猴姜、千金藤、川瓜燃烧稳定性和多指标计量分析研究*

周利兵，桑宇青，覃晓娟

(广西科技师范学院,广西 来宾 546199)

猴姜，具有补肾强骨、续筋镇痛、活血止血的功效,主治肾虚久泻及腰痛、耳鸣耳聋、牙齿松动、风湿痹痛、跌扑闪挫、筋骨折伤及斑秃、鸡眼等症[1-2]。千金藤的根含多种生物碱，为中国民间常用草药，性苦、辛、寒，具有清热解毒、利尿消肿、祛风止痛的功效[3-4]。川瓜，既可药用，又可食用[5-6]，利用价值很高，在医学上，具有平肝和胃，除湿舒筋，治吐泻转筋、湿痹、脚气、水肿痢疾等功能[7-9]。

本文选择不同产地的猴姜、千金藤、川瓜三种中草药作为研究对象。测定三种中草药的燃烧热、燃烧稳定性、脂肪、粗纤维、灰分、微量元素。本研究建立3种中草药的多指标分析及评价体系，为大规模开发中草药资源以及中草药分类研究提供有力的科学依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

选择猴姜、千金藤、川瓜3种中草药作为分析样本，样品均用研钵研细并过80目药典筛。猴姜(拉丁文学名：DavalliatrichomanoidesBlume，英文名：Davallia mariesii Moore ex bak)，产地为广西玉林市西林县，生产日期：2021年5月；千金藤(拉丁文学名：Stephaniajaponica，英文名：Qianjinteng)，产地为广西百色市那坡县，生产日期：2021年9月；川瓜(拉丁文学名：Chaenomelessinensis，英文名：Chaenomelis Fructus)，产地为广西百色市凌云县，生产日期：2021年11月。

HR-15BH系列燃烧热测定实验装置、点火丝(镍铬丝)、压片机(湖南长沙长兴高教仪器设备开发有限公司);粉碎机(FW135型，天津市泰斯特仪器有限公司);FA200电子天平(上海舜宇恒平科学仪器有限公司);NETZSCH STA 2500热重分析仪、坩埚(德国NETZSCH公司);SE206脂肪测定仪、F1600全自动纤维测定仪(济南阿尔瓦仪器有限公司);AUY120万分之一电子分析天平(岛津公司);GZX-GF101-3-S干燥箱(上海沪粤明科学仪器有限公司)；SX-4-10P马弗炉(天津市泰斯特仪器有限公司)；ICP-OES光谱仪(iCAP 7000 SERIES，美国Thermo scientific)。

苯甲酸(分析纯,天津市科密欧化学试剂有限公司);2006003药用胶囊(广东生物有限公司)、石油醚(沸程30～60 ℃)、石油醚(沸程60～90 ℃)均为分析纯，广州化工股份有限公司。

1.2 各指标测定方法

中草药燃烧热的测定利用氧弹量热计测定，参阅文献[10]；热重分析是在程序控温和一定气氛下，测量试样的质量变化与温度或时间关系的技术，热重测定参阅文献[11]；脂肪测定参照《GB5009.6-2016食品安全国家标准食品中脂肪的测定》方法测定[12]；灰分的测定参照《GB5009.4—2016食品安全国家标准食品中灰分的测定》方法测定[13-14]；粗纤维测定参照《GBT5009.10-2003 植物类食品中粗纤维的测定》方法测定[15]；微量元素测定参阅文献[16-20]测定。每个样品重复3次试验(n=3，RSD<5%)。

1.3 多指标综合评价方法

构建3种中草药燃烧热、燃烧性(中草药的燃烧稳定性)、脂肪含量、灰分、粗纤维、微量元素的多指标的综合评价体系。

2 结果与讨论

2.1 猴姜、千金藤、川瓜燃烧热的测定

1)绘制猴姜燃烧热测定曲线。重复3次试验，见图1雷诺温度ΔT曲线图。

根据Δm猴姜Qv=W卡ΔT-Q点火丝Δm点火丝-Q胶囊Δm胶囊，Δm猴姜=0.1145 g， Δm点火丝=0.0199 g，Δm胶囊=0.0992 g，W卡=15795.2652 J/℃，ΔT为 0.251 ℃，Q胶囊=20594.6248 J/g，由公式求得Qv猴姜=16558.5916 J/g。

2)同理，测定千金藤、川瓜燃烧热，重复3次试验。

3种中草药燃烧热见表1。由表1知，猴姜、千金藤、川瓜 3种中草药燃烧热大小顺序为：川瓜>猴姜>千金藤。3种中草药燃烧热在1078.67～21435.63 J/g 之间。其中，川瓜燃烧热为 21435.63 J/g，能量最高，猴姜、千金藤的燃烧热分别为16382.70和 1078.67 J/g，能量相对较小。

图1 猴姜雷诺温度△T曲线图

表1 中草药燃烧热

2.2 热重分析

2.2.1 热重分析

1)猴姜热重分析

猴姜的热重见图2，热重分析数据见表2。由图2看出，猴姜样品开始发生分解反应的温度为 35.00 ℃，是猴姜的失水阶段， 经过第一阶段的分解，损失率为23.60%；当温度达到 225.7 ℃ 时，进入分解的第二阶段，是猴姜的蛋白质、脂肪、糖分等各组分的失去阶段，损失率为36.17%；至 430.6 ℃ 时，进入分解的第三阶段可能是粗纤维等各组分的失去阶段。记录得出燃烧余下质量为29.72%。

图2 猴姜热重(TG)、微商热重(DTG)、热差分析(DTA)曲线图

表2 猴姜TG-DTG数据

猴姜DTG曲线出现两个峰，峰的转折点分别为 80.10 ℃、297.30 ℃。其DTA曲线有一个放热峰，峰值为 96.50 ℃，温度范围为71.20～119.00 ℃，峰面积为 60.71 J/g。

2)千金藤热重分析

千金藤的热重见图3，热重分析数据见表3。由图3看出，千金藤开始发生分解反应的温度为 34.50 ℃，是千金键的失水阶段， 经过第一阶段的分解，损失率为14.38%；当温度达到 146.10 ℃ 时，进入分解的第二阶段，是千金藤的蛋白质、脂肪、糖分等各组分的失去阶段，损失率为74.48%；至 409.30 ℃ 时，进入分解的第三阶段可能是粗纤维等各组分的失去阶段。记录得出燃烧余下质量为3.58%。

图3 千金藤热重(TG)、微商热重(DTG)、热差分析(DTA)曲线图

表3 千金藤TG-DTG数据

千金藤DTG曲线出现两个峰，峰的转折点分别为 94.70 ℃、327.20 ℃。其DTA曲线有一个放热峰，峰值为 107.40 ℃，温度范围为71.20～139.80 ℃，峰面积为 200.10 J/g。

3)川瓜热重分析

川瓜的热重见图4,热重分析数据见表4。由图4看出，川瓜样品开始发生分解反应的温度为 34.00 ℃，是川瓜的失水阶段， 经过第一阶段的分解，损失率为11.20%；当温度达到 173.40 ℃ 时，进入分解的第二阶段，是川瓜的蛋白质、脂肪、糖分等各组分的失去阶段，损失率为45.70%；至 445.10 ℃ 时，进入分解的第三阶段可能是粗纤维等各组分的失去阶段。记录得出燃烧余下质量为36.12%。

川瓜DTG曲线出现两个峰，峰的转折点分别为 84.20 ℃、307.80 ℃。其DTA曲线有一个放热峰，峰值为 96.50 ℃，温度范围为59.60～133.60 ℃，峰面积为 135.50 J/g。

2.2.2 猴姜、千金藤、川瓜燃烧稳定性分析

根据猴姜、千金藤、川瓜3种中草药燃烧性参数数据构建燃烧热多指标评价体系。热重则是通过热重分析仪研究中草药在不同升温速率中的燃烧特性指数,判断药材的燃烧稳定性。本课题根据灰色模式识别的方法[21]。采用EXCEL计算,猴姜、千金藤、川瓜3种中草药F值分别为0.36657、0.67518、0.45668,3种中草药燃烧稳定性排序为：千金藤>川瓜>猴姜。

图4 川瓜热重(TG)、微商热重(DTG)、热差分析(DTA)曲线图

表4 川瓜TG-DTG数据

2.3 脂肪、灰分、粗纤维的测定

2.3.1 脂肪、灰分、粗纤维的测定结果

3种中草药脂肪、灰分、粗纤维含量测定结果见表5。

2.3.2 脂肪、灰分、粗纤维的结果分析

由表5知，猴姜、千金藤、川瓜 3种中草药脂肪含量(%)大小顺序为：川瓜>猴姜>千金藤。灰分含量大小顺序为：猴姜>川瓜>千金藤。粗纤维含量大小顺序为：猴姜>川瓜>千金藤。

2.4 微量元素测定

2.4.1 微量元素的测定结果

3种中草药微量元素测定见表6。

表5 3种中草药脂肪、灰分、粗纤维含量测定结果 (n=3)

表6 3种中草药微量元素质量分数测定结果(n=3, RSD<2%) μg/g

2.4.2 微量元素测定的结果分析

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

2.5 构建中草药多指标综合评价体系

根据猴姜、千金藤、川瓜3种中草药燃烧热、热重分析参数，脂肪、灰分、粗纤维含量、微量元素测定数据构建多指标评价体系[22]。猴姜、千金藤、川瓜3种中草药F值为0.5446、0.6075、0.2645。猴姜、千金藤、川瓜3种中草药多指标燃烧热、燃烧性(中草药的燃烧稳定性)、脂肪含量、灰分、粗纤维含量、微量元素测定的综合评价多指标排序为：千金藤>猴姜>川瓜。

3 结论

3种中草药失重最快温度为296.4～327.8 ℃。本研究所选猴姜、千金藤、川瓜3种中草药多指标燃烧热、燃烧性(中草药的燃烧稳定性)、脂肪含量、灰分、粗纤维含量、微量元素的多指标的综合评价如下:千金藤>猴姜>川瓜。本研究对中草药的多指标测定与综合评价具有重要的理论意义和实践意义,可为中草药的质量及分类研究提供科学依据和研究意义。