根及根莖類中藥飲片吸水量的初步探索

張忠全，王玉文，喬培浩，黃 玉，楊杰輝 ，姚靜雯

(1.上海同濟堂藥業有限公司，上海 201707；2.上海市浦東新區中醫醫院，上海 201200)

中藥湯劑是指將藥材飲片加水煎煮后，去渣取汁所得的液體制劑，是目前中醫臨床應用較為廣泛的劑型。湯劑的質量受多種因素影響，其中，煎煮時的加水量是重要因素之一。但目前煎煮加水量多以經驗為主，尚無統一量化標準，僅憑傳統經驗(浸過藥面2～5 cm)或者煎藥機廠家推薦的加水公式加水，難免造成加水量過多或過少。加水量過少，飲片煎不透，造成有效成分煎出率低，而飲片的有效成分也有可能因為局部溫度過高而被破壞[1]；加水量過多，煎藥時間延長，會使某些藥的有效成分被破壞或者消失[2]，同時也因為藥液過多導致患者服藥困難。因此，煎藥加水量值得進行深入的量化研究。現代研究中對于煎藥加水量的研究較少，在已有的研究中大部分單味取藥量少、研究飲片品種也只有幾十個，具有局限性，研究結果在實際工作中的量化應用意義不顯著。然而，煎煮中藥時所用的加水量直接關系到中藥有效成分的溶出情況[3]，近年來，隨著互聯網及物流行業的快速發展，社會化煎藥模式給醫院及患者帶來了極大的便利，在企業化大規模煎藥生產過程中，必須對影響煎藥質量的關鍵工序制訂嚴謹可控的執行標準，加水量是其中一個重要環節。筆者統計了上海同濟堂藥業有限公司2012—2017年間，接受委托的煎藥處方中，曾經出現的各類中藥飲片共計約760味，通過測定這些飲片的吸水系數，建立煎藥加水量數學模型，為科學指導煎藥加水量提供重要依據。根及根莖類是上述760味中藥飲片的重要組成部分，共計222味，臨床使用頻率較高，本研究通過測定222味根及根莖類中藥飲片的吸水系數，計算處方中各味飲片的總吸水量，從而指導整張處方的加水量。

1 儀器和試藥

1.1 儀器

量筒(500 ml，1 000 ml)、布氏漏斗、塑料量杯(5 000 ml)、電子秤、玻璃棒、稱量紙、計時器、溫度計、小切刀、30 ℃左右的自來水、濾紙、北京東華原YJX(YJ)電煎微壓循環煎藥機。

1.2 試藥

實驗飲片均購自上海同濟堂藥業有限公司。實驗飲片均符合《中華人民共和國藥典》(2015年版)或《上海市中藥飲片炮制規范》(2008年版)或企業內控標準。

2 方法與結果

2.1 實驗方法

用電子秤準確秤取同批號、100 g的實驗飲片3份，置入5 000 ml塑料量杯中，加入30 ℃左右的自來水(加水量一般為500～2 000 ml，為藥材質量的5～20倍，確保飲片充分吸水)。浸泡30 min后，每間隔5 min，查驗飲片是否完全浸透(以體積相對較大的片、段、塊等沿中線切開后中間無白心、無硬心為浸透標準，對超過2 h仍然無法浸透的，認為該飲片吸水飽和)，并記錄浸透所需時間，浸泡結束后，濾除多余液體，以無液體流出為標準，秤量過濾后的濕飲片質量。記錄相關實驗數據，依次實驗并記錄每味根及根莖類中藥飲片的相關實驗數據。

2.2 計算吸水系數

根據計算公式：吸水系數K=飲片吸水量/飲片質量=(濕飲片質量-飲片質量)/飲片質量[2]，記算吸水系數結果，根據處方中使用頻率由高至低排序，見表1。

表1 222味根及根莖類中藥飲片吸水系數測定結果(n=3)

2.3 擬定加水量計算公式

在實際煎藥機煎藥生產過程中，筆者參考了前人對加液量數學模型的研究結果:加液量=每味中藥飲片的吸水率×飲片質量+蒸發量+所需出液量-煎藥機擠壓功能參數×處方中飲片總質量[4]，以及處方加水量=吸水量+得液量+損耗量[5-7]，結合不同客戶對服藥劑量規定不統一的特殊需求，擬定處方加水量計算公式如下：V=(k1×w1+k2×w2+……+kn×wn)×P+N×L×M+T，其中，V表示處方加水總量,單位為ml，k1…kn表示各中藥飲片吸水系數，單位為ml/g，wn表示各味飲片質量，單位為g，P表示調節系數，N表示處方劑數，L表示每日服藥頻次，M表示每次服藥劑量，單位為ml,T表示損耗量，單位為ml。在實際大規模煎藥生產過程中，損耗量由煎藥設備損耗量、包裝過程蒸發量、包裝設備損耗量、連接管路損耗量4個部分組成。

2.4 損耗量的測定

依據公式計算加水量，需要先行測定煎藥過程的損耗量T，根據質量守恒定律，加水量V0×水密度d水+處方藥材總質量W0=損耗量T×藥液密度d藥+藥渣總質量W1+得液量V1×藥液密度d藥，在測定損耗量T的同時，需要先測定藥液密度d藥平均值， 在煎藥過程中，蒸發損耗部分藥液的密度d藥可以近似等于自來水的比重，得液量藥液密度d藥=得液量質量/得液量體積。筆者隨機抽取不同生產單號的產品20例，通過實驗測定藥液密度d藥平均值為1.018 7，見表2。

表2 得液量藥液密度測定(n=20)

固定煎藥工藝參數條件下，每家煎藥生產企業選擇的設備類型不同，不同廠家、不同型號的煎藥機、包裝機生產過程損耗量也不相同，不同型號的生產設備在工業化煎藥生產前應進行損耗量等相關參數的驗證，筆者通過實驗測定得出本單位煎藥機、包裝機組合的每次煎藥加工平均損耗量為791 ml，與加水量比較，平均損耗率為加水量的6.38% ，實驗結果見表3。

表3 煎藥機平均損耗量(n=20)

2.5 調節系數P的測定

吸水系數的測定是在常溫條件下得出的，在實際生產條件下，藥材吸水量的理論計算值與實際吸水量有一定差異，通過實驗測定調節系數=實際吸水量/計算吸水量，經過計算平均調節系數為1.199 9,見表4。

2.6 實驗對比驗證

2.6.1模擬處方設定

通過對上海市醫療機構近6個月內發生的324 853張煎藥處方進行統計，處方平均藥味數19.46味，平均處方劑數9.77劑，故選擇模擬處方為20味藥，劑數為10劑。根據根及根莖類藥材藥味使用頻率由高至低每20味為一組，共分為10組，分別記為A、B、C、D、E、F、G、H、I、J組，每個組方藥味單劑量定為10 g,共10劑。每組藥材質量為2 000 g。

表4 調節系數P的測定(n=20)

2.6.2驗證實驗方法

根據確定的10組模擬處方，每組同時準確調配2份，分別記為A1、A2；B1、B2；C1、C2；D1、D2；E1、E2；F1、F2；G1、G2；H1、H2；I1、I2；J1、J2。每組第1份根據設備廠家推薦公式計算加水量，W=200+1.08Wy+N×1.8×K(W代表加水量ml，Wy代表飲片總質量g，N代表一次煎藥的劑數，K代表一次服藥劑量200 ml，200、1.08、1.8為經驗常數)進行實驗，第2 份按吸水系數計算加水量進行實驗，每組處方加水量V=(k1×w1+k2×w2+……+kn×wn)×P+N×L×M+T，調節系數P=1.1999,劑數N=10,每劑服藥2次,L=2，每次200 ml,M=200，損耗量T=800，10劑藥需液量V0=N×L×M= 4 000 ml，分別加入30 ℃左右的自來水，浸泡60 min后，按企業的標準操作規程操作煎藥工序，并分別計錄得液量體積V1、V2，依次實驗并記錄B組至J組數據,實驗測得的得液量V1、V2與需液量V進行比較，誤差=得液量-需液量，結果見表5、表6。

表5 根及根莖類中藥飲片按推薦公式計算加水量實驗結果

表6 根及根莖類中藥飲片按吸水系數計算加水量驗證實驗結果

對表5、表6的實驗誤差結果進行方差分析，結果見表7，F值>F臨界值(a=0.05)，且P<0.01，發現兩種加水方法具有顯著性差異。

2.7 與前人研究吸水系數結果的比較

與文獻記載的同品種研究結果比較[2]，結果見表8。

表8 根及根莖類中藥飲片吸水系數測定結果與文獻記載結果比較(ml/g)

3 結論

從表1可以看出，根及根莖類中藥飲片雖為同一藥用部位，吸水系數差別較大，最大與最小吸水系數相差2.188 ml/g。通過計算，得出根及根莖類平均吸水系數為0.995 7。飲片吸水系數主要受藥材質地、藥材所含成分、飲片片型大小和飲片炮制工藝的影響。質地疏松的飲片如地枯蔞、干骨碎補的吸水系數高達2.0以上，質地堅硬的飲片如制膽星、蜜炙甘草的吸水系數較小(0.3以下)，同一飲片不同的炮制方法其吸水系數不同，如蜜麩炒、炒炭后吸水系數比生品偏小。

對兩種不同加水方法實驗結果進行統計分析，吸水系數法與廠家推薦公式法之間有顯著差異，吸水系數法得到的出液量更接近實際需液量，且誤差值相對集中，在實際生產中更容易控制，產生誤差的原因可理解為飲片在煎煮條件下繼續增加的吸水量。由文獻記載部分質地堅實的根莖類、種子類等含淀粉、黏液質多的藥材,在浸泡時吸水量小但在煎煮時吸水量大[3]。從表8的對比結果可以看出，飲片傳統煎煮條件的飲片吸水量與常溫實驗條件比較，吸水量增加明顯，各品種增加吸水量數值存在較大差異，最小差異值為0.362(黃連),最大差異值達1.768(防風),在工藝條件相對固定的情況下，通過增加加水量公式修正參數，如調節系數P、損耗量T等來修正加水量公式的適用性，中藥飲片大批量、社會化、機器煎煮可以通過飲片加水量公式實現軟件計算加水量。

4 討論

中藥湯劑在現代中醫臨床中應用普遍，湯劑的質量直接影響臨床療效。湯劑在煎煮時以水為溶媒，加水量是影響飲片有效成分溶出率的關鍵因素。本研究通過對222味根及根莖類中藥飲片吸水系數的測定以及對調節系數、損耗量的驗證實驗，初步摸索了利用計算機軟件，通過吸水系數計算加水量指導煎藥機生產加水量化的可行性。由于本研究只測定了常用根及根莖類中藥飲片在室溫條件下的吸水系數，雖然能夠利用計算公式指導實際生產加水量化，但仍具有一定局限性及差異性。需要進一步深入研究，推進中藥湯劑標準化、規模化、自動化生產加工，仍需對全部其他類常用中藥飲片在常溫下、煎藥機煎煮條件下的吸水系數進行測定，并對兩種實驗條件下的結果進行深入分析，并與實際生產工藝條件比較，探索企業個性化加水量數學模型，將單味中藥飲片兩種不同工藝條件下的吸水系數作為飲片的屬性之一輸入計算機信息系統，根據建立的加水量數學模型，通過大量的生產實踐驗證，不斷優化各關鍵工藝參數及軟件算法，利用計算機信息軟件程序，計算處方總的加水量，提高煎出率、降低生產成本、提高湯劑質量、推進中藥湯劑的生產標準化。