牡丹皮炭與黃芩炭炮制工藝研究

吳紅旗,張錢錢,黃屹沅,支美汝,徐 蓉*

(1.泰州市中醫院,江蘇 泰州 225300;2.泰州市藥品檢驗院,江蘇 泰州 225300)

中藥炭藥是指在中醫藥理論指導下,對中藥進行加工炮制,使中藥表面變為黑色,內部仍保存部分原藥材顏色,并且具有一定特殊臨床療效的一類藥物,是自古以來中醫臨床應用最具特色的藥物之一[1]。歷代醫家十分重視炭藥的止血作用,并逐漸形成了以治療出血性疾病為主的獨特炭藥理論——“炒炭止血”[2]。中藥制炭講究“炒炭存性”,即中藥經炒炭后,使其表面呈現黑色、部分炭化,且不能使整個中藥完全炭化,更不能使其完全灰化,未炭化的部分仍應可以聞到原藥材原來的氣味;部分中藥經炭制后,如茜草炭等,其原有性狀仍易被辨認[3]。

牡丹皮炭為毛茛科植物牡丹的干燥根皮炮制加工品[4],外表黑褐色,內部棕黃色,牡丹皮經炭制后止血功效增強,用于吐血、衄血等;黃芩為唇形科植物黃芩干燥根的加工品,外表皮黑褐色或焦黑色,炭制后其止血作用增強[5],用于治療肺熱咳嗽、高熱煩渴、胎動不安等。

自藥品標準建立以來,在《中華人民共和國藥典》《地方中藥材標準》中炭類藥項下,均未要求檢查浸出物含量。2020年版《江蘇省中藥飲片炮制規范》牡丹皮炭與黃芩炭項下規定,牡丹皮炭浸出物≥12.0%;黃芩炭≥33.0%。大工藝生產炮制炭藥時,既要求性狀符合規定,同時其浸出物含量也需符合規定。但在實際生產中往往二者不能同時兼顧,即在性狀符合標準時,浸出物含量往往不符合規定。故本研究擬采用正交實驗法,探索牡丹皮炭與黃芩炭的最佳炮制工藝,為工業化生產提供參考依據。

1 儀器與試藥

1.1 儀器

BT125D十萬分之一分析天平(賽多利斯科學儀器(北京)有限公司);FA2004萬分之一分析天平(上海舜宇恒平科學儀器有限公司);AP-01P真空泵(天津奧特賽恩斯儀器有限公司);GKC數顯智能型恒溫水浴鍋(上海波絡實驗設備有限公司);Uitimate3000高效液相色譜儀(賽默飛);YFR-3503電磁爐(佛山市俏廚電器有限公司);KQ-500DE數控超聲波清洗器(昆山市超聲儀器有限公司);IC101電熱鼓風干燥箱(南通儀器嘉程有限公司)。

1.2 試劑及藥材

95%乙醇(上海凌峰化學試劑有限公司;分析純AR);磷酸(國藥集團化學試劑有限公司,優級純 GR);甲苯(上海凌峰化學試劑有限公司;分析純AR);稀乙醇、70%乙醇、0.1%磷酸均為自制試劑;黃芩苷對照品(來源:中國食品藥品檢定研究院,批號:110715-201821,含量:95.4%);黃芩原藥材(來源:南通三越中藥飲片有限公司,批號:220208);牡丹皮原藥材(來源:南通三越中藥飲片有限公司,批號:220122)。

2 方法

2.1 正交實驗設計

任洛漪[6]認為正交實驗具有均勻性、合理性等優勢,在某一確定的正交表中,某一因素的不同水平出現的次數相同,利用正交實驗可以充分節約時間、提高效率等。故在本研究中采用正交實驗方法。

通過查閱文獻,筆者設置了時間(A)、溫度(B)以及投藥量(C)三個因素[7-8],確定炒制容器為鐵鍋、電磁爐。通過查閱文獻中牡丹皮炭與黃芩炭的相關生產參數,對牡丹皮炭與黃芩炭的炮制參數進行初步設定。本研究設置預實驗兩組,牡丹皮炭投藥量均為150g,溫度以電磁爐功率表示為1 600W,炒制時間分別為250s與264s;黃芩炭投藥量均為150g,溫度為1 600W,炒制時間分別為230s與250s。在此條件下浸出物含量的檢查均合格。以此為依據確定實驗梯度,對牡丹皮炭設計L25(53)正交實驗(見表1);黃芩炭設計L9(33)正交實驗(見表2)。

表1 牡丹皮炭炮制因素與水平

表2 黃芩炭炮制因素與水平

2.2 浸出物測定

將牡丹皮炭與黃芩炭的粉末過2號篩,取供試品2～4g,精密稱定,置250mL的錐形瓶中;用移液管精密移取乙醇100mL,用電子天平進行稱重,靜置1h;然后再加熱回流1h,后置于冷水中使其冷卻,再用電子天平進行稱重,補足損失的質量;用漏斗(中速的定性濾紙)進行過濾操作,精密移取25mL續濾液置于干燥至恒重的蒸發皿中,置于水浴上蒸干;蒸干后置105℃烘箱干燥3h,迅速取出,置干燥器中冷卻30min,并精密稱定其質量。

2.3 含量測定

2.3.1 色譜條件 黃芩炭的含量測定(黃芩苷、黃芩素、漢黃芩素),流動相A:0.1%磷酸;流動相B:甲醇;流動相C:乙腈;流動相D:水;進行梯度洗脫(見表3);流速1mL/min;柱溫:30℃;檢測波長為276nm[9]。

表3 黃芩炭梯度洗脫

2.3.2 對照品制備 取黃芩苷對照品的適量(對照品提前在60℃進行減壓干燥4h),用分析天平進行精密稱定,然后再加入70%乙醇,制成濃度為1mL/0.1mg的溶液,即得[9]。

2.3.3 供試品制備 將由正交實驗獲得的藥材,按照四分法取樣,打粉,過四號篩,精密稱取供試品約0.1g,加入70%乙醇50mL,用電子天平進行稱重,然后進行超聲(功率250W,頻率40kHz)15min,置于冷水中進行冷卻,再用電子天平進行稱重,補足減失的質量,取續濾液,即得。

2.4 外觀性狀

根據《江蘇省中藥飲片炮制規范》炭藥的外觀性狀要求:黃芩炭表面黑褐色或焦黑色,牡丹皮炭外表面黑褐色,內部棕黃色;通過對比市場上黃芩炭與牡丹皮炭的外觀性狀,并通過比對文獻[10]的評分標準,設計出本研究評分標準(見表4)。

表4 外觀性狀標準

3 結果

3.1 牡丹皮炭實驗結果

結合中藥炭藥生產實際遇到的難題:浸出物含量不合格。故本實驗將浸出物含量作為黃芩炭與牡丹皮炭的評價指標。綜合評分的權重系數,考慮性狀與浸出物同等重要,故賦予相同的權重系數。生產上,現有的黃芩炭與牡丹皮炭所含成分含量均為合格,在臨床療效中,黃芩苷作為主要成分,故黃芩苷權重系數為10%,黃芩素與漢黃芩素均為5%。(注:牡丹皮炭在《江蘇省中藥飲片炮制規范》無含量測定的檢查,故本研究中不進行含量測定的檢查。)

對牡丹皮炭,選取浸出物與性狀作為綜合評價指標[11]。綜合評分=浸出物含量×50%+性狀×50%,見表5,方差分析見表6。

表5 牡丹皮炭正交實驗與綜合評分指標

表6 方差分析

由表5、表6可知,R:A>C>B,即影響因素順序為A>C>B,對于牡丹皮炭,時間的影響最大,投藥量次之,溫度影響最小。最佳組合為A1B1C5。

3.2 黃芩炭實驗結果

對黃芩炭,考慮浸出物含量、黃芩素、漢黃芩素、黃芩苷,以及性狀為綜合評價指標,綜合評分=浸出物含量×30%+黃芩素×10%+漢黃芩素×5%+漢黃芩素×5%+性狀×50%,見表7,方差分析見表8。RSD均在0～2%之間。

表7 黃芩炭正交實驗與綜合評分指標

表8 方差分析

經過表7、表8的分析,R:C>A>B,即影響因素的順序為C>A>B,對于黃芩炭,影響因素最大的是投藥量,時間次之,最后是溫度。最佳組合為A1B1C3。

3.3 驗證實驗

由實驗結果所得到的最優組合,根據最優組合進行炮制,牡丹皮炭A1B1C5,黃芩炭A1B1C3,每種藥在同等條件下炮制3組進行平行,結果顯示,黃芩炭與牡丹皮炭的平均浸出物含量合格,且明顯升高,但兩者的性狀均不符合《江蘇省中藥飲片炮制規范》規定;故選擇較最優解最接近的k值,作為另一組合進行調整,并進行牡丹皮炭與黃芩炭炮制。即牡丹皮炭A2B2C4,黃芩炭為A3B2C2的組合。

經實驗結果驗證,牡丹皮的平均浸出物含量為16.16%,性狀為表面黑褐色,內部棕黃色,浸出物含量與性狀均符合《江蘇省中藥飲片炮制規范》的標準規定。黃芩炭的平均浸出物含量為28.60%,性狀為黑色,內部褐色,浸出物含量不符合規定;又調整工藝組合為A1B2C2,經炭制之后,性狀符合規定,炭制程度較前者較淺,浸出物的平均含量為38.62%,符合《江蘇省中藥飲片炮制規范》黃芩炭項下對浸出物及性狀的規定。故牡丹皮炭的最佳組合確定為A2B2C4;黃芩炭的最佳組合確定為A1B2C2。

由以上實驗結果驗證得到最優炮制工藝,牡丹皮和黃芩炮制前后如圖1、圖2、圖3、圖4所示。

圖1 生黃芩

圖2 黃芩炭

圖3 生牡丹皮

圖4 牡丹皮炭

4 討論

中藥炒炭講究“炒炭存性”,強調中藥在炮制后外觀性狀既要符合標準規定,也要保存其原有的性味。牡丹皮在制炭過程中,能明顯聞到牡丹皮的味道;并且隨著炮制程度的不同,牡丹皮的香味濃度也不同;部分完全炭化或部分灰化的中藥,牡丹皮原有的氣味不復存在,其飲片質量也隨之受到很大程度的影響。據現有文獻查閱發現,牡丹皮經過碳制后,其浸出物含量明顯降低,甚至急劇下降,這一結果可能與丹皮酚的揮發、分解等因素有關,這一點值得進一步探究。

黃芩在制炭時,利用正交實驗,設置三因素三水平,以時間、溫度、投藥量為變量,以浸出物含量、黃芩苷含量、黃芩素含量、漢黃芩素含量與性狀作為綜合評價指標。從圖5能夠很明顯看出黃芩苷、黃芩素與漢黃芩素峰面積的變化。其中,有幾組幾乎看不到峰,究其原因是黃芩在炒炭后,發生完全炭化,故其中黃芩苷、黃芩素與漢黃芩素成分的含量大為受損;炒炭后其浸出物的含量為10.10%,顯著降低。由此可看出,中藥在制炭過程中“炒炭存性”十分重要,炮制的程度與其所含的化學成分含量息息相關。

注:第二個峰為黃芩苷,第三個峰為黃芩素,第四個峰為漢黃芩素;從下往上,依次為正交實驗的序號,每個樣品做兩組進行平行。圖5 黃芩炭高效液相色譜

《中華人民共和國藥典》2020年版[12]中,僅對大薊炭、荊芥炭、荊芥穗炭與綿馬貫眾炭的浸出物含量作出了相關規定。《江蘇省中藥飲片炮制規范》2020年版之前的版本中,未曾對浸出物含量做相應要求。本研究從市場上選取10批黃芩與牡丹皮的原藥材,黃芩原藥材浸出物含量的平均值為58.0%(標準規定不少于40%);牡丹皮原藥材浸出物含量的平均值為26.3%(標準規定不少于15%)。黃芩經過炭制之后,基本能達到《江蘇省中藥飲片炮制規范》中的相關要求;牡丹皮經過炭制之后,兼顧性狀的同時,浸出物含量則無法達到要求。

中藥炭藥的炮制方法有清炒法、砂燙法和燜煅法[13],本研究使用的是清炒法。在牡丹皮炭與黃芩炭的炮制過程中發現,中藥炭藥浸出物含量的檢查與含量測定的結果主要與炭藥的性狀密切相關。炭藥又有輕炭、中炭、重炭之分:同一火力,炮制的藥物程度不同,即表面黑褐色,內部棕黃色;或是表面焦黑色、內部焦褐色,前者為中炭,后者為重炭。對兩者進行浸出物檢查與含量測定檢查,前者均較后者高,這一點對于牡丹皮炭與黃芩炭均適用。牡丹皮炭的最佳組合為A2B2C4,炒制結果為輕炭,只有此種炮制結果浸出物含量才符合要求;黃芩炭最佳組合為A1B2C2,為中炭,符合標準中的相關規定。

牡丹皮與黃芩經過炮制后,兩者浸出物含量與有效成分含量均有所降低,水分也發生了明顯下降。對炮制不同程度的飲片,進行浸出物含量檢查,實驗過程中,在過濾時,炭化程度深的樣品,其過濾速度相對較慢,其原因與炭的吸附力有關。對于炭藥而言,可以通過回流過濾后,根據濾液的顏色初步判斷出浸出物含量的多少,顏色較淺則可推測出其浸出物的含量較少。

牡丹皮中含有丹皮酚,丹皮酚熔點較低,炒制溫度過高時易揮發。黃芩含有黃芩苷,易轉化為黃芩素。沈安等[14]研究發現,黃芩苷在加熱的條件下化學結構極易轉化,因而引發出一個問題:浸出物含量的降低與此類成分的降低是否有關,值得進一步深入探索。

中藥制炭,自古以來講究“炒炭存性”的重要性,輕炭與中炭的制法可以使飲片達到相關要求,且其原有的性味仍然存在,而飲片在經過重炭的制法后則只有炭味,而未保留中藥原有的性狀。由此可見“炒炭存性”在中藥炮制中有著舉足輕重的地位。目前,炭類中藥的浸出物含量、成分含量與不同程度炭類中藥之間的關系尚不完全明確,這是應當探索的問題,對更好解決大工藝生產中的相關問題具有重要意義。