基于TG—DTG的祖师麻甘草制的炮制机制研究

材料

NETZSCH STA-409C型多气氛热重-差热综合分析仪（德国耐驰公司）。药材购于甘肃甘南，经山西中医学院张朔生教授鉴定，确定为祖师麻基源植物之一瑞香科瑞香属黄瑞香D. giraldii。95%乙醇（天津市富宇精细化工有限公司）、石油醚（天津市致远化学试剂有限责任公司）、氯仿（天津市耀华化学试剂有限责任公司）、乙酸乙酯（天津市光复科技发展有限公司）、正丁醇（天津市光复科技发展有限公司），以上试剂均为分析纯。

2 方法

2.1 样品的制备

2.1.1 渗漉提取法提取祖师麻有效部位样品的制备^[4] 祖师麻药材，浸渍36 h，用15倍量60%乙醇以3 mL·min^-1的渗漉速率渗流，收集渗流液，减压回收乙醇，加水定容至0.5 g·mL^-1。取回收液，3 000 r·min^-1离心10 min，稀盐酸调至pH 3.0，按6 BV通过D-101大孔树脂柱（柱的径高比为1∶5），流速为 3 mL·min^-1，依次以4 BV倍柱体积20%乙醇洗脱，弃去水及20%乙醇洗脱液，再以5 BV的50%乙醇洗脱，收集洗脱液，流速为3 mL·min^-1。减压回收乙醇，浓缩并干燥成干浸膏。

2.1.2 祖师麻不同提取部位样品的制备^[4] 祖师麻药材，60%乙醇浸渍36 h，用15倍量60%乙醇以3 mL·min^-1的渗漉速率渗流，收集渗流液，减压回收乙醇，加水定容至0.5 g·mL^-1。依次用等量的石油醚、氯仿、乙酸乙酯、正丁醇萃取4次，各萃取液减压蒸干。

2.1.3 甘草汁固体的制备^[5] 取50 g甘草，加水600 mL煎煮，沸腾后保持微沸1 h，煎煮3次，合并煎煮液，减压浓缩得浓稠液，经冷冻干燥至干。

2.1.4 渗漉提取的祖师麻有效部位与甘草汁固体混合物的制备 二者分别按原药10∶1，10∶2，10∶3称量混合，研磨，即得。

2.2 实验条件

2.2.1 热重试验的测试条件 模拟空气（N₂-O₂ 4∶1）为载气，5 ℃·min^-1升温速率，流量为60 mL· min^-1的恒定流速通入。

2.2.2 TG-DTG实验 分别取试样量为（30±5） mg的各种药材置于坩锅中，在模拟空气的气氛下对其行热分析，升温速率为5 ℃·min^-1，从室温升温至600 ℃。

2.3 数据处理

本实验采用Origin 8.0进行数据处理及计算。

3 结果

3.1 祖师麻渗漉有效部位及甘草汁固体粉末的热解特性分析

渗漉法提取的祖师麻有效部位的热解特性曲线见图1，TG曲线的4个失重段与DTG曲线上4个热失重速率峰有较好的对应。随着加热的进行，祖师麻渗漉所得有效部位所含的自由水及结合水先析出并于168 ℃左右完成，造成30～170 ℃的失重，其热失重速率峰值出现在105 ℃处的0.53%·min^-1。随着温度进一步升高，渗漉所得祖师麻有效部位中香豆素类、黄酮类等大分子吸收了大量的能量，发生一系列连续的化学变化并析出气体，开始了挥发性成分释放阶段。这一阶段，TG曲线急剧下滑，DTG曲线出现2个热失重速率峰，即291 ℃处的2.38%·min^-1和350 ℃处的0.69%·min^-1，170～320，320～390 ℃失重与有效部位中药效成分的挥发成分释放有关，390～580 ℃失重为祖师麻渗漉有效部位中较难热解及残渣的燃烧阶段，其失重速率峰值出现在516 ℃处的2.42%·min^-1。另外，DTG曲线上4个热失重速率峰除第4个失重速率峰峰形较好，其余峰出现较多肩峰，这与中药多种成分共同发挥药效及反应机制复杂有关，DTG曲线上的一个峰可能为多个物质DTG峰的拟合。

炮制辅料甘草汁经冷冻干燥后所得固体粉末的热解特性曲线见图1，其热解失重曲线TG明显表现为三段式，失重温度为60～230，230～380，380～580 ℃，失重率分别为31.3%，23.3%，35.3%，相应的DTG曲线也出现203 ℃处的3.85%·min^-1，300 ℃处的1.075%·min^-1，446 ℃处的2.58%·min^-13个失重速率峰值。

3.2 祖师麻不同萃取部位的热解特性分析

祖师麻渗漉液的石油醚、氯仿、乙酸乙酯、正丁醇4个萃取部位的热解特性曲线见图2。其中，石油醚部位的热解失重曲线TG主要失重段明显表现为两段式，失重温度分别为130～480，480～580 ℃，失重率为81.3%，14.1%，相应的DTG曲线上也出现2个热失重速率峰值，分别为383 ℃处的2.52%·min^-1和508 ℃处的2.06%·min^-1。氯仿和乙酸乙酯部位失重曲线TG主要失重段明显表现为三段式，失重温度区间分别为氯仿部位的125～325，325～385，385～580 ℃，乙酸乙酯部位的70～300，300～370，370～580 ℃，失重率分别氯仿部位的49.5%，8.1%，41.2%，乙酸乙酯部位的42.1%，9.1%，48.3%。相应的DTG曲线上也出现3个热失重速率峰值，氯仿部位278 ℃处的2.01%·min^-1，345 ℃处的0.69%·min^-1，494 ℃处的1.93%·min^-1，乙酸乙酯部位271 ℃处的2.67%·min^-1，331 ℃处的0.73%·min^-1，465 ℃处的2.59%·min^-1。正丁醇部位的失重曲线TG主要失重段表现为简短的四段式，失重温度区间分别为70～170，170～220，220～340，345～530 ℃，失重率分别为23.6%，8.6%，23.8%，42.3%，DTG曲线上的4个热失重速率峰值130 ℃处的2.93%·min^-1，204 ℃处的1.01%·min^-1，252 ℃处的1.63%·min^-1，470 ℃处的2.57%·min^-1。这表明随着萃取溶剂极性的增加各部位萃取产物的种类及数量发生变化，石油醚部位主要得到游离的甾体和萜类，氯仿和乙酸乙酯部位得到黄酮和香豆素类等，从而导致DTG曲线热失重速率峰增多。

3.3 祖师麻渗漉有效部位与不同萃取部位的热解特性的综合比较分析

比较祖师麻渗漉液4个萃取部位与有效部位的TG-DTG曲线可知，在170～320 ℃内，氯仿、乙酸乙酯、正丁醇部位DTG曲线峰值分别为2.01，2.67，1.62%·min^-1，相应的失重率分别为47.3%，39.4%，21.4%，氯仿和乙酸乙酯部位失重率与失重速率均较大，易于失重，因此，此温度区间的失重为3个部位的叠加，氯仿部位贡献较大，其次为乙酸乙酯部位，此区间为祖师麻主要药效成分失重温度区间。

在320～390 ℃内，石油醚、氯仿、乙酸乙酯部位的DTG曲线均有峰值，分别为2.52，0.69，0.73%·min^-1，石油醚部位失重速率最高，此区域为3个萃取部位的叠加，石油醚部位在此温度区域失重率高达81.3%，因此祖师麻有效部位在320～390 ℃的失重可归结为石油醚部位失重。

390～580 ℃是难挥发成分释放及固定碳的燃烧阶段，4个萃取部位的DTG曲线均有峰值，分别为2.06，1.93，2.59，2.57%·min^-1，相应的失重率分别为14.5%，42.3%，48.6%，44.5%，因此祖师麻有效部位在390～580 ℃温度区域的失重可归结为氯仿、乙酸乙酯、正丁醇部位难挥发分释放及固定碳的燃烧阶段的叠加区。

3.4 祖师麻渗漉有效部位与不同比例甘草汁固体粉末混合物的热解特性分析

祖师麻渗漉有效部位与不同比例甘草汁固体粉末的混合物的热解特性曲线见图3，其主要热解失重曲线TG随着甘草汁固体粉末加入量的增加而变为明显的四段式，前3段失重温度区间均成减小趋势，第4段失重温度区间呈增大趋势。失重率分别为a样160～240 ℃的9.7%，240～290 ℃的14.9%，290～410 ℃的16.4%，410～520 ℃的49.8%；b样150～230 ℃的9.8%，230～280 ℃的13.7%，280～390 ℃的14.8%，390～520 ℃的50.9%；c样150～220 ℃的10.1%，220～270 ℃的13.5%，270～370 ℃的14.9%，370～520 ℃的52.6%。相应的DTG曲线也出现热失重速率峰值，196 ℃和460 ℃处热失重速率峰值随甘草汁固体粉末加入量的增加而增大，a样196 ℃处的0.53%·min^-1、270 ℃处的1.81%·min^-1，466 ℃处的3.04%·min^-1；b样196 ℃处的0.76%·min^-1，271 ℃处的1.62%·min^-1，460 ℃处的2.3%·min^-1，497 ℃处的2.58%·min^-1；c样197 ℃处的1.04%·min^-1，265 ℃处的1.58%·min^-1，455 ℃处的1.80%·min^-1，495 ℃处的3.04%·min^-1。

3.5 祖师麻有效部位、甘草汁固体粉末和二者不同比例混合物的热解特性对比分析

渗漉法提取的祖师麻有效部位、甘草汁固体粉末及两者不同比例混合物的对照热解特性曲线见图4。随着样品中甘草汁含量的增加，196 ℃处的峰逐渐变大，因此可将其可归结为甘草汁固体粉末的特征失重速率峰，与203 ℃处的3.85%·min^-1特征热失重速率峰比较，其向低温方向移动约7 ℃，失重速率降低，降低量与甘草汁固体粉末的加入量成反比，如a样、b样、c样196 ℃处的0.53，0.76，1.04%·min^-1。甘草汁固体粉末在447 ℃处2.58%·min^-1的特征热失重速率峰向高温方向移动约9～14 ℃，失重速率降低，其失重速率降低量与甘草汁固体粉末的加入量成正比，a样此处峰不明显，b样与c样分别为461 ℃处的2.30%·min^-1，456 ℃处1.80%·min^-1。

祖师麻渗漉有效部位在291 ℃处的2.38%·min^-1，516 ℃处2.42%·min^-1的热失重速率峰向低温方向移动，分别约为20～26，19～50 ℃，且失重速率明显降低，其失重速率降低量与甘草汁固体粉末的加入量成正比，表明与加热炮制法相比，祖师麻的甘草制法可减缓祖师麻主要药效成分的损失。

E线处失重速率明显增高，且失重速率升高量随甘草汁冷冻干燥固体粉末的加入先降低后升高。如a样270 ℃处的1.81%·min^-1，466 ℃处的3.04%·min^-1；b样271 ℃处的1.62%·min^-1，497 ℃处的2.58%·min^-1；c样265 ℃处的1.58%·min^-1，495 ℃处的3.04%·min^-1。

另外，随着祖师麻渗漉有效部位中甘草汁固体粉末加入量的增加，320～390 ℃内354 ℃处0.69%·min^-1的失重速率峰逐渐前移，并最终与B线附近的失重速率峰合并，因此，与甘草汁固体混合在程序升温下加热石油醚部位易于失去，这也较好的阐释了祖师麻经甘草制后刺激性降低的炮制机制。

3.6 反应复杂性验证

为考察甘草汁固体粉末对祖师麻有效部位的影响，假定祖师麻有效部位与甘草汁固体粉末混合物的失重是2种物质单独热解失重的简单叠加，在混合物热解过程中任意时刻挥发成分的释放量等于相同情况下2种物质单独热解失重的加权和，即V=χ₁V₁+χ₂V₂（1），式中χ₁，χ₂分别为混合物中祖师麻有效部位、甘草汁固体粉末的质量份额，V₁，V₂分别为祖师麻有效部位、甘草汁固体粉末挥发性产物的产量。由公式（1）计算得到的TG曲线见图5，混合试样叠加TG曲线都低于对应的实验TG曲线，即与实验结果相比有一定偏差。

说明祖师麻有效部位、甘草汁固体粉末的热解并不是2种物质单独热解贡献的简单叠加，实际的热解过程受甘草汁固体粉末影响较大，这反映了祖师麻炮制机制的复杂性。计算后所得的TG曲线与实验TG曲线规律性相同，这反映了混合比对热解的影响。

3.7 结论

随着甘草汁固体粉末加入量的增加，祖师麻有效部位在程序升温下加热使石油醚部位易于失去，同时对于祖师麻主要药效成分的损失起到减缓作用，佐证了TG-DTG用于中药炮制机制研究的科学性及祖师麻经甘草制后刺激性降低的炮制机制。

4 讨论

热重实验可以选择空气、氧气等气氛条件下进行，也可以选择氮气、氩气、氦气等惰性气氛下进行，实验选择的气氛不同对相应TG-DTG曲线的影响也不同^[6]。煤炭、能源、化工等领域的相关学者已对相关原理进行了深入研究。在应用热分析探讨中药炮制机制和工艺中，如引入空气等含氧活性气氛，药物首先会受热热解释放挥发成分，在此条件下药物内的固定碳和碳在高温时会燃烧并释放挥发成分，造成最终余量仅为总重的5%^[7]。

中药材经过加热炮制，不仅在外形上产生一些改变，在化学组成方面也会产生一些改变，最终导致药性与功效的根本变化，从而达到减毒、增效的目的。

将热分析技术应用于中药炮制的研究尚无文献报道。本实验研究结果从另外一个视角阐释了祖师麻经甘草制后刺激性降低的炮制机制；同时，也可为中药炮制研究提供新颖的研究思路和方法。

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Research on processing mechanism of Zushima which was stir-fried with licorice based on TG-DTG

MENG Xiang-long ， GUO Xiao-hui ， ZHANG Shuo-sheng

（1. School of Traditional Chinese Medicine， Shanxi University of Traditional Chinese Medicine， Taiyuan 030024， China；

2. Institute of coal chemistry， Chinese Academy of Science， Taiyuan 030024， China；

3. College of Pharmacy， Hubei University of Chinese Medicine， Wuhan 430065， China）

[Abstract] Objective： To investigate the processing mechanism of Zushima which was stir-fried with licorice. Method： Study of pyrolysis characteristics for extraction of Zushima effective part， petroleum ether， chloroform， ethyl acetate， n-butanol parts and the mixture of Zushima effective parts and licorice solid powder according to the proportion of 10∶1， 10∶2， 10∶3 was carried out in the thermogravimetric analyzer， the simulation of air （N₂-O₂ 4∶1） was chosen as carrier gas and heating rate was 5 ℃·min^-1. Result： Compared with TG-DTG curve of Zushima effective parts， the major weightloss temperature range of petroleum ether extraction which has strong stimulation was 320-390 ℃， 0.69%·min^-1 weightlessness rate peak gradually moved forward with the addition of licorice powder， finally it was merged with the peak around 265 ℃. In addition， effective department of Zushima at 291，516 ℃ for 2.38%·min^-1 and 2.42%·min^-1 thermal weightlessness rate peak shift to lower temperature， the moving range were about 20-26， 19-50 ℃， the former was significantly reduced， the latter was significantly increased. Conclusion： In the course of programmed temperature heating， petroleum ether department was easy to lose with the addition of licorice solid powder. At the same time， the main efficacy components of Zushima had a slow loss rate， which supported the processing mechanisms of TG-DTG method to research traditional Chinese medicine， and verified irritating characteristics that stimulus reduced after stir-fried with licorice.

[Key words] thermogravimetric analysis； Zushima； effective parts； extraction parts； licorice； stir-fry with licorice； processing mechanism

doi：10.4268/cjcmm20122311

[责任编辑 曹阳阳]

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