不同產地的炮制輔料土中化學元素及水溶性鹽含量測定△

王小平，謝偉容，陳育青，楊麗珠，沈曉華

漳州衛生職業學院，福建 漳州 363000

土是中藥常用固體輔料之一。以土為炮制輔料始于晉、唐，成于宋元，盛于明清[1]。《本草蒙鑒》載：“陳壁土制，竊真氣驟補中焦。”李時珍指出：“土者，五行之主……在人則脾胃應之，故諸土入藥，皆取其裨助戊已之功。”《本草從新》載：黃土有“開胃健脾，消食利濕，補中益氣”之功。現代炮制理論認為，土炒能增強藥物補脾止瀉的功能，降低藥物的刺激性，常見土炒品種如白術、當歸、山藥等[2]。根據傳統土炒的目的，伏龍肝(灶心土)是最符合傳統炮制意圖的輔料，而其所含豐富化學元素可能是主要效應成分[1，3-5]。在《全國中藥炮制規范》1988年版收載的全部土炒飲片中，均選用輔料伏龍肝，且各省炮制規范中輔料土選用伏龍肝約占80%[6-7]。但由于柴火灶越來越少，灶心土資源幾乎枯竭，部分省炮制規范規定可以使用黃土、紅土、赤石脂及紅磚粉[7-8]。

實際上，土是固體炮制輔料中最特殊的一類，其不僅作為傳熱體，而且通過在中藥飲片表面“掛土色”而與飲片一起入藥，最能體現傳統“藥輔合一”制藥理念。但是，輔料“土”的研究基礎薄弱[9-11]，目前尚未知赤石脂、紅土、紅磚粉中內含成分是否與灶心土具有相似性。本研究通過測定不同產地的4類炮制輔料土中內含化學元素全量及其水溶性鹽的含量，以期比較其中所含成分及其溶出差異，為土炒輔料選擇與質量評價提供參考。

1 材料

1.1 儀器

A3AFG型原子吸收分光光度計(北京普析通用儀器有限責任公司)；K、Ca、Fe、Zn、Al、Mg、Cu、Mn、Na元素空心陰極燈(北京有色金屬研究總院)；T03型智能滴定器(上海晟聲自動化分析儀器有限公司)；AB265-S型電子分析天平、多參數測試儀 S400-B(瑞士梅特勒-托利多)；BSZ-2型自動雙重蒸餾水器(上海博通化學科技有限公司)；KQ5200型超聲波清洗器 (昆山市超聲儀器有限公司)；WX-8000微波消解儀(上海屹堯儀器科技發展有限公司)。

1.2 試藥

除紅土、紅磚、S13是作者實地采集外，其余輔料土采收自河北、廣西、安徽、四川等全國不同地區，經漳州衛生職業學院陳育青副教授鑒定，S2、S3、S9為燒結的土塊，S1、S4、S5、S6、S7、S8、S10為黃色土塊。

赤石脂購自北京同仁堂藥店。樣品詳細信息見表1。Al(編號：GSB04-1713-2004)標準儲備液(l g·L-1，國家有色金屬及電子材料分析測試中心)；K(批號：17084)、Ca(批號：15061)、Fe(批號：17113)、Zn(批號：14021)、Mg(批號：15061)、Cu(批號：17123)、Mn(批號：13051)、Na(批號：17052)標準儲備液(l g·L-1，中國計量科學研究院)；30%過氧化氫溶液(西隴科學股份有限公司，批號：170101)；實驗用水為重蒸餾水；濃硝酸(優級純)；其余試劑均為分析純。

表1 不同產地輔料土的樣品信息

2 方法與結果

2.1 輔料土中K、Ca、Fe、Zn、Al、Mg、Cu、Mn、Na元素的全量測定

2.1.1配制試驗溶液

2.1.1.1標準溶液的配制 量取K、Ca、Fe、Zn、Al、Mg、Cu、Mn、Na標準儲備液，分別加2%硝酸配制成質量濃度分別為100.000、8.000、3.000、1.000、40.000、0.400、5.000、1.000、1.000 μg·mL-1的各元素標準儲備液。

2.1.1.2供試品溶液的制備 稱取各輔料土樣粉末0.1 g，精密稱定，分別置于微波消解罐中，加硝酸6.0 mL，鹽酸2.0 mL，再加入氫氟酸2.0 mL，旋緊外蓋置于微波消解儀中，依照微波消解儀工作條件(見表2)進行微波消解。待冷卻至室溫后，打開消解罐，置趕酸儀中120 ℃下趕酸至約0.5 mL，冷卻后，轉移到25.0 mL的量瓶中，用2%硝酸少量多次洗滌消化罐，合并洗液，并定容至刻度，即得。

表2 微波消解條件

2.1.2測試方法及儀器工作條件參數 采用火焰原子吸收分光光度法(FAAS) 對各批樣品進行K、Ca、Fe、Zn、Al、Mg、Cu、Mn、Na的含量測定，具體儀器工作參數見表3。如樣品中元素含量超過標準曲線線性范圍，以2%硝酸稀釋適當倍數后再進樣測定。對同一試樣進行3份平行試樣測定，同時按同法做試劑空白試驗。

表3 火焰原子吸收儀工作條件

2.1.3標準曲線的繪制 取各元素標準儲備液，分別加2%硝酸配制系列標準溶液，各標準溶液質量濃度分別為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各系列標準溶液，按上述儀器測定條件測量吸光度值，以吸光度值為縱坐標(Y)、濃度為橫坐標(X)，繪制標準曲線。各元素的標準曲線及線性范圍見表4。

表4 各元素線性關系考察

2.1.4精密度試驗 分別取K、Ca、Fe、Zn、Al、Mg、Cu、Mn、Na各元素標準液，按2.1.2項下儀器工作條件，連續測定6次吸光度值，RSD分別為1.04%、0.66%、0.57%、1.03%、1.84%、0.85%、0.72%、0.11%、0.62%。

2.1.5重復性試驗 取輔料土S1樣品6份，按2.1.1項下方法制備供試品溶液，依2.1.2項下儀器工作條件，分別測定K、Ca、Fe、Zn、Al、Mg、Cu、Mn、Na各元素含量，結果各元素RSD依次為1.73%、1.49%、1.68%、2.03%、2.06%、1.30%、1.85%、2.22%、2.18%。

2.1.6回收率試驗 在已知含量的6批輔料土S1樣品各0.05 g，精密稱定，分別加入一定量的K、Ca、Fe、Zn、Al、Mg、Cu、Mn、Na標準溶液，按2.1.1項下方法制備供試品溶液，依法測定各元素含量，依次計算平均回收率及RSD，結果見表5。

表5 回收率試驗結果(n=6)

2.2 輔料土中Si元素的測定

根據國家標準(GB/T 6730.10-2014)及相關文獻方法[12-14]，采用動物膠凝聚質量法測定土樣中Si含量。

2.2.1測定方法 取已粉碎過六號篩的各土樣0.5 g，精密稱質量，置于鎳坩堝中，加數滴乙醇潤濕樣品，加粒狀氫氧化鉀4.00 g，置高溫爐中，逐漸升溫至700 ℃，熔融30 min，取出，稍冷。將熔塊置于250 mL燒杯中，加熱水20 mL，蓋上表面皿，放置浸提。待反應減弱后，取出坩堝，立即向杯中加入濃鹽酸20 mL，再用熱水及1∶5鹽酸溶液洗凈坩堝，洗液并入燒杯中。將燒杯置于水浴鍋中蒸至濕鹽狀，加濃鹽酸20 mL，放置過夜。將燒杯置于70～75 ℃水浴中，緩緩加入10 mL動物膠溶液(10 g·L-1)，充分攪拌并保溫10 min。取出燒杯，趁熱用傾瀉法以快速定量濾紙濾過于250 mL量瓶中，用熱水洗滌沉淀數次，將沉淀無損移入漏斗，用熱水洗滌沉淀至無氯離子存在為止。將沉淀連同濾紙一起放入已恒重的瓷坩堝中，干燥，灰化，在920 ℃灼燒1 h，取出，置干燥器中冷至室溫，稱量。反復灼燒直至恒重。隨行空白對照試驗。

依公式(1)計算Si含量：

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

式中：m1為土樣灼燒后沉淀加空坩堝質量(g)；m2為空坩堝質量(g)；m3為空白試驗灼燒后沉淀加空坩堝質量(g)；m4為空白試驗的空坩堝質量(g)；m為風干土樣的質量(g)；0.467 4為二氧化Si換算成硅的系數；K為由K=100/(100-A)所得的換算系數，其中A為土樣的吸濕水質量分數。

2.2.2精密度試驗 取已粉碎過六號篩的6份S1土樣各0.5 g，依2.2.1項下方法測定Si含量，結果6份樣品質量分數分別為265.6、264.3、265.4、267.9、266.7、266.8 g·kg-1，6次平行測定結果絕對相差≤4.0 g·kg-1，符合要求[13-14]。

2.3 輔料土中水溶性鹽的測定

2.3.1水溶性陽離子測定

2.3.1.1供試品溶液的制備 稱取通過2 mm孔徑篩的風干試樣50.00 g，置于500 mL廣口瓶中，加250 mL去除CO2的水，用橡皮塞塞緊瓶口，振搖3 min，濾過，取續濾液，備用。

2.3.1.2測試方法及儀器工作條件參數 取供試品溶液5 mL，置50 mL量瓶中，加2%硝酸定容，搖勻。依2.1.2方法進行測試。

2.3.2水溶性鹽總量的測定

2.3.2.1測定方法 精密吸取2.3.1.1項下供試品溶液25.0 mL，根據國家標準(GB/T 6730.10-2014)中質量法測定土樣中水溶性鹽總量[12-14]。

2.3.2.2精密度試驗 取2份S9土樣各50.00 g，按2.3.1.1項下方法制備供試品溶液，依2.3.2.1項下方法測定含量，結果2份樣品水溶性鹽總量質量分數分別為4.88、4.91 g·kg-1，2次平行測定結果相對相差0.61%，<5%，符合要求[13-14]。

2.3.3水溶性陰離子測定

2.4 輔料土pH測定

2.4.1測定方法 稱取通過2 mm孔徑篩的風干土壤10.0 g于50 mL高型燒杯中，加25 mL去除CO2的水，以攪拌器攪拌1 min，使土粒充分分散，放置30 min后采用酸度計直接測定。

2.4.2精密度試驗 取2份S9土樣各10.00 g，按2.4.1項下方法測定pH，結果2份樣品pH分別為6.40、6.43，2次平行測定結果絕對相差≤0.1，符合要求[13-14]。

2.5 輔料土樣測定結果

2.5.1輔料土樣中K、Ca、Fe、Zn、Al、Mg、Cu、Mn、Na、Si元素全量測定結果 分別取各輔料土樣品，按2.1.1項下方法制備供試品溶液，依2.1.2項下儀器工作條件，分別測定K、Ca、Fe、Zn、Al、Mg、Cu、Mn、Na各元素，依據2.1.3項下標準曲線直接讀數，乘以各元素稀釋倍數，計算各土樣品中含量。另取各輔料土樣品各0.5 g，依2.2.1項下方法測定Si含量。結果見表6。

表6 不同土樣中化學元素全量測定結果

2.5.2輔料土樣中水溶性鹽的測定結果 分別取各輔料土樣品，按2.3.1.1項下方法制備供試品溶液，依法測定K、Ca、Mg、Na各元素與水溶性鹽總量，CO32-、HCO3-、Cl-、SO42-含量，再分別乘以各樣品稀釋倍數，計算各土樣品中含量。結果見表7。14個樣品中，僅灶心土S9、S13樣含CO32-、HCO3-，可能與灶心筑涂時土樣摻入石灰有關。

表7 不同土樣中水溶性鹽含量測定結果 mg·g-1

2.5.3輔料土中pH測定結果 分別取各輔料土樣品，按2.4.1項下方法，依次測定，結果樣品S1～S14的pH分別為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 模式識別分析

2.6.1系統聚類分析(HCA) 將各樣品化學物質含量相對于稱樣量量化，導入SIMCA-P 14.1軟件對樣品進行HCA。根據10種化學元素全量分析結果，14個樣品基本可分為4大類(見圖1)，S1、S3、S4、S5、S6、S7、S8、S9、S10聚為第一類，S14聚為第二類，S11、S12聚為第三類，S2聚為第四類；根據水溶性鹽含量分析結果，14個樣品基本可分為三大類(圖2)，S3、S13聚為第一類，S1、S10、S6、S8、S9聚為第二類，S2、S11、S12、S14、S7、S4、S5聚為第三類。

圖1 基于各元素全量分析的不同輔料土樣品聚類譜系圖

圖2 基于水溶性鹽含量的不同輔料土樣品聚類譜系圖

2.6.2偏最小二乘法-判別分析(PLS-DA) 為確定各樣品組間差異性，采用PLS-DA模式識別方法，分別將14個樣品元素含量數據導入SIMCA-P 14.1軟件中進行PLS-DA模型擬合，篩選出組間成分差異貢獻率較大的元素。根據10種化學元素全量分析結果，使用ParN換算的數據標度方式進行標準化處理，并分析生成差異性標記物的變量重要性投影值(VIP)圖(見圖3)，其中VIP值>1的成分有3個，影響大小依次為Si、Al、Ca元素，這3種主要標志物的是土壤主要化學元素；根據水溶性鹽含量分析結果，使用Ctr換算的數據標度方式進行標準化處理，并分析生成VIP值圖(見圖4)，其中VIP值>1的成分有3個，影響大小依次為水溶性鹽總量、Cl-、SO42-含量，這3種主要標志物主要與土壤類型、灶心土形成過程有關。因此，水溶性鹽含量更適合作為輔料土的質量分析指標。

圖3 基于各元素全量分析的不同輔料土樣品差異性變量VIP圖

圖4 基于水溶性鹽含量的不同輔料土樣品差異性變量VIP圖

3 討論

3.1 不同輔料土中化學元素含量差異分析

土壤化學元素主要以Si、Al、Ca、Fe等為主，因形成的地質環境及氣候環境存在差異，不同區域、不同地貌、不同層位的土的化學元素全量亦有差異。由實驗結果分析，S2樣品中各元素含量低；S11、S12均為漳州本地紅土或燒結磚塊，元素含量較為類似；赤石脂為多水高嶺石，主含四水硅酸鋁[Al4(Si4O10)(OH)8·4H2O]，與黃土、紅土稍有不同。由此，不同輔料土中化學元素全量含量存有差異，且經化學模式識別分析，Si、Al、Ca元素是主要差異性標記物，推測這些差異主要是成土母質與地域不同引起，而柴火燒結不是主因。

3.2 不同輔料土中水溶性鹽含量差異分析

經性狀檢查，S2、S3、S9、S13樣品均有煙熏痕跡，剖開，其中S2、S9土塊中間質地與黃土相近，推測其燒煉時間短，而S3、S13樣斷面煙熏氣明顯，具小孔，燒煉時間明顯長于S2、S9。由實驗結果及化學模式識別分析，可知灶心土S3、S13樣中水溶性鹽總量、鈣離子溶出量明顯高于S2、S9及紅土、黃土、赤石脂、紅磚粉，可能是其發揮止瀉、止血藥效物質基礎，與成土母質和地域沒有明顯關聯性，也證實了灶心土“藥輔合一”及需經久燒的科學性。S3、S13中水溶性鹽總量、氯離子含量偏高，也可能與全國各地筑涂灶心時會用鹽泥有關。

3.3 灶心土具堿性與燒煉程度的相關性探討

紅土或黃土久經柴草熏燒成灶心土，其礦物質及無機鹽類因受熱氧化或分解成堿性氧化物而具堿性[15]。實驗可知，經高溫燒制的紅磚粉pH超過7，而4種灶心土pH均小于7，可能與燒煉時間不夠長有關。