坩埚中，加数滴乙醇润湿样品，加粒状氢氧化钾4.00 g，置高温炉中，逐渐升温至700 ℃，熔融30 min，取出，稍冷。将熔块置于250 mL烧杯中，加热水20 mL，盖上表面皿，放置浸提。待反应减弱后，取出坩埚，立即向杯中加入浓盐酸20 mL，再用热水及1∶5盐酸溶液洗净坩埚，洗液并入烧杯中。将烧杯置于水浴锅中蒸至湿盐状，加浓盐酸20 mL，放置过夜。将烧杯置于70～75 ℃水浴中，缓缓加入10 mL动物胶溶液(10 g·L-1)，充分搅拌并保温10 min。取出烧杯，趁热用倾泻法以快速定量滤纸滤过于250 mL量瓶中，用热水洗涤沉淀数次，将沉淀无损移入漏斗，用热水洗涤沉淀至无氯离子存在为止。将沉淀连同滤纸一起放入已恒重的瓷坩埚中，干燥，灰化，在920 ℃灼烧1 h，取出，置干燥器中冷至室温，称量。反复灼烧直至恒重。随行空白对照试验。

依公式(1)计算Si含量：

WSi=[(m1-m2)-(m3-m4)]/m×0.467 4×K×100%

式中：m1为土样灼烧后沉淀加空坩埚质量(g)；m2为空坩埚质量(g)；m3为空白试验灼烧后沉淀加空坩埚质量(g)；m4为空白试验的空坩埚质量(g)；m为风干土样的质量(g)；0.467 4为二氧化Si换算成硅的系数；K为由K=100/(100-A)所得的换算系数，其中A为土样的吸湿水质量分数。

2.2.2精密度试验 取已粉碎过六号筛的6份S1土样各0.5 g，依2.2.1项下方法测定Si含量，结果6份样品质量分数分别为265.6、264.3、265.4、267.9、266.7、266.8 g·kg-1，6次平行测定结果绝对相差≤4.0 g·kg-1，符合要求[13-14]。

2.3 辅料土中水溶性盐的测定

2.3.1水溶性阳离子测定

2.3.1.1供试品溶液的制备 称取通过2 mm孔径筛的风干试样50.00 g，置于500 mL广口瓶中，加250 mL去除CO2的水，用橡皮塞塞紧瓶口，振摇3 min，滤过，取续滤液，备用。

2.3.1.2测试方法及仪器工作条件参数 取供试品溶液5 mL，置50 mL量瓶中，加2%硝酸定容，摇匀。依2.1.2方法进行测试。

2.3.2水溶性盐总量的测定

2.3.2.1测定方法 精密吸取2.3.1.1项下供试品溶液25.0 mL，根据国家标准(GB/T 6730.10-2014)中质量法测定土样中水溶性盐总量[12-14]。

2.3.2.2精密度试验 取2份S9土样各50.00 g，按2.3.1.1项下方法制备供试品溶液，依2.3.2.1项下方法测定含量，结果2份样品水溶性盐总量质量分数分别为4.88、4.91 g·kg-1，2次平行测定结果相对相差0.61%，<5%，符合要求[13-14]。

2.3.3水溶性阴离子测定

2.4 辅料土pH测定

2.4.1测定方法 称取通过2 mm孔径筛的风干土壤10.0 g于50 mL高型烧杯中，加25 mL去除CO2的水，以搅拌器搅拌1 min，使土粒充分分散，放置30 min后采用酸度计直接测定。

2.4.2精密度试验 取2份S9土样各10.00 g，按2.4.1项下方法测定pH，结果2份样品pH分别为6.40、6.43，2次平行测定结果绝对相差≤0.1，符合要求[13-14]。

2.5 辅料土样测定结果

2.5.1辅料土样中K、Ca、Fe、Zn、Al、Mg、Cu、Mn、Na、Si元素全量测定结果 分别取各辅料土样品，按2.1.1项下方法制备供试品溶液，依2.1.2项下仪器工作条件，分别测定K、Ca、Fe、Zn、Al、Mg、Cu、Mn、Na各元素，依据2.1.3项下标准曲线直接读数，乘以各元素稀释倍数，计算各土样品中含量。另取各辅料土样品各0.5 g，依2.2.1项下方法测定Si含量。结果见表6。

表6 不同土样中化学元素全量测定结果

2.5.2辅料土样中水溶性盐的测定结果 分别取各辅料土样品，按2.3.1.1项下方法制备供试品溶液，依法测定K、Ca、Mg、Na各元素与水溶性盐总量，CO32-、HCO3-、Cl-、SO42-含量，再分别乘以各样品稀释倍数，计算各土样品中含量。结果见表7。14个样品中，仅灶心土S9、S13样含CO32-、HCO3-，可能与灶心筑涂时土样掺入石灰有关。

表7 不同土样中水溶性盐含量测定结果 mg·g-1

2.5.3辅料土中pH测定结果 分别取各辅料土样品，按2.4.1项下方法，依次测定，结果样品S1～S14的pH分别为6.01、6.38、6.42、6.86、6.72、6.85、6.87、6.18、6.42、6.66、6.69、7.04、6.63、5.27。

2.6 模式识别分析

2.6.1系统聚类分析(HCA) 将各样品化学物质含量相对于称样量量化，导入SIMCA-P 14.1软件对样品进行HCA。根据10种化学元素全量分析结果，14个样品基本可分为4大类(见图1)，S1、S3、S4、S5、S6、S7、S8、S9、S10聚为第一类，S14聚为第二类，S11、S12聚为第三类，S2聚为第四类；根据水溶性盐含量分析结果，14个样品基本可分为三大类(图2)，S3、S13聚为第一类，S1、S10、S6、S8、S9聚为第二类，S2、S11、S12、S14、S7、S4、S5聚为第三类。

图1 基于各元素全量分析的不同辅料土样品聚类谱系图

图2 基于水溶性盐含量的不同辅料土样品聚类谱系图

2.6.2偏最小二乘法-判别分析(PLS-DA) 为确定各样品组间差异性，采用PLS-DA模式识别方法，分别将14个样品元素含量数据导入SIMCA-P 14.1软件中进行PLS-DA模型拟合，筛选出组间成分差异贡献率较大的元素。根据10种化学元素全量分析结果，使用ParN换算的数据标度方式进行标准化处理，并分析生成差异性标记物的变量重要性投影值(VIP)图(见图3)，其中VIP值>1的成分有3个，影响大小依次为Si、Al、Ca元素，这3种主要标志物的是土壤主要化学元素；根据水溶性盐含量分析结果，使用Ctr换算的数据标度方式进行标准化处理，并分析生成VIP值图(见图4)，其中VIP值>1的成分有3个，影响大小依次为水溶性盐总量、Cl-、SO42-含量，这3种主要标志物主要与土壤类型、灶心土形成过程有关。因此，水溶性盐含量更适合作为辅料土的质量分析指标。

图3 基于各元素全量分析的不同辅料土样品差异性变量VIP图

图4 基于水溶性盐含量的不同辅料土样品差异性变量VIP图

3 讨论

3.1 不同辅料土中化学元素含量差异分析

土壤化学元素主要以Si、Al、Ca、Fe等为主，因形成的地质环境及气候环境存在差异，不同区域、不同地貌、不同层位的土的化学元素全量亦有差异。由实验结果分析，S2样品中各元素含量低；S11、S12均为漳州本地红土或烧结砖块，元素含量较为类似；赤石脂为多水高岭石，主含四水硅酸铝[Al4(Si4O10)(OH)8·4H2O]，与黄土、红土稍有不同。由此，不同辅料土中化学元素全量含量存有差异，且经化学模式识别分析，Si、Al、Ca元素是主要差异性标记物，推测这些差异主要是成土母质与地域不同引起，而柴火烧结不是主因。

3.2 不同辅料土中水溶性盐含量差异分析

经性状检查，S2、S3、S9、S13样品均有烟熏痕迹，剖开，其中S2、S9土块中间质地与黄土相近，推测其烧炼时间短，而S3、S13样断面烟熏气明显，具小孔，烧炼时间明显长于S2、S9。由实验结果及化学模式识别分析，可知灶心土S3、S13样中水溶性盐总量、钙离子溶出量明显高于S2、S9及红土、黄土、赤石脂、红砖粉，可能是其发挥止泻、止血药效物质基础，与成土母质和地域没有明显关联性，也证实了灶心土“药辅合一”及需经久烧的科学性。S3、S13中水溶性盐总量、氯离子含量偏高，也可能与全国各地筑涂灶心时会用盐泥有关。

3.3 灶心土具碱性与烧炼程度的相关性探讨

红土或黄土久经柴草熏烧成灶心土，其矿物质及无机盐类因受热氧化或分解成碱性氧化物而具碱性[15]。实验可知，经高温烧制的红砖粉pH超过7，而4种灶心土pH均小于7，可能与烧炼时间不够长有关。