三种祛风除湿类中草药的燃烧分析

吴国勇，林清霞，周利兵

（广西科技师范学院，广西 来宾 546199）

随着科学技术的发展，燃烧分析、热重分析法已经渗透到中草药鉴定领域。胡晓宇等[1]提出随着科学技术的不断发展和多学科的交叉融合，中药鉴定技术手段逐渐增多，鉴定结果的客观性和准确性也不断提高。然而真正适用于中药材生产实际和中药材贸易流通领域的现场化鉴定技术却少之又少。

黄张洪等[2]对热分析原理和热分析技术在化学等领域的应用做了相关阐述，同时指出热分析技术应用于表征晶粒细化以及凝固过程中存在的其他特征，依然存在某些问题，包括准确性以及可重复性差，同时缺乏统一标准。王秀梅等[3]对国内外树参属植物研究概况进行了综述，以期为该属植物的质量控制、临床应用及合理开发提供重要的科学依据，提出五加科树参属植物大多数为我国民间传统常用草药，药用历史悠久，具有祛风除湿、活血消肿的功效。因此，对祛风除湿中草药的热值及热重分析的研究可为药品的质量研究提供科学依据和研究意义。

本研究利用氧弹式热量计、热重分析仪等测定三种祛风除湿中草药的热值及热重，根据燃烧热和热重的测试结果，结合熵值法分析比较得出结论，为中草药研究提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料和仪器

五指毛桃、淫羊藿、半枫荷三种中草药，市购，样品均用研钵研细，过40目药典筛。

HR-15BH系列燃烧热测定实验装置；压片机，湖南长沙长兴高教仪器设备开发有限公司；FW135型粉碎机，天津市泰斯特仪器有限公司；FA200电子天平，上海舜宇恒平科学仪器有限公司；NETZSCH STA 2500热重分析仪，德国NETZSCH公司。

1.2 测定方法

燃烧热的测定参阅文献[4]；热重分析是在程序控温和一定气氛下，测量试样的质量变化与温度或时间关系的技术[5]，曲线上的温度数值常用来比较试样的热稳定性，这是评价可燃物燃烧性的数据基础[6]。

1.3 多指标综合评价方法

构建五指毛桃、淫羊藿、半枫荷三种祛风除湿中草药燃烧热、燃烧性（中草药的燃烧稳定性）的多指标综合分析的评价方法。

2 结果与分析

2.1 三种中草药燃烧热的测定

2.1.1 水当量W卡的测定与计算

根据实验数据，绘制苯甲酸燃烧热测定曲线，重复3次实验，见图1雷诺温度ΔT曲线图。

图1 苯甲酸雷诺温度△T曲线图Fig.1△T Curve of Reynolds temperature of combustion heat of benzoic acid

实验样品为苯甲酸。第一份点火丝质量0.015 2 g，样品质量为0.887g，样品＋点火丝质量0.902 2g，剩余点火丝质量0.007 2g，实际参加反应的点火丝质量为0.015 2g-0.007 2g=0.008g

根据W卡＝（m苯甲酸Q苯甲酸+Q点火丝△m）/△T

式中：m苯甲酸为样品的质量（g），Q苯甲酸为样品的恒容燃烧热；Q点火丝=1 400.8 J/g，△m为点火丝的质量（g），W卡为量热计的总热容，它表示量热计（包括介质）每升高一度所需要吸收的热量，其值可以通过已知燃烧热的标准物（本实验用苯甲酸）来标定，W卡可通过苯甲酸（Q苯甲酸＝26 460 J/g）来标定；△T为样品燃烧前后水温的变化值。得到W卡=32 166.06 J/℃，则可知水当量W卡的平均值为35 054.24 J/℃。

2.1.2 空胶囊燃烧热的计算

根据实验数据，绘制空胶囊燃烧热测定曲线，重复3次实验，见图2雷诺温度ΔT曲线图。

图2 空胶囊雷诺温度△T曲线图Fig.2△T Curve of Reynolds temperature of combustion heat of empty capsule

实验样品为空胶囊。第一份点火丝质量0.021 6 g，空胶囊质量为0.080 8g，空胶囊＋点火丝质量0.102 4，剩余点火丝质量0.010 9g，实际参加反应的点火丝质量为0.021 6g-0.010 9g=0.010 7g

根 据Q空胶囊m空胶囊=W卡ΔΤ-Q点火丝Δm，计 算 得Q空胶囊=64 022.76 J/g，将上述Q胶囊的数值进行计算得平均数为60 406.893 J/g。

2.1.3 样品燃烧热的计算

（1）绘制五指毛桃燃烧热测定曲线，重复3次实验，见图3雷诺温度ΔT曲线图。

图3 五指毛桃雷诺温度△T曲线图Fig.3△T Curve of Reynolds temperature of Radix Fici Simplicissimatis

实验样品为五指毛桃。已知W卡=35 054.24 J/℃，△T=0.266℃，Q点火丝镍铬=1 400.8 J/g，△m=0.009 1 g，Q空胶囊=60 406.9 J/g，m空胶囊=0.099 9 g，m=0.095 1 g，根据Qt=（W卡△T-Q点火丝△m-Q空胶囊m空胶囊）/m，求得Q五指毛桃=34 458.79 J/g，计算Q五指毛桃所得平均数为32 611.865 J/g。

（2）绘制淫羊藿燃烧热测定曲线，重复3次实验，见图4雷诺温度ΔT曲线图。

图4 淫羊藿雷诺温度△T曲线图Fig.4△T Curve of Reynolds temperature of Epimedy

实验样品为淫羊藿。已知W卡=35 054.24 J/℃，△T=0.357℃，Q点火丝镍铬=1 400.8 J/g，△m=0.012 8 g，Q空胶囊=60 406.893 J/g，m空胶囊=0.099 1 g，m=0.114 1 g，根据QV=（W卡△T-Q点火线△m-Q空胶囊m空胶囊）/m，求得Q淫羊藿=57 056.18 J/g，计算Q淫羊藿所得平均数为56 863.765 J/g。

（3）绘制半枫荷燃烧热测定曲线，重复3次实验，见图5雷诺温度ΔT曲线图。

图5 半枫荷雷诺温度△T曲线图Fig.5△T Curve of Reynolds temperature of Ban Fenghe

实验样品为半枫荷。已知W卡=35 054.24 J/℃，△T=0.317℃，Q点火丝镍铬=1 400.8 J/g，△m=0.011 8 g，Q空胶囊=60 406.893 J/g，m空胶囊=0.098 8 g，m=0.101 3 g，根据Qv=（W卡ΔT-Q点火丝△m-Q空胶囊m空胶囊）/m，求得Q半枫荷=50 616.61 J/g，计算Q半枫荷所得平均数为48 579.036 J/g。

2.2 热重分析

2.2.1 五指毛桃热重分析

表1 五指毛桃的热重分析数据Tab.1 Thermogravimetric analysis data of Radix Fici Simplicissimatis

图6为N2气氛中五指毛桃样品的TG%和DTG曲线。图6显示，在46.4℃之前主要是五指毛桃粉末中自由水和结合水的失重，当温度升高到46.4℃附近时，五指毛桃开始分解。随着温度的不断上升，五指毛桃的DTG曲线呈现出2个峰，峰形的拐点分别是94.4℃、352.0℃，失重百分比分别为6.37%、63.52%。当温度从600℃附近继续升高时，TG%几乎不再发生变化。

图6 五指毛桃的热重（TG%）曲线和微商热重（DTG）曲线Fig.6 Thermogravimetric（TG%）curve，derivative thermogravimetric（DTG）curve of Radix Fici Simplicissimatis

2.2.2 淫羊藿热重分析

表2 淫羊藿的热重分析数据Tab.2 Thermogravimetric analysis data of Epimedy

图7为N2气氛中淫羊藿样品的TG%和DTG曲线。图7显示，在41.5℃之前主要是淫羊藿粉末中自由水和结合水的失重，当温度升高到41.5℃附近时，淫羊藿开始分解。随着温度的不断上升，淫羊藿的DTG曲线呈现出2个峰，峰形的拐点分别是95.7℃、329.5℃，失重百分比分别为5.76%、52.75%。当温度从600℃附近继续升高时，TG%几乎不再发生变化。

图7 淫羊藿的热重（TG%）曲线和微商热重（DTG）曲线Fig.7 Thermogravimetric（TG%）curve，derivative thermogravimetric（DTG）curve of Epimedy

2.2.3 半枫荷热重分析

表3 半枫荷的热重分析数据Tab.3 Thermogravimetric analysis data of Ban Fenghe

图8为N2气氛中半枫荷样品的TG%和DTG曲线。图8显示，在47.9℃之前主要是半枫荷粉末中自由水和结合水的失重，当温度升高到47.9℃附近时，半枫荷开始分解。随着温度的不断上升，半枫荷的DTG曲线呈现出2个峰，峰形的拐点分别是76.4℃、359.3℃，失重百分比分别为6.45%、86.25%。当温度从600℃附近继续升高时，TG%几乎不再发生变化。

图8 半枫荷的热重（TG%）曲线和微商热重（DTG）曲线Fig.8 Thermogravimetric（TG%）curve，derivative thermogravimetric（DTG）curve of Ban Fenghe

3 讨论与结论

3.1 三种祛风除湿中草药燃烧热分析

三种祛风除湿类中草药燃烧热见表4。由表4可知，五指毛桃、淫羊藿、半枫荷三种祛风除湿药燃烧热大小顺序：淫羊藿＞半枫荷＞五指毛桃。

表4 三种祛风除湿类中草药燃烧热（n=3）Tab.4 Combustion heat of 3 kinds of Chinese medicinal herbs for dispelling wind to eliminate dampness（n=3）

3.2 三种祛风除湿中草药燃烧分析

由三种祛风除湿中草药颗粒在不同升温速率中的燃烧特性指数，判断中草药的燃烧稳定性。本研究根据熵的特性，参考文献[7-8]并通过计算得到。采用加权求和公式计算样本的评价值，综合得分F越大，样本效果越好。最终比较所有的F值，即得出评价结论。采用EXCEL计算，五指毛桃、淫羊藿、半枫荷F值分别为0.510 4、0.486 9、0.507 5。热重分析结果、燃烧性分析排序如下：五指毛桃＞半枫荷＞淫羊藿。建立三种祛风除湿药的燃烧热稳定性多指标综合评价体系，这项研究为热重分析方法研究祛风除湿类中草药燃烧稳定性提供有力的科学依据，其建立的多指标综合评价体系为中草药评价提供一种新思路，这项研究为大规模开发中草药资源以及中草药分类研究提供了有力的科学依据。