根及根茎类中药饮片吸水量的初步探索

张忠全，王玉文，乔培浩，黄 玉，杨杰辉 ，姚静雯

(1.上海同济堂药业有限公司，上海 201707；2.上海市浦东新区中医医院，上海 201200)

中药汤剂是指将药材饮片加水煎煮后，去渣取汁所得的液体制剂，是目前中医临床应用较为广泛的剂型。汤剂的质量受多种因素影响，其中，煎煮时的加水量是重要因素之一。但目前煎煮加水量多以经验为主，尚无统一量化标准，仅凭传统经验(浸过药面2～5 cm)或者煎药机厂家推荐的加水公式加水，难免造成加水量过多或过少。加水量过少，饮片煎不透，造成有效成分煎出率低，而饮片的有效成分也有可能因为局部温度过高而被破坏[1]；加水量过多，煎药时间延长，会使某些药的有效成分被破坏或者消失[2]，同时也因为药液过多导致患者服药困难。因此，煎药加水量值得进行深入的量化研究。现代研究中对于煎药加水量的研究较少，在已有的研究中大部分单味取药量少、研究饮片品种也只有几十个，具有局限性，研究结果在实际工作中的量化应用意义不显著。然而，煎煮中药时所用的加水量直接关系到中药有效成分的溶出情况[3]，近年来，随着互联网及物流行业的快速发展，社会化煎药模式给医院及患者带来了极大的便利，在企业化大规模煎药生产过程中，必须对影响煎药质量的关键工序制订严谨可控的执行标准，加水量是其中一个重要环节。笔者统计了上海同济堂药业有限公司2012—2017年间，接受委托的煎药处方中，曾经出现的各类中药饮片共计约760味，通过测定这些饮片的吸水系数，建立煎药加水量数学模型，为科学指导煎药加水量提供重要依据。根及根茎类是上述760味中药饮片的重要组成部分，共计222味，临床使用频率较高，本研究通过测定222味根及根茎类中药饮片的吸水系数，计算处方中各味饮片的总吸水量，从而指导整张处方的加水量。

1 仪器和试药

1.1 仪器

量筒(500 ml，1 000 ml)、布氏漏斗、塑料量杯(5 000 ml)、电子秤、玻璃棒、称量纸、计时器、温度计、小切刀、30 ℃左右的自来水、滤纸、北京东华原YJX(YJ)电煎微压循环煎药机。

1.2 试药

实验饮片均购自上海同济堂药业有限公司。实验饮片均符合《中华人民共和国药典》(2015年版)或《上海市中药饮片炮制规范》(2008年版)或企业内控标准。

2 方法与结果

2.1 实验方法

用电子秤准确秤取同批号、100 g的实验饮片3份，置入5 000 ml塑料量杯中，加入30 ℃左右的自来水(加水量一般为500～2 000 ml，为药材质量的5～20倍，确保饮片充分吸水)。浸泡30 min后，每间隔5 min，查验饮片是否完全浸透(以体积相对较大的片、段、块等沿中线切开后中间无白心、无硬心为浸透标准，对超过2 h仍然无法浸透的，认为该饮片吸水饱和)，并记录浸透所需时间，浸泡结束后，滤除多余液体，以无液体流出为标准，秤量过滤后的湿饮片质量。记录相关实验数据，依次实验并记录每味根及根茎类中药饮片的相关实验数据。

2.2 计算吸水系数

根据计算公式：吸水系数K=饮片吸水量/饮片质量=(湿饮片质量-饮片质量)/饮片质量[2]，记算吸水系数结果，根据处方中使用频率由高至低排序，见表1。

表1 222味根及根茎类中药饮片吸水系数测定结果(n=3)

2.3 拟定加水量计算公式

在实际煎药机煎药生产过程中，笔者参考了前人对加液量数学模型的研究结果:加液量=每味中药饮片的吸水率×饮片质量+蒸发量+所需出液量-煎药机挤压功能参数×处方中饮片总质量[4]，以及处方加水量=吸水量+得液量+损耗量[5-7]，结合不同客户对服药剂量规定不统一的特殊需求，拟定处方加水量计算公式如下：V=(k1×w1+k2×w2+……+kn×wn)×P+N×L×M+T，其中，V表示处方加水总量,单位为ml，k1…kn表示各中药饮片吸水系数，单位为ml/g，wn表示各味饮片质量，单位为g，P表示调节系数，N表示处方剂数，L表示每日服药频次，M表示每次服药剂量，单位为ml,T表示损耗量，单位为ml。在实际大规模煎药生产过程中，损耗量由煎药设备损耗量、包装过程蒸发量、包装设备损耗量、连接管路损耗量4个部分组成。

2.4 损耗量的测定

依据公式计算加水量，需要先行测定煎药过程的损耗量T，根据质量守恒定律，加水量V0×水密度d水+处方药材总质量W0=损耗量T×药液密度d药+药渣总质量W1+得液量V1×药液密度d药，在测定损耗量T的同时，需要先测定药液密度d药平均值， 在煎药过程中，蒸发损耗部分药液的密度d药可以近似等于自来水的比重，得液量药液密度d药=得液量质量/得液量体积。笔者随机抽取不同生产单号的产品20例，通过实验测定药液密度d药平均值为1.018 7，见表2。

表2 得液量药液密度测定(n=20)

固定煎药工艺参数条件下，每家煎药生产企业选择的设备类型不同，不同厂家、不同型号的煎药机、包装机生产过程损耗量也不相同，不同型号的生产设备在工业化煎药生产前应进行损耗量等相关参数的验证，笔者通过实验测定得出本单位煎药机、包装机组合的每次煎药加工平均损耗量为791 ml，与加水量比较，平均损耗率为加水量的6.38% ，实验结果见表3。

表3 煎药机平均损耗量(n=20)

2.5 调节系数P的测定

吸水系数的测定是在常温条件下得出的，在实际生产条件下，药材吸水量的理论计算值与实际吸水量有一定差异，通过实验测定调节系数=实际吸水量/计算吸水量，经过计算平均调节系数为1.199 9,见表4。

2.6 实验对比验证

2.6.1模拟处方设定

通过对上海市医疗机构近6个月内发生的324 853张煎药处方进行统计，处方平均药味数19.46味，平均处方剂数9.77剂，故选择模拟处方为20味药，剂数为10剂。根据根及根茎类药材药味使用频率由高至低每20味为一组，共分为10组，分别记为A、B、C、D、E、F、G、H、I、J组，每个组方药味单剂量定为10 g,共10剂。每组药材质量为2 000 g。

表4 调节系数P的测定(n=20)

2.6.2验证实验方法

根据确定的10组模拟处方，每组同时准确调配2份，分别记为A1、A2；B1、B2；C1、C2；D1、D2；E1、E2；F1、F2；G1、G2；H1、H2；I1、I2；J1、J2。每组第1份根据设备厂家推荐公式计算加水量，W=200+1.08Wy+N×1.8×K(W代表加水量ml，Wy代表饮片总质量g，N代表一次煎药的剂数，K代表一次服药剂量200 ml，200、1.08、1.8为经验常数)进行实验，第2 份按吸水系数计算加水量进行实验，每组处方加水量V=(k1×w1+k2×w2+……+kn×wn)×P+N×L×M+T，调节系数P=1.1999,剂数N=10,每剂服药2次,L=2，每次200 ml,M=200，损耗量T=800，10剂药需液量V0=N×L×M= 4 000 ml，分别加入30 ℃左右的自来水，浸泡60 min后，按企业的标准操作规程操作煎药工序，并分别计录得液量体积V1、V2，依次实验并记录B组至J组数据,实验测得的得液量V1、V2与需液量V进行比较，误差=得液量-需液量，结果见表5、表6。

表5 根及根茎类中药饮片按推荐公式计算加水量实验结果

表6 根及根茎类中药饮片按吸水系数计算加水量验证实验结果

对表5、表6的实验误差结果进行方差分析，结果见表7，F值>F临界值(a=0.05)，且P<0.01，发现两种加水方法具有显著性差异。

2.7 与前人研究吸水系数结果的比较

与文献记载的同品种研究结果比较[2]，结果见表8。

表8 根及根茎类中药饮片吸水系数测定结果与文献记载结果比较(ml/g)

3 结论

从表1可以看出，根及根茎类中药饮片虽为同一药用部位，吸水系数差别较大，最大与最小吸水系数相差2.188 ml/g。通过计算，得出根及根茎类平均吸水系数为0.995 7。饮片吸水系数主要受药材质地、药材所含成分、饮片片型大小和饮片炮制工艺的影响。质地疏松的饮片如地枯蒌、干骨碎补的吸水系数高达2.0以上，质地坚硬的饮片如制胆星、蜜炙甘草的吸水系数较小(0.3以下)，同一饮片不同的炮制方法其吸水系数不同，如蜜麸炒、炒炭后吸水系数比生品偏小。

对两种不同加水方法实验结果进行统计分析，吸水系数法与厂家推荐公式法之间有显著差异，吸水系数法得到的出液量更接近实际需液量，且误差值相对集中，在实际生产中更容易控制，产生误差的原因可理解为饮片在煎煮条件下继续增加的吸水量。由文献记载部分质地坚实的根茎类、种子类等含淀粉、黏液质多的药材,在浸泡时吸水量小但在煎煮时吸水量大[3]。从表8的对比结果可以看出，饮片传统煎煮条件的饮片吸水量与常温实验条件比较，吸水量增加明显，各品种增加吸水量数值存在较大差异，最小差异值为0.362(黄连),最大差异值达1.768(防风),在工艺条件相对固定的情况下，通过增加加水量公式修正参数，如调节系数P、损耗量T等来修正加水量公式的适用性，中药饮片大批量、社会化、机器煎煮可以通过饮片加水量公式实现软件计算加水量。

4 讨论

中药汤剂在现代中医临床中应用普遍，汤剂的质量直接影响临床疗效。汤剂在煎煮时以水为溶媒，加水量是影响饮片有效成分溶出率的关键因素。本研究通过对222味根及根茎类中药饮片吸水系数的测定以及对调节系数、损耗量的验证实验，初步摸索了利用计算机软件，通过吸水系数计算加水量指导煎药机生产加水量化的可行性。由于本研究只测定了常用根及根茎类中药饮片在室温条件下的吸水系数，虽然能够利用计算公式指导实际生产加水量化，但仍具有一定局限性及差异性。需要进一步深入研究，推进中药汤剂标准化、规模化、自动化生产加工，仍需对全部其他类常用中药饮片在常温下、煎药机煎煮条件下的吸水系数进行测定，并对两种实验条件下的结果进行深入分析，并与实际生产工艺条件比较，探索企业个性化加水量数学模型，将单味中药饮片两种不同工艺条件下的吸水系数作为饮片的属性之一输入计算机信息系统，根据建立的加水量数学模型，通过大量的生产实践验证，不断优化各关键工艺参数及软件算法，利用计算机信息软件程序，计算处方总的加水量，提高煎出率、降低生产成本、提高汤剂质量、推进中药汤剂的生产标准化。