猴姜、千金藤、川瓜燃燒穩(wěn)定性和多指標(biāo)計(jì)量分析研究*

周利兵，桑宇青，覃曉娟

(廣西科技師范學(xué)院,廣西 來(lái)賓 546199)

猴姜，具有補(bǔ)腎強(qiáng)骨、續(xù)筋鎮(zhèn)痛、活血止血的功效,主治腎虛久瀉及腰痛、耳鳴耳聾、牙齒松動(dòng)、風(fēng)濕痹痛、跌撲閃挫、筋骨折傷及斑禿、雞眼等癥[1-2]。千金藤的根含多種生物堿，為中國(guó)民間常用草藥，性苦、辛、寒，具有清熱解毒、利尿消腫、祛風(fēng)止痛的功效[3-4]。川瓜，既可藥用，又可食用[5-6]，利用價(jià)值很高，在醫(yī)學(xué)上，具有平肝和胃，除濕舒筋，治吐瀉轉(zhuǎn)筋、濕痹、腳氣、水腫痢疾等功能[7-9]。

本文選擇不同產(chǎn)地的猴姜、千金藤、川瓜三種中草藥作為研究對(duì)象。測(cè)定三種中草藥的燃燒熱、燃燒穩(wěn)定性、脂肪、粗纖維、灰分、微量元素。本研究建立3種中草藥的多指標(biāo)分析及評(píng)價(jià)體系，為大規(guī)模開發(fā)中草藥資源以及中草藥分類研究提供有力的科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

選擇猴姜、千金藤、川瓜3種中草藥作為分析樣本，樣品均用研缽研細(xì)并過(guò)80目藥典篩。猴姜(拉丁文學(xué)名：DavalliatrichomanoidesBlume，英文名：Davallia mariesii Moore ex bak)，產(chǎn)地為廣西玉林市西林縣，生產(chǎn)日期：2021年5月；千金藤(拉丁文學(xué)名：Stephaniajaponica，英文名：Qianjinteng)，產(chǎn)地為廣西百色市那坡縣，生產(chǎn)日期：2021年9月；川瓜(拉丁文學(xué)名：Chaenomelessinensis，英文名：Chaenomelis Fructus)，產(chǎn)地為廣西百色市凌云縣，生產(chǎn)日期：2021年11月。

HR-15BH系列燃燒熱測(cè)定實(shí)驗(yàn)裝置、點(diǎn)火絲(鎳鉻絲)、壓片機(jī)(湖南長(zhǎng)沙長(zhǎng)興高教儀器設(shè)備開發(fā)有限公司);粉碎機(jī)(FW135型，天津市泰斯特儀器有限公司);FA200電子天平(上海舜宇恒平科學(xué)儀器有限公司);NETZSCH STA 2500熱重分析儀、坩堝(德國(guó)NETZSCH公司);SE206脂肪測(cè)定儀、F1600全自動(dòng)纖維測(cè)定儀(濟(jì)南阿爾瓦儀器有限公司);AUY120萬(wàn)分之一電子分析天平(島津公司);GZX-GF101-3-S干燥箱(上海滬粵明科學(xué)儀器有限公司)；SX-4-10P馬弗爐(天津市泰斯特儀器有限公司)；ICP-OES光譜儀(iCAP 7000 SERIES，美國(guó)Thermo scientific)。

苯甲酸(分析純,天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司);2006003藥用膠囊(廣東生物有限公司)、石油醚(沸程30～60 ℃)、石油醚(沸程60～90 ℃)均為分析純，廣州化工股份有限公司。

1.2 各指標(biāo)測(cè)定方法

中草藥燃燒熱的測(cè)定利用氧彈量熱計(jì)測(cè)定，參閱文獻(xiàn)[10]；熱重分析是在程序控溫和一定氣氛下，測(cè)量試樣的質(zhì)量變化與溫度或時(shí)間關(guān)系的技術(shù)，熱重測(cè)定參閱文獻(xiàn)[11]；脂肪測(cè)定參照《GB5009.6-2016食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中脂肪的測(cè)定》方法測(cè)定[12]；灰分的測(cè)定參照《GB5009.4—2016食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中灰分的測(cè)定》方法測(cè)定[13-14]；粗纖維測(cè)定參照《GBT5009.10-2003 植物類食品中粗纖維的測(cè)定》方法測(cè)定[15]；微量元素測(cè)定參閱文獻(xiàn)[16-20]測(cè)定。每個(gè)樣品重復(fù)3次試驗(yàn)(n=3，RSD<5%)。

1.3 多指標(biāo)綜合評(píng)價(jià)方法

構(gòu)建3種中草藥燃燒熱、燃燒性(中草藥的燃燒穩(wěn)定性)、脂肪含量、灰分、粗纖維、微量元素的多指標(biāo)的綜合評(píng)價(jià)體系。

2 結(jié)果與討論

2.1 猴姜、千金藤、川瓜燃燒熱的測(cè)定

1)繪制猴姜燃燒熱測(cè)定曲線。重復(fù)3次試驗(yàn)，見圖1雷諾溫度ΔT曲線圖。

根據(jù)Δm猴姜Qv=W卡ΔT-Q點(diǎn)火絲Δm點(diǎn)火絲-Q膠囊Δm膠囊，Δm猴姜=0.1145 g， Δm點(diǎn)火絲=0.0199 g，Δm膠囊=0.0992 g，W卡=15795.2652 J/℃，ΔT為 0.251 ℃，Q膠囊=20594.6248 J/g，由公式求得Qv猴姜=16558.5916 J/g。

2)同理，測(cè)定千金藤、川瓜燃燒熱，重復(fù)3次試驗(yàn)。

3種中草藥燃燒熱見表1。由表1知，猴姜、千金藤、川瓜 3種中草藥燃燒熱大小順序?yàn)椋捍ü?猴姜>千金藤。3種中草藥燃燒熱在1078.67～21435.63 J/g 之間。其中，川瓜燃燒熱為 21435.63 J/g，能量最高，猴姜、千金藤的燃燒熱分別為16382.70和 1078.67 J/g，能量相對(duì)較小。

圖1 猴姜雷諾溫度△T曲線圖

表1 中草藥燃燒熱

2.2 熱重分析

2.2.1 熱重分析

1)猴姜熱重分析

猴姜的熱重見圖2，熱重分析數(shù)據(jù)見表2。由圖2看出，猴姜樣品開始發(fā)生分解反應(yīng)的溫度為 35.00 ℃，是猴姜的失水階段， 經(jīng)過(guò)第一階段的分解，損失率為23.60%；當(dāng)溫度達(dá)到 225.7 ℃ 時(shí)，進(jìn)入分解的第二階段，是猴姜的蛋白質(zhì)、脂肪、糖分等各組分的失去階段，損失率為36.17%；至 430.6 ℃ 時(shí)，進(jìn)入分解的第三階段可能是粗纖維等各組分的失去階段。記錄得出燃燒余下質(zhì)量為29.72%。

圖2 猴姜熱重(TG)、微商熱重(DTG)、熱差分析(DTA)曲線圖

表2 猴姜TG-DTG數(shù)據(jù)

猴姜DTG曲線出現(xiàn)兩個(gè)峰，峰的轉(zhuǎn)折點(diǎn)分別為 80.10 ℃、297.30 ℃。其DTA曲線有一個(gè)放熱峰，峰值為 96.50 ℃，溫度范圍為71.20～119.00 ℃，峰面積為 60.71 J/g。

2)千金藤熱重分析

千金藤的熱重見圖3，熱重分析數(shù)據(jù)見表3。由圖3看出，千金藤開始發(fā)生分解反應(yīng)的溫度為 34.50 ℃，是千金鍵的失水階段， 經(jīng)過(guò)第一階段的分解，損失率為14.38%；當(dāng)溫度達(dá)到 146.10 ℃ 時(shí)，進(jìn)入分解的第二階段，是千金藤的蛋白質(zhì)、脂肪、糖分等各組分的失去階段，損失率為74.48%；至 409.30 ℃ 時(shí)，進(jìn)入分解的第三階段可能是粗纖維等各組分的失去階段。記錄得出燃燒余下質(zhì)量為3.58%。

圖3 千金藤熱重(TG)、微商熱重(DTG)、熱差分析(DTA)曲線圖

表3 千金藤TG-DTG數(shù)據(jù)

千金藤DTG曲線出現(xiàn)兩個(gè)峰，峰的轉(zhuǎn)折點(diǎn)分別為 94.70 ℃、327.20 ℃。其DTA曲線有一個(gè)放熱峰，峰值為 107.40 ℃，溫度范圍為71.20～139.80 ℃，峰面積為 200.10 J/g。

3)川瓜熱重分析

川瓜的熱重見圖4,熱重分析數(shù)據(jù)見表4。由圖4看出，川瓜樣品開始發(fā)生分解反應(yīng)的溫度為 34.00 ℃，是川瓜的失水階段， 經(jīng)過(guò)第一階段的分解，損失率為11.20%；當(dāng)溫度達(dá)到 173.40 ℃ 時(shí)，進(jìn)入分解的第二階段，是川瓜的蛋白質(zhì)、脂肪、糖分等各組分的失去階段，損失率為45.70%；至 445.10 ℃ 時(shí)，進(jìn)入分解的第三階段可能是粗纖維等各組分的失去階段。記錄得出燃燒余下質(zhì)量為36.12%。

川瓜DTG曲線出現(xiàn)兩個(gè)峰，峰的轉(zhuǎn)折點(diǎn)分別為 84.20 ℃、307.80 ℃。其DTA曲線有一個(gè)放熱峰，峰值為 96.50 ℃，溫度范圍為59.60～133.60 ℃，峰面積為 135.50 J/g。

2.2.2 猴姜、千金藤、川瓜燃燒穩(wěn)定性分析

根據(jù)猴姜、千金藤、川瓜3種中草藥燃燒性參數(shù)數(shù)據(jù)構(gòu)建燃燒熱多指標(biāo)評(píng)價(jià)體系。熱重則是通過(guò)熱重分析儀研究中草藥在不同升溫速率中的燃燒特性指數(shù),判斷藥材的燃燒穩(wěn)定性。本課題根據(jù)灰色模式識(shí)別的方法[21]。采用EXCEL計(jì)算,猴姜、千金藤、川瓜3種中草藥F值分別為0.36657、0.67518、0.45668,3種中草藥燃燒穩(wěn)定性排序?yàn)椋呵Ы鹛?川瓜>猴姜。

圖4 川瓜熱重(TG)、微商熱重(DTG)、熱差分析(DTA)曲線圖

表4 川瓜TG-DTG數(shù)據(jù)

2.3 脂肪、灰分、粗纖維的測(cè)定

2.3.1 脂肪、灰分、粗纖維的測(cè)定結(jié)果

3種中草藥脂肪、灰分、粗纖維含量測(cè)定結(jié)果見表5。

2.3.2 脂肪、灰分、粗纖維的結(jié)果分析

由表5知，猴姜、千金藤、川瓜 3種中草藥脂肪含量(%)大小順序?yàn)椋捍ü?猴姜>千金藤。灰分含量大小順序?yàn)椋汉锝?川瓜>千金藤。粗纖維含量大小順序?yàn)椋汉锝?川瓜>千金藤。

2.4 微量元素測(cè)定

2.4.1 微量元素的測(cè)定結(jié)果

3種中草藥微量元素測(cè)定見表6。

表5 3種中草藥脂肪、灰分、粗纖維含量測(cè)定結(jié)果 (n=3)

表6 3種中草藥微量元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)測(cè)定結(jié)果(n=3, RSD<2%) μg/g

2.4.2 微量元素測(cè)定的結(jié)果分析

由表6可知，As元素含量：千金藤>川瓜>猴姜，猴姜、千金藤、川瓜都未檢測(cè)到重金屬Hg，川瓜未檢測(cè)到Al、Ba、Cd、Co、Cr、Cu、Fe、Li、Mg、Mn、Na、Pb、Se、Sr、Zn元素。猴姜和千金藤未檢測(cè)到Ni元素，猴姜未檢測(cè)到Mg元素。千金藤中Mg元素含量很高，猴姜中Na含量很高。

2.5 構(gòu)建中草藥多指標(biāo)綜合評(píng)價(jià)體系

根據(jù)猴姜、千金藤、川瓜3種中草藥燃燒熱、熱重分析參數(shù)，脂肪、灰分、粗纖維含量、微量元素測(cè)定數(shù)據(jù)構(gòu)建多指標(biāo)評(píng)價(jià)體系[22]。猴姜、千金藤、川瓜3種中草藥F值為0.5446、0.6075、0.2645。猴姜、千金藤、川瓜3種中草藥多指標(biāo)燃燒熱、燃燒性(中草藥的燃燒穩(wěn)定性)、脂肪含量、灰分、粗纖維含量、微量元素測(cè)定的綜合評(píng)價(jià)多指標(biāo)排序?yàn)椋呵Ы鹛?猴姜>川瓜。

3 結(jié)論

3種中草藥失重最快溫度為296.4～327.8 ℃。本研究所選猴姜、千金藤、川瓜3種中草藥多指標(biāo)燃燒熱、燃燒性(中草藥的燃燒穩(wěn)定性)、脂肪含量、灰分、粗纖維含量、微量元素的多指標(biāo)的綜合評(píng)價(jià)如下:千金藤>猴姜>川瓜。本研究對(duì)中草藥的多指標(biāo)測(cè)定與綜合評(píng)價(jià)具有重要的理論意義和實(shí)踐意義,可為中草藥的質(zhì)量及分類研究提供科學(xué)依據(jù)和研究意義。