艾灸療法原材料艾絨的燃燒熱值測定研究

武娟,萬定榮,江遠明,周勝,胡紅華

(1.中南民族大學藥學院,武漢 430074;2.湖北蘄春縣市場監督局,湖北 435300;3.湖北蘄春縣產品質量檢驗檢測中心,湖北 435300)

艾絨是菊科植物艾(Artemisia argyi Levl.et Van.)的干燥葉經粉碎過篩制得的細軟絨狀物(在顯微鏡下主要為T形非腺毛),常制成艾條等灸用制品用于艾灸治療與保健。目前,艾灸療法的作用機制尚未完全明了,較普遍認為艾絨是通過燃燒產生溫熱及藥化等效應協同發揮治療作用[1]。其中,溫熱效應是產生艾灸療效的主要原因[2],在一定范圍內,艾絨燃燒產生的熱量越高其溫熱效應越強。

目前,市場上生產廠家加工的艾絨有常規的機械絨以及手工絨、黃金絨等商品規格。手工絨以傳統制絨方式即人工搗碎的方法制得,因其效率低下,現多采用機械粉碎過篩的方式制得機械絨。機械絨中,將艾葉反復粉碎過篩、基本不夾雜葉肉碎末且極為精細的艾絨稱為黃金絨,多直接置于穴位處施灸用。市場上商品艾絨的純度通常用若干公斤的艾葉制成1 kg的艾絨,即葉絨比(n:1)來表示。目前普遍認為艾絨所含葉片碎末越少即純度越高,灸療時產生的不良艾煙氣越少,質量越好[3]。不同純度的艾絨具有一定的性狀、顯微特征差異性,結合其主要化學物質含量差異,經艾灸師和生產廠家認同,我們將商品機械絨劃分為一、二、三級3個等級,艾絨純度(葉絨比)越高,其等級越高。此外,艾葉是艾絨的直接原材料,影響艾葉質量的因素如施化肥與否、采收茬次、干燥方式、儲存年數等[4-7]均應間接影響艾絨質量。為保障艾灸療效及合理利用艾絨提供相關研究信息,本研究利用氧彈式量熱儀對國內69批艾絨商品進行了燃燒熱值測定,分析比較艾絨不同等級、不同規格燃燒熱值的差異性;并對經施化肥與未施化肥、不同采收茬次、不同干燥方式及儲存時間的原料艾葉制得的共 38批實驗室自制艾絨進行了燃燒熱值測定,分析不同條件所獲艾葉原料對制得艾絨燃燒熱值的影響,現報道如下。

1 儀器與實驗材料

1.1 儀器

氧彈式量熱儀(HKPL-4000B全自動量熱儀,鶴壁市恒科儀器儀表有限公司)、101-0AB電熱鼓風干燥箱(天津市泰斯特儀器有限公司)、AB256-S型1/10萬電子分析天平(瑞士METTLER TOLEDO)、FW100高速萬能粉碎機(天津市泰斯特儀器有限公司)。

1.2 實驗材料

1.2.1 試劑與材料

超純水,點火絲(鎳鉻絲),點火棉線,苯甲酸(A.R級,購于鶴壁市華諾電子科技有限公司)。

1.2.2 實驗樣品

收集國內多個產地的機械絨50批,手工絨17批,黃金絨2批,實驗室自制艾絨或葉肉碎末(制絨時篩去的葉片粉末)40批,共109批。其中包括湖北蘄春縣機械絨樣品31批,手工絨11批,黃金絨1批;國內其他產地機械絨樣品19批,手工絨6批,黃金絨1批。其中,根據樣品性狀、顯微特征及其理化性質,將商品機械絨劃分為一、二、三級3個等級;由于性狀、顯微特征的特殊性,不便對手工絨進行等級劃分。以不同條件下出產的艾葉自制的實驗室艾絨施化肥與否對照 3組,不同茬次對照2組,不同干燥方式對照5組,不同年份陳艾絨對照3組,艾絨與同來源葉肉碎末對照4組,蘄艾絨與國內其他產地艾絨樣品對照10組。經萬定榮教授鑒定,所有艾絨樣品均由菊科植物艾的干燥葉所制備。

2 實驗方法

2.1 實驗室自制絨的制備

在各批次艾葉大樣本中隨機抽取160 g,利用四分法取10 g艾葉放入高速粉碎機(轉速24000 r/min)中粉碎120 s,每30 s暫停頓至粉碎機略冷卻后繼續粉碎。將粉碎物置于20目分樣篩中,反復過篩,除盡葉肉碎末,制得艾絨樣品。

2.2 燃燒熱值測定的原理與方法

2.2.1 測定原理

采用氧彈式量熱儀對艾絨樣品燃燒熱值進行測定。將定量的艾絨樣品在充有過量氧氣的氧彈內燃燒,產生的熱量由彈筒壁傳導給定量的內筒水和內筒、氧彈、攪拌葉、測溫探頭組成的量熱系統,水和量熱系統的升溫與樣品燃燒釋放的熱量成正比。系統熱容量由定量基準量熱物質苯甲酸標定,燃燒熱值測定結果根據樣品點燃前后量熱系統產生的溫升以及系統熱容量,對點火絲等附加熱校正后即可得[8],公式為 mQV=W卡Δ T－Q點火絲Δ L－Q棉線Δ L棉線－Q擦鏡紙m擦鏡紙,其中 m為待測樣品的質量(g);QV為待測樣品的燃燒熱值(J/g);W卡為量熱儀水當量,即系統熱容量(J/K);Δ T為基準量熱物質燃燒前后內筒水溫度的變化值;Q點火絲為點火絲的燃燒熱值(J/cm);Δ L為點火絲參加燃燒反應的實際長度(cm)。

2.2.2 量熱儀水當量的測定

①裝樣,清理氧彈杯內壁、坩堝、點火電極等部件,在氧彈中加入10 mL蒸餾水,裝好點火絲(須安裝牢固,保證與點火電極接觸),在點火絲中部系上點火棉線,將事先精密稱定的苯甲酸片(1.0 g)置于點火絲下方的坩堝內并壓緊棉線的一端,擰緊氧彈蓋。②充氧,緩慢向氧彈內充入氧氣,氧彈內壓力達3.0 MPa時繼續充氧15 s,使充有過量的氧氣,檢查氣密性后將其放入量熱儀內筒氧彈固定座上。③檢測,按照儀器操作步驟進行檢測,記錄數據。按儀器規定平行測定5次,極差不超過40 J/g,取測得的熱容量平均值10089.2 J/g作為有效系統熱容量。

2.2.3 添加物燃燒熱值測定

艾絨燃燒時易發生飛濺,測定時應用添加物擦鏡紙將樣品包好。取擦鏡紙5張(約1 g),精密稱定,折疊成團并使包裹口朝下,放入坩堝內壓緊棉線,將氧彈裝好并充入氧氣,測定其燃燒熱值,步驟同量熱儀水當量的測定,按儀器規定平行測定3次,取測得的燃燒熱平均值16063.2 J/g作為添加物燃燒熱值。

2.2.4 艾絨燃燒熱值測定

實驗所用樣品均經 105℃烘干至恒重備用,測定的燃燒熱值均為干重熱值,不考慮去灰部分。取烘干后的艾絨樣品0.4～0.6 g,精密稱定,用精密稱定的2張擦鏡紙包裹,按照量熱計水當量的測定方法進行測定,平行2次,取燃燒熱值的平均值。

3 結果

按照上述測定方法對上述批樣品進行燃燒熱測定,其具體結果見表1-6。由表1可見,69批艾絨樣品的燃燒熱值在16991～19594 J/g的范圍。上述樣品中,17批商品手工絨樣品(53～69號)的平均燃燒熱值為18989.7 J/g,明顯高于50批機械絨樣品(1～50號,平均值為 18329.2 J/g)及 2批黃金絨樣品(51～52號,平均值為17942.5 J/g)。湖北蘄春31份機械絨樣品(1～31號)中,三級品艾絨的平均燃燒熱值最高,為18701.1 J/g,其次為二級品(18226.0 J/g),一級品的燃燒熱值最低(17868.3 J/g)。國內其他產地的19份機械絨(32～50號)亦呈現此規律,三級、二級、一級艾絨樣品的平均燃燒熱值依次降低,分別為18738.2 J/g、18187.2 J/g、17558.2 J/g。表明艾絨等級越高(即純度越高),其燃燒熱值越低,也說明艾葉毛絨的燃燒熱值低于葉片或葉肉碎末的燃燒熱值。為驗證這一點,筆者在實驗室自制了 4批純艾絨樣品及相應同來源的 4批葉肉粉末樣品,并進行了燃燒熱值測定,發現 4組對應來源的葉肉粉末燃燒熱值(18362.7 J/g)均高于純艾絨(18108.1 J/g),從而驗證了以上規律。由表2-6可見,艾絨樣品中3批施化肥艾葉制得艾絨的平均燃燒熱值(18966.4 J/g)略高于未施化肥艾葉制得的艾絨(18759.2 J/g);第二茬艾葉制備的艾絨的燃燒熱值顯著高于同年第一茬和第三茬艾葉制備的艾絨;5批陰干艾葉制備的艾絨樣品的平均燃燒熱值(18819.8 J/g)略高于5批曬干艾葉制備的樣品(平均值18692.4 J/g);5批4年(5年)陳艾絨樣品的平均燃燒熱值(18348.0 J/g)略高于5批2年(3年)陳艾絨樣品(平均值18167.62 J/g),但其中2批2年(3年)陳艾絨高于4年(5年)陳艾絨樣品;5批曬干蘄艾葉(二年陳)制備的蘄艾絨樣品的平均燃燒熱值(18762.2 J/g)明顯高于5批國內其他產地的曬干艾葉(二年陳)制備的艾絨樣品(平均值18409.4 J/g)。

4 討論

艾絨在臨床上主要用于艾灸,是艾灸療法的原材料。目前艾灸療法的作用機制尚未完全明確,較普遍認為是艾絨燃燒產生的溫熱及藥化等效應協同發揮療效作用,溫熱效應是產生艾灸療效的主要原因[9-10]。

本研究結果表明,艾絨的燃燒熱值隨純度(等級)升高而有所降低。其中,湖北蘄春機械絨、手工絨、黃金絨樣品的平均燃燒熱值(分別為 18265.2 J/g、19084.7 J/g、18067.2 J/g)均略高于國內其他產地的樣品(分別為 18087.7 J/g、18815.6 J/g、17817.7 J/g)。此外,不同規格艾絨的燃燒熱值也有較大差異,手工絨熱值(18989.7 J/g)顯著高于機械絨(18329.2 J/g)及黃金絨(17942.5 J/g),作為獨特的傳統工藝手工制作的艾絨,其產品在灸用放熱方面具有優勢。

表1 69批商品艾絨樣品燃燒熱檢測結果

表2 艾葉施肥與否對艾絨樣品燃燒熱的影響結果

表3 艾葉采收茬次對艾絨樣品燃燒熱的影響結果

表4 艾葉干燥方式對艾絨樣品燃燒熱的影響結果

表5 艾葉儲存年數對艾絨樣品燃燒熱的影響結果

表6 蘄艾絨與國內其他產地艾絨樣品燃燒熱的比較結果

本研究結果還表明,原料艾葉的干燥方式對其制得艾絨的燃燒熱值有一定影響;實驗中有 3組數據所得結論驗證了陳艾絨療效優于新艾絨的傳統認識,但有兩組數據與傳統認識有所不同,故艾葉儲存年數對其制得艾絨的燃燒熱值影響暫無定論。以第二茬艾葉制得的艾絨燃燒熱值明顯高于同年份其他茬次艾葉制得的艾絨,并初步說明了雖傳統上在端午節前后采收艾葉加工艾絨,但為提高艾葉種植產量,采用第二茬艾葉加工的艾絨用于灸療也是可取的(但收獲三茬不宜)。至于施化肥艾葉制得艾絨的燃燒熱值略高于未施化肥樣品,由施化肥嚴重影響艾的種植和艾葉的活性成分含量,不應鼓勵使用施化肥的艾葉原料制作艾絨。

筆者在本研究中發現,極少數廠家生產的不同等級艾絨的燃燒熱不完全符合等級越低燃燒熱值越高這一規律,實驗室自制艾絨亦有極少部分樣品不符合通過大樣本所得出的整體規律,推測可能是由于原料艾葉采收地塊不同等原因所致。此外,使用放熱量過高的艾絨艾灸時,可能較易燙傷灸者皮膚,因此,在臨床上選用何種規格等級的艾絨進行艾灸,需根據患者的疾病類型、病情和個人的灸感,由灸療師視情選擇。