不同產(chǎn)地的炮制輔料土中化學(xué)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(wèi)生職業(yè)學(xué)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]?！侗静菝设b》載：“陳壁土制，竊真氣驟補(bǔ)中焦。”李時(shí)珍指出：“土者，五行之主……在人則脾胃應(yīng)之，故諸土入藥，皆取其裨助戊已之功?！薄侗静輳男隆份d：黃土有“開胃健脾，消食利濕，補(bǔ)中益氣”之功?，F(xiàn)代炮制理論認(rèn)為，土炒能增強(qiáng)藥物補(bǔ)脾止瀉的功能，降低藥物的刺激性，常見土炒品種如白術(shù)、當(dāng)歸、山藥等[2]。根據(jù)傳統(tǒng)土炒的目的，伏龍肝(灶心土)是最符合傳統(tǒng)炮制意圖的輔料，而其所含豐富化學(xué)元素可能是主要效應(yīng)成分[1，3-5]。在《全國中藥炮制規(guī)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(guī)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(guī)范規(guī)定可以使用黃土、紅土、赤石脂及紅磚粉[7-8]。

實(shí)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(xiàn)傳統(tǒng)“藥輔合一”制藥理念。但是，輔料“土”的研究基礎(chǔ)薄弱[9-11]，目前尚未知赤石脂、紅土、紅磚粉中內(nèi)含成分是否與灶心土具有相似性。本研究通過測定不同產(chǎn)地的4類炮制輔料土中內(nèi)含化學(xué)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(zhì)量評價(jià)提供參考。

1 材料

1.1 儀器

A3AFG型原子吸收分光光度計(jì)(北京普析通用儀器有限責(zé)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(dòng)化分析儀器有限公司)；AB265-S型電子分析天平、多參數(shù)測試儀 S400-B(瑞士梅特勒-托利多)；BSZ-2型自動(dòng)雙重蒸餾水器(上海博通化學(xué)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(fā)展有限公司)。

1.2 試藥

除紅土、紅磚、S13是作者實(shí)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(qū)，經(jīng)漳州衛(wèi)生職業(yè)學(xué)院陳育青副教授鑒定，S2、S3、S9為燒結(jié)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(xì)信息見表1。Al(編號：GSB04-1713-2004)標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)儲備液(l g·L-1，中國計(jì)量科學(xué)研究院)；30%過氧化氫溶液(西隴科學(xué)股份有限公司，批號：170101)；實(shí)驗(yàn)用水為重蒸餾水；濃硝酸(優(yōu)級純)；其余試劑均為分析純。

表1 不同產(chǎn)地輔料土的樣品信息

2 方法與結(jié)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(yàn)溶液

2.1.1.1標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制 量取K、Ca、Fe、Zn、Al、Mg、Cu、Mn、Na標(biāo)準(zhǔn)儲備液，分別加2%硝酸配制成質(zhì)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(biāo)準(zhǔn)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(jìn)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(zhuǎn)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(shù) 采用火焰原子吸收分光光度法(FAAS) 對各批樣品進(jìn)行K、Ca、Fe、Zn、Al、Mg、Cu、Mn、Na的含量測定，具體儀器工作參數(shù)見表3。如樣品中元素含量超過標(biāo)準(zhǔn)曲線線性范圍，以2%硝酸稀釋適當(dāng)倍數(shù)后再進(jìn)樣測定。對同一試樣進(jìn)行3份平行試樣測定，同時(shí)按同法做試劑空白試驗(yàn)。

表3 火焰原子吸收儀工作條件

2.1.3標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制 取各元素標(biāo)準(zhǔn)儲備液，分別加2%硝酸配制系列標(biāo)準(zhǔn)溶液，各標(biāo)準(zhǔn)溶液質(zhì)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(biāo)準(zhǔn)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(biāo)(Y)、濃度為橫坐標(biāo)(X)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。各元素的標(biāo)準(zhǔn)曲線及線性范圍見表4。

表4 各元素線性關(guān)系考察

2.1.4精密度試驗(yàn) 分別取K、Ca、Fe、Zn、Al、Mg、Cu、Mn、Na各元素標(biāo)準(zhǔn)液，按2.1.2項(xiàng)下儀器工作條件，連續(xù)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(fù)性試驗(yàn) 取輔料土S1樣品6份，按2.1.1項(xiàng)下方法制備供試品溶液，依2.1.2項(xiàng)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(jié)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(yàn) 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(biāo)準(zhǔn)溶液，按2.1.1項(xiàng)下方法制備供試品溶液，依法測定各元素含量，依次計(jì)算平均回收率及RSD，結(jié)果見表5。

表5 回收率試驗(yàn)結(jié)果(n=6)

2.2 輔料土中Si元素的測定

根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)(GB/T 6730.10-2014)及相關(guān)文獻(xiàn)方法[12-14]，采用動(dòng)物膠凝聚質(zhì)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(zhì)量，置于鎳坩堝中，加數(shù)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(yīng)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(dòng)物膠溶液(10 g·L-1)，充分?jǐn)嚢璨⒈?0 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(shù)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(fù)灼燒直至恒重。隨行空白對照試驗(yàn)。

依公式(1)計(jì)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(zhì)量(g)；m2為空坩堝質(zhì)量(g)；m3為空白試驗(yàn)灼燒后沉淀加空坩堝質(zhì)量(g)；m4為空白試驗(yàn)的空坩堝質(zhì)量(g)；m為風(fēng)干土樣的質(zhì)量(g)；0.467 4為二氧化Si換算成硅的系數(shù)；K為由K=100/(100-A)所得的換算系數(shù)，其中A為土樣的吸濕水質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

2.2.2精密度試驗(yàn) 取已粉碎過六號篩的6份S1土樣各0.5 g，依2.2.1項(xiàng)下方法測定Si含量，結(jié)果6份樣品質(zhì)量分?jǐn)?shù)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(jié)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(fēng)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(xù)濾液，備用。

2.3.1.2測試方法及儀器工作條件參數(shù) 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(jìn)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(xiàng)下供試品溶液25.0 mL，根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)(GB/T 6730.10-2014)中質(zhì)量法測定土樣中水溶性鹽總量[12-14]。

2.3.2.2精密度試驗(yàn) 取2份S9土樣各50.00 g，按2.3.1.1項(xiàng)下方法制備供試品溶液，依2.3.2.1項(xiàng)下方法測定含量，結(jié)果2份樣品水溶性鹽總量質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為4.88、4.91 g·kg-1，2次平行測定結(jié)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(fēng)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(jì)直接測定。

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

2.5 輔料土樣測定結(jié)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(jié)果 分別取各輔料土樣品，按2.1.1項(xiàng)下方法制備供試品溶液，依2.1.2項(xiàng)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(jù)2.1.3項(xiàng)下標(biāo)準(zhǔn)曲線直接讀數(shù)，乘以各元素稀釋倍數(shù)，計(jì)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(xiàng)下方法測定Si含量。結(jié)果見表6。

表6 不同土樣中化學(xué)元素全量測定結(jié)果

2.5.2輔料土樣中水溶性鹽的測定結(jié)果 分別取各輔料土樣品，按2.3.1.1項(xiàng)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(shù)，計(jì)算各土樣品中含量。結(jié)果見表7。14個(gè)樣品中，僅灶心土S9、S13樣含CO32-、HCO3-，可能與灶心筑涂時(shí)土樣摻入石灰有關(guān)。

表7 不同土樣中水溶性鹽含量測定結(jié)果 mg·g-1

2.5.3輔料土中pH測定結(jié)果 分別取各輔料土樣品，按2.4.1項(xiàng)下方法，依次測定，結(jié)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(tǒng)聚類分析(HCA) 將各樣品化學(xué)物質(zhì)含量相對于稱樣量量化，導(dǎo)入SIMCA-P 14.1軟件對樣品進(jìn)行HCA。根據(jù)10種化學(xué)元素全量分析結(jié)果，14個(gè)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(jù)水溶性鹽含量分析結(jié)果，14個(gè)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(gè)樣品元素含量數(shù)據(jù)導(dǎo)入SIMCA-P 14.1軟件中進(jìn)行PLS-DA模型擬合，篩選出組間成分差異貢獻(xiàn)率較大的元素。根據(jù)10種化學(xué)元素全量分析結(jié)果，使用ParN換算的數(shù)據(jù)標(biāo)度方式進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，并分析生成差異性標(biāo)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(gè)，影響大小依次為Si、Al、Ca元素，這3種主要標(biāo)志物的是土壤主要化學(xué)元素；根據(jù)水溶性鹽含量分析結(jié)果，使用Ctr換算的數(shù)據(jù)標(biāo)度方式進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)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(gè)，影響大小依次為水溶性鹽總量、Cl-、SO42-含量，這3種主要標(biāo)志物主要與土壤類型、灶心土形成過程有關(guān)。因此，水溶性鹽含量更適合作為輔料土的質(zhì)量分析指標(biāo)。

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(xué)元素含量差異分析

土壤化學(xué)元素主要以Si、Al、Ca、Fe等為主，因形成的地質(zhì)環(huán)境及氣候環(huán)境存在差異，不同區(qū)域、不同地貌、不同層位的土的化學(xué)元素全量亦有差異。由實(shí)驗(yàn)結(jié)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(jié)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(xué)元素全量含量存有差異，且經(jīng)化學(xué)模式識別分析，Si、Al、Ca元素是主要差異性標(biāo)記物，推測這些差異主要是成土母質(zhì)與地域不同引起，而柴火燒結(jié)不是主因。

3.2 不同輔料土中水溶性鹽含量差異分析

經(jīng)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(zhì)地與黃土相近，推測其燒煉時(shí)間短，而S3、S13樣斷面煙熏氣明顯，具小孔，燒煉時(shí)間明顯長于S2、S9。由實(shí)驗(yàn)結(jié)果及化學(xué)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(fā)揮止瀉、止血藥效物質(zhì)基礎(chǔ)，與成土母質(zhì)和地域沒有明顯關(guān)聯(lián)性，也證實(shí)了灶心土“藥輔合一”及需經(jīng)久燒的科學(xué)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(shí)會用鹽泥有關(guān)。

3.3 灶心土具堿性與燒煉程度的相關(guān)性探討

紅土或黃土久經(jīng)柴草熏燒成灶心土，其礦物質(zhì)及無機(jī)鹽類因受熱氧化或分解成堿性氧化物而具堿性[15]。實(shí)驗(yàn)可知，經(jīng)高溫?zé)频募t磚粉pH超過7，而4種灶心土pH均小于7，可能與燒煉時(shí)間不夠長有關(guān)。