基于热分析的生地黄炒炭炮制工艺研究

任 婧，张晓燕，孟祥龙，张朔生

（山西中医药大学中药与食品工程学院，山西 晋中 030619）

地黄为玄参科植物地黄Rehmanniae glutinosaLibosch.的新鲜或干燥块根，具有清热凉血，养阴生津、止血、补血滋阴、益精填髓之功效。始载于《神农本草经》，被列为上品[1-2]。地黄常见的炮制品有生地黄、熟地黄、地黄炭。地黄制炭应用历史悠久，制炭后药性由寒转温，功能由清变补，止血作用增强[3-5]，一直以来地黄炒炭终点判断的传统标准为外表焦黑，内部焦黄或焦褐，大多凭经验判断，无量化的指标，造成市场上地黄炭的质量参差不齐[6]，且历代本草对熟地黄的加工炮制工艺记载及争议颇多[7-9]，因此中药炮制终点的确认与量化是近代中药研究者的重要任务[10-12]。近年来中药炮制技术及手段伴随现代仪器分析手段及药理毒理学的进步而发展[13]，引进了包括热分析技术等一系列现代先进的分析手段及仪器。热分析是在程序温度控制下，测量温度变化时物质物理变化的一类分析技术，主要包括热重法（TG）、微商热重法（DTG）、差热分析法（DTA）、热机械分析法（TMA）、动态热机械分析法（DMA）等[14]。

本团队前期对熟地黄九蒸九晒炮制过程中药效化学成分量变化及炮制辅料的影响及鲜地黄干燥过程中化学成分的动态进行研究，得出炮制辅料黄酒对炮制品的质量存在显著影响[15-17]，且干燥气氛及升温速率对鲜地黄的干燥过程有较大的影响[18-21]。本实验利用热分析技术直观地展示了地黄的热解过程，比较了生地黄及其主要成分在程序升温动态环境下的热解特性，确定了地黄炒炭过程中药效成分变化的敏感温度点，为地黄制炭的最佳炮制温度探究以及指标的量化提供数据参考。

1 仪器与材料

1.1 仪器 STA-449F5 型同步热分析仪（德国NETZSCH），RE-5298 旋转蒸发器（上海亚荣生化仪器厂），GZX-9076MBE 电热鼓风干燥箱（上海博讯实业有限公司医疗设备厂），AXX224ZH/E电子天平（奥豪斯仪器有限公司），SB120D 超声波清洗机（宁波新芝生物科技股份有限公司），DE-100 g 万能高速粉碎机（浙江红景天工贸有限公司）。

1.2 材料 生地黄（购自同仁堂药店，经山西中医药大学张朔生教授鉴定为玄参科地黄属植物地黄Rehmannia glutinosaLibosh.的干燥块根）；生地黄对照药材（公司：中国食品药品检定研究院）；葡萄糖对照品（110833-201205）、蔗糖对照品（111507-201303）均购自中国食品药品检定研究院，纯度≥98%；水苏糖对照品（141115）、益母草苷对照品（批号：140911）均购自成都普菲德生物技术有限公司，纯度≥98%；果糖对照品（MUST-1703403）、梓醇对照品（MUST-17032005）、5-羟甲基糠醛（5-HMF）对照品（MUST-17021202）、地黄苷D 对照品（17120701）均购自成都MUST 生物科技有限公司，纯度≥98%。棉子糖对照品（130513）购自深圳华强科技有限公司，纯度≥99.8%。水为超纯水，石油醚、无水乙醇、浓硫酸为分析纯。

2 方法

2.1 样品的制备

2.1.1 地黄样品的制备 称取地黄药材50 g，粉碎，过40 目筛，备用。

2.1.2 地黄水溶性浸出物的制备 按照《中华人民共和国药典》四部通则（2015 年版）2201 项下水溶性浸出物测定法项下的热浸法进行地黄水溶性浸出物的制备。

2.1.3 地黄多糖、醇浸出物的制备 依照相关文献制备地黄多糖[22]、醇浸出物[23-25]，备用。

2.1.4 环烯醚萜类提取物的制备 样品溶液的制备：取20 g 粉碎的地黄药材加入10 倍量的65%乙醇600 mL，回流3 次，每次1 h 过滤，合并3 次提取液60 ℃真空提取乙醇，蒸馏水定容至所需浓度0.05 g/mL作为原药溶液，备用。

大孔树脂预处理：称取AB-8 型树脂适量，放入500 mL 具塞三角瓶，加入95%的乙醇在室温条件下浸泡24 h，装入色谱柱用95%以上的乙醇以2 BV/h 的流速过柱，以1:5的比例混合流出物和水，用蒸馏水洗涤，直到洗出液不含酒精味道，备用。

大孔树脂分离纯化：BV/h 上样，上样后树脂饱和，用蒸馏水以2BV/h 流速洗至α-萘酚浓硫酸反应无紫色环，再以50%乙醇3 BV/h 洗脱，收集洗脱液。洗脱液水浴蒸干，研磨，过40 目筛，备用。

2.2 热重实验

2.2.1 燃烧热解反应 模拟空气（N2:O2=4:1）为载气，分别取地黄样品、地黄各提取物及地黄对照品各（30±5）mg 置于坩埚中，以10 ℃/min 的升温速率、流量60 mL/min 的恒定流速从室温升至600 ℃。

2.2.2 动力学模型 依据Kissinger Akahira Sunose（KAS）模型函数及Ozawa-Flynn Wall（OFW）模型函数，导出数据，分别对进行数据拟合，求解动力学参数。其中，T 是绝对温度（K），R是气体常数，A 为指前因子，E 是活化能，是转化率，是升温速率。[26]

3 结果

3.1 药材与各提取物、对照品的热解燃烧特性分析 图1-3 为地黄药材与各提取物、对照品的TG-DTG曲线，由热失重（TG）图可得，从室温升至600℃均有三个热失重阶段，分别为：干燥失水阶段、挥发分释放阶段、难挥发性物质和固定碳燃烧阶段，热失重速率（DTG）曲线也呈现相应的四个热失重速率峰。地黄各提取物与生地黄药材的TG-DTG 曲线基本一致，其中水溶性浸出物的挥发分热失重速率最大，表明地黄水提物中化学成分分解最多；糖类对照品第一阶段的热失重速率在170.5℃～260.3℃范围内，由此可得170.5℃～260.3℃范围内的热失重速率是由多糖及其他一些极性较大的化合物受热分解造成；不同环烯醚萜苷类的对照品中梓醇、益母草苷、5-羟色胺分别于273.4℃、251.6℃、216.3℃处出现强度分别为21.71%/min、14.68%/min、24.32%/min 的热失重速率峰，地黄苷D 于200.8℃处开始出现热失重，于237.3 ℃处出现强度为10.94%/min 的热失重速率峰。因此推测地黄在260.3℃～363.1 ℃范围内的热失重由梓醇等环烯醚萜苷类化合物造成的。

图1 地黄药材与不同提取物的TG/DTG 曲线

图2 不同糖类对照品的TG/DTG 曲线

图3 不同环烯醚萜苷类对照品的TG/DTG 曲线

3.2 不同升温速率对生地黄热解燃烧特性影响分析 图4 为不同升温速率的生地黄热解燃烧特性曲线（TG-DTG），由图可得不同升温速率生地黄热解燃烧特性曲线总体趋势相同，分为三个阶段，即干燥失水阶段、热解燃烧阶段（挥发分释放阶段）、难挥发物质和固定碳燃烧阶段。但由于升温速率的不同，生地黄的热解燃烧特性存在差异，在热解燃烧的第一、二阶段，低升温速率制备的生地黄热失重速率峰极值小于高升温速率，且热失重所需温度区间跨度较小。在生地黄热燃烧阶段有两个明显的热失重速率峰极大值，第一个极大值为（228.5±8.1）℃附近出现（-19.38±10.79）%/min 的热失重速率峰极大值，是反应生地黄炮制程度的重要指标；第二个极大值为（333.4±4.9）℃附近出现（4.76±2.42）%/min 的热失重速率峰极大值，此温度为生地黄武火制炭的炮制温度上限。因此生地黄热解燃烧特性随升温速率的不同呈现差异，此为本品制炭时尚需考虑的因素。

图4 生地黄炒炭过程中温度与质量的关系（A）及其转化速率（B）

3.3 不同升温速率生地黄炮制热解反应动力学研究 依照热分析动力学模型计算所得结果得活化能曲线（图5）可得，在温度为（228.5±8.1）℃附近时，三种不同升温速率生地黄热解燃烧均在转化率在0.3附近，热失重速率达到极大值，在转化率达到0.35 时活化能达到最大值。因此在炮制转化率达到0.3 时，量化炮制温度216.3 ℃为本品炒炭最佳温度。

4 结论

本研究模拟了生地炭的炮制过程，建立了地黄炭炮制过程中的内在能量变化的量化方法和评价指标，为生地炭的炮制提供新的思考角度。

图5 活化能曲线图