文火与武火煎煮中药时沸腾液体温度与蒸发率研究

侯富国，桂新景，，王小鹏，李海洋，郭晓帆，王艳丽，刘瑞新，4，5，6，李学林，4，5，6

[1.河南中医药大学药学院，郑州 450046；2.河南中医药大学第一附属医院药学部，郑州 450000；3.国家中医药管理局中药制剂三级实验室，郑州 450000；4.河南省中药饮片临床应用现代化工程研究中心，郑州 450000；5.河南中医药大学呼吸疾病中医药防治省部共建协同创新中心，郑州 450046；6.河南省中药临床药学中医药重点实验室(建设单位)，郑州 450000]

明代医药学家李时珍曰：“凡服汤药，虽品物专精，修治如法，而煎药者鲁莽造次，水火不良，火候失度，则药亦无功。”可见火候的掌握对汤剂疗效发挥了重要作用[1-3]。火候有文火和武火之分，文火和武火是指液体沸腾的剧烈程度。液体的沸腾状态又分为微沸、中沸和大沸，微沸和大沸分别表示文火和武火煎煮时的状态，微沸的下限为液体微微沸腾，大沸的上限为液体不溢出。总之，文火和武火是通过观察液体沸腾状态来进行判定的，与火力大小无关。文火煎药，既可使药汤不至溢出或过快熬干，又可保持沸腾状态使有效成分充分溶出，药味厚而下降内行；武火煎药，既可使药汤尽快煮沸而节省时间，又可使药气挥发少，杂质溶出少，药气厚而上升外达[4]。为了使药汁浓厚，药效持久，中药煎煮一般先用武火后用文火[5]。

目前在食品烹饪、茶叶加工等涉及加热的工艺过程中已经实现温度量化控制[6-7]，而关于中药煎煮中火候的使用仍停留在对药液沸腾状态的简单描述，文火和武火之间没有明确的判定指标。使用煎药机煎药时，由于无法直观反映液体沸腾状态，火候把握不当可能影响煎药质量，进而影响药物疗效的发挥。因此，文火和武火亟需更加科学的定义和明确的指标参数来进行规范。本研究从加热和散热两个方面分析文火和武火的可测指标，并通过测定分析不同条件下文火和武火时沸腾液体的温度与蒸发率，以期为文火和武火的数字化及煎药过程中火候的精准调控提供参考。

1 仪器与试药

1.1仪器 天然气灶，柴油温度计(0～200 ℃，沧州超越仪器仪表有限公司)，HZT-B6000型十分之一电子天平(福建华志电子科技有限公司，感量：0.1 g)，不锈钢锅(口径：20 cm，型号：LZ02480011)，DYM3型空盒气压表(800～1.060)×106Pa，青岛聚创环保集团有限公司)，WS-A1温湿度表(北京康威仪表有限责任公司)，铁架台，量筒。

1.2试药 当归、玄参和山药饮片购自安徽普仁中药饮片有限公司，均具有饮片检验报告书，并经河南中医药大学第一附属医院施钧瀚副主任药师鉴定，均符合2020年版《中华人民共和国药典》规定。实验用水为自来水。

2 方法与结果

本实验在室温(23±1)℃、相对湿度(57±1)%、大气压1.001×105Pa环境中进行。

2.1不同测量位置条件下测定文火和武火时沸腾液体的温度

2.1.1温度测定方法 沸腾是指一定温度下在液体表面和内部同时发生的剧烈汽化现象。①取自来水2 L，置不锈钢锅，天然气灶大火加热至大沸，观察水沸腾状态(水泡大小、多少以及沸腾的剧烈程度)，逐步调整火候至液体沸腾状态与文火定义描述状态一致(微微沸腾)。保持文火沸腾3 min，温度计分别测量液体内部不同深度温度，温度计插入液体的深度分别为2，3，4，5，6 cm。分别平行测量3次，取平均值。②取自来水2 L，置不锈钢锅，天然气灶大火加热至大沸，观察水沸腾状态，逐步调整火候至液体沸腾状态与武火定义描述状态一致(沸腾剧烈但不溢出)。具体方法同①。

2.1.2温度测定结果 在火候不变条件下，测量位置深度与文火和武火时沸腾液体的温度呈正相关(图1)，可能是由沸腾时液体内部不同位置分子热运动的剧烈程度不同引起。另外，文火时沸腾液体温度与武火时沸腾液体温度存在明显差异。同一测量位置，武火时沸腾液体温度较文火时沸腾液体温度高(4.9±0.6)℃。

图1 不同测量位置条件下文火和武火时沸腾液体的温度

2.2不同煎煮时间条件下测定文火和武火时沸腾液体温度

2.2.1温度测定方法 ①取自来水2 L，置不锈钢锅，天然气灶大火加热至大沸，观察水沸腾状态，逐步调整火候至液体沸腾状态与文火定义描述状态一致。温度计分别测量液体沸腾后5，10，15 min时液体温度，测量位置均为距液面5 cm。分别平行测量3次，取平均值。②分别测量武火时液体沸腾后5，10，15 min液体温度，具体方法同①。

2.2.2温度测定结果 在火候不变条件下，文火和武火时沸腾液体温度与煎煮时间长短无关(表1)，即在煎煮5，10，15 min时沸腾液体温度差异无统计学意义(n=3，P>0.05)。说明当沸腾液体加热和散热体系达到平衡时温度保持不变。

表1 不同煎煮时间条件下文火和武火时沸腾液体温度

2.3不同液体体积条件下测定文火和武火时沸腾液体温度与蒸发率

2.3.1温度与蒸发率测定方法 ①分别取1，1.5，2 L自来水置不锈钢锅，天然气灶大火加热至大沸，观察水沸腾状态，逐步调整火候至液体沸腾状态与文火定义描述状态一致。保持文火沸腾3 min，温度计测量锅内液体温度，测量位置均为距液面5 cm。称量锅与水总重，保持文火沸腾10 min后再次称重，计算自来水10 min内蒸发率。分别平行测量3次，取平均值。②分别测定武火时1.0，1.5，2.0 L沸腾液体温度与蒸发率，具体方法同①。

2.3.2温度与蒸发率测定结果 在火候不变的条件下，煎煮液体体积对文火和武火时沸腾液体温度与蒸发率无显著影响(n=3，P>0.05)，即在煎煮1.0，1.5和2.0 L液体时沸腾液体温度与蒸发率均差异无统计学意义(表2)。

表2 不同液体体积下文火和武火时沸腾液体温度与蒸发率

2.4不同药液浓度条件下测定文火和武火时沸腾药液的温度与蒸发率

2.4.1温度与蒸发率测定方法 根据本课题组前期出膏率实验结果，本实验选取出膏率较高的当归饮片作为载体[出膏率(57.07±1.29%)][8]。

2.4.2温度与蒸发率测定结果 火候不变，药液浓度对文火和武火时沸腾药液的温度无明显影响(表3)，即在煎煮当归50，100，150，200和250 g时沸腾药液温度差异无统计学意义(n=3，P>0.05)。随着药液浓度增加，文火和武火时蒸发率略有减小趋势，可能由散热面积减少造成。即药物浮在液体表面，药物越多散热面积越小。

表3 不同浓度药液条件下文火和武火时沸腾药液的温度与蒸发率

2.5不同药液类型条件下测定文火和武火时沸腾药液的温度与蒸发率

2.5.1温度与蒸发率测定方法 ①称取当归、玄参和山药各250 g，置不锈钢锅内，加自来水2 L(相当于加入8倍量水)，浸泡30 min。天然气灶大火加热至大沸，观察药液沸腾状态，逐步调整火候至药液沸腾状态与文火定义描述状态一致。保持文火沸腾3 min，温度计测量锅内药液温度，测量位置均为距液面5 cm。称量锅与药液总重，保持文火沸腾10 min后再次称重，计算药液在10 min内蒸发率。分别平行测量3次，取平均值。②分别测定武火时含当归、玄参和山药的沸腾药液温度与蒸发率，具体方法同①。

2.5.2温度与蒸发率测定结果 文火时当归、玄参和山药水煎液沸腾药液的温度差异无统计学意义(n=3，P>0.05)。上述3种饮片水煎液武火时药液温度、文火时蒸发率和武火时蒸发率均略有减小，其中当归>玄参>山药(表4)，这可能由于玄参和山药分别含皂苷类和淀粉类成分较多，沸腾时所起泡沫较多且起泡沫程度不同。文火时蒸发率减小可能由药液表面起泡沫程度加剧导致散热面积减小所致。武火时为保证药液不溢出，调节药液沸腾的剧烈程度较自来水低，导致所测温度和蒸发率相对减小，且减小程度不同。

表4 文火和武火时不同药材沸腾药液的温度与蒸发率

3 讨论

3.1测定指标的选择 本研究从加热和散热两个方面分析了文火和武火的可测指标。药液作为受热对象，吸收外界提供的热量，液体内部分子热运动加剧，表现为温度升高(内在)和液体沸腾状态改变(外在)。由于液体沸腾状态无法直接测量，所以液体温度可作为描述文火和武火时液体沸腾状态的测量指标；液体沸腾状态保持稳定时，体系达到平衡[9]，提供的热量与散失的热量相等，而热量散失主要依靠液体蒸发。综上，本研究选用沸腾液体的温度和蒸发率这两个可测指标对文火和武火进行初步定量。

3.2文火与武火对比分析 不同测量位置、煎煮时间、液体体积、药液浓度和药液类型条件下通过测定文火和武火时沸腾液体的温度与蒸发率，发现文火和武火时沸腾液体的温度与蒸发率差异有统计学意义。此外，测量位置深度与文火和武火时沸腾液体的温度呈正相关，为中药煎药火候的温度精准调控提供了参考。

3.3温度与蒸发率测定结果对比分析 煎煮条件改变，液体温度测定结果与对应蒸发率测定结果变化趋势基本一致。但相较于蒸发率，温度可测性更强，结果更稳定，测量误差更小。所以就实验结果而言，对于同一煎药容器，文火和武火时液体温度的测定较蒸发率更准确。这可能由于蒸发率受锅口径大小、压力、空气温湿度和人为等因素影响较大。此外，考虑到目前煎药机所用煎药模式为密闭煎煮，蒸发率测定难度较大，而液体温度实时检测相对方便可靠，只需温度传感器[10-12]即可实现。因不同处方煎煮时加水量不同，测量固定位置药液温度时，文火和武火的具体数值需进行调整。