朱砂鋯球水飛工藝及質(zhì)量評(píng)價(jià)研究

楊辛欣，洪禹昕，張 睿，熊金璐，王楚盈，許天陽，于 澎

朱砂鋯球水飛工藝及質(zhì)量評(píng)價(jià)研究

楊辛欣，洪禹昕，張 睿，熊金璐，王楚盈，許天陽，于 澎*

長春中醫(yī)藥大學(xué)，吉林 長春 130117

建立適用于工業(yè)生產(chǎn)的朱砂鋯球水飛工藝，提升朱砂質(zhì)量。以外觀性狀、粉體特征、工藝收率及硫化汞含量為指標(biāo)，采用線性插值法將各指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化轉(zhuǎn)換，根據(jù)層次分析法確定各指標(biāo)權(quán)重系數(shù)綜合評(píng)分，通過單因素結(jié)合星點(diǎn)設(shè)計(jì)-響應(yīng)面法的方法對(duì)鋯球水飛朱砂工藝進(jìn)行考察；借助掃描電鏡（SEM）、激光粒度檢測、熱重分析（TG）、拉曼光譜及電感耦合等離子體質(zhì)譜（ICP-MS）對(duì)比朱砂炮制前后質(zhì)量差異，初步探討朱砂鋯球水飛炮制機(jī)制。確定了朱砂鋯球水飛的最佳炮制工藝：取凈朱砂，置研磨筒中，加入直徑1、2、3、4 mm研磨球400 g，加水450 mL，研磨120 min，再加水800 mL，攪拌，傾出混懸液，殘?jiān)瓷鲜龇椒ㄔ俅尾僮鳎喜⒒鞈乙?，靜置72 h，分取沉淀，40 ℃干燥，研散。并采用16批朱砂藥材對(duì)優(yōu)選的鋯球水飛工藝進(jìn)行驗(yàn)證。探索了現(xiàn)代技術(shù)從微觀性狀、化學(xué)成分組成、結(jié)構(gòu)等多方面對(duì)于礦物藥質(zhì)量的綜合評(píng)價(jià)方法。朱砂鋯球水飛工藝簡化了傳統(tǒng)水飛次數(shù)，保留了傳統(tǒng)水飛的特點(diǎn)，量化了關(guān)鍵操作技術(shù)點(diǎn)的參數(shù)，經(jīng)驗(yàn)證工藝條件穩(wěn)定、合理、可行。朱砂鋯球水飛技術(shù)起到了良好的除雜、提純、減毒的作用。

朱砂；鋯球；水飛工藝；炮制；質(zhì)量評(píng)價(jià)；硫化汞；層次分析；星點(diǎn)設(shè)計(jì)-響應(yīng)面法；減毒

朱砂，硫化物類礦物辰砂族辰砂，以“丹砂”名首載于《神農(nóng)本草經(jīng)》：“丹砂，味甘，微寒，主身體五臟百病，養(yǎng)精神，安魂魄，益氣，明目”[1]。具有清心鎮(zhèn)驚、安神、明目、解毒的作用。主含硫化汞，多有少量鋅、鎂、鐵、磷、硅等元素，以及砷、硒等微量元素伴生[2-3]。歷代本草均載其有毒，《中國藥典》2020年版也載“本品有毒，不宜大量服用，也不宜少量久服”“不宜入煎劑”[4]?，F(xiàn)代研究表明，硫化汞是與其毒性相關(guān)的成分，朱砂中含有少量的游離汞、可溶性汞等是導(dǎo)致朱砂有毒的主要物質(zhì)[5]。

因朱砂自身毒性，故多經(jīng)炮制后入藥。朱砂的傳統(tǒng)炮制方法為水飛法。水飛法不僅能使藥物粒度變小，還有凈制減毒作用。朱砂的水飛最早出現(xiàn)在《太平圣惠方》一書中，曰“水飛過”，該方法在元明清歷代皆有相應(yīng)記載并沿用至今，是歷版中國藥典包括《中國藥典》2020年版中規(guī)定的朱砂藥材炮制方法。但由于水飛工藝操作較為復(fù)雜，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，相關(guān)研究多停留在以研缽為基礎(chǔ)的實(shí)驗(yàn)室研究階段，未能與工業(yè)生產(chǎn)進(jìn)行銜接，并不適用于工業(yè)生產(chǎn)。

鋯球水飛設(shè)備是由尼龍研磨罐、攪拌裝置、氧化鋯研磨球和其他輔助裝置組成，具有研磨效率高，粉碎粒度小，能夠量化傳統(tǒng)水飛過程的工藝參數(shù)的特點(diǎn)。本研究采用朱砂鋯球水飛設(shè)備，以性狀（顏色、質(zhì)地）、粉體特征（中位徑、跨度）、HgS含量、收率為指標(biāo)，用線性插值法將各指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化轉(zhuǎn)換，根據(jù)層次分析法確定各指標(biāo)權(quán)重系數(shù)，采用綜合評(píng)分法對(duì)鋯球水飛工藝進(jìn)行系統(tǒng)規(guī)范化研究，并運(yùn)用掃描電鏡、激光粒度測試、熱重分析、拉曼光譜、電感耦合等離子體質(zhì)譜等現(xiàn)代技術(shù)手段，建立全面的質(zhì)量評(píng)價(jià)體系，解決以往朱砂炮制加工流程混亂、質(zhì)量參差不齊的情況，以期為規(guī)范朱砂飲片工業(yè)生產(chǎn)及監(jiān)督管理提供依據(jù)。

1 儀器與材料

1.1 儀器

JM1L攪拌式球磨機(jī)，長沙天創(chuàng)粉末技術(shù)有限公司；BT-2001激光粒度分布儀，丹東百特儀器有限公司；XS105電子分析天平，十萬分之一，梅特勒托利多儀器有限公司；DGH-9070A鼓風(fēng)干燥箱，上海一恒科學(xué)儀器有限公司；SU8020場發(fā)射掃描電子顯微鏡，日本日立公司；STA 449 F5/F3 Jupiter熱重分析儀，德國耐馳公司；Renishaw inVia拉曼光譜儀，英國雷尼紹公司；Agilent ICPMS7800電感耦合等離子體質(zhì)譜儀，美國安捷倫公司；Thermo Scientific ICS-4000 HPLC-Thermo Scientific iCAP TQ ICP-MS/MS高效液相色譜-電感耦合等離子質(zhì)譜儀，賽默飛世爾科技有限公司。

1.2 試藥

硫酸（批號(hào)20180526）、硫酸亞鐵（批號(hào)20190304）、硝酸銀（批號(hào)20170906）、氯化鈉（批號(hào)20190702），分析純，北京化工廠；硝酸鉀（批號(hào)1803061）、高錳酸鉀（批號(hào)1807211）、硝酸（批號(hào)1801141），分析純，西隴化工股份有限公司；硫酸鐵銨（優(yōu)級(jí)純，批號(hào)20190420）、熒光黃指示劑（分析純，批號(hào)20171120），天津市北聯(lián)精細(xì)化學(xué)品開發(fā)有限公司；硫氰酸銨（批號(hào)20100823）、碳酸鈣（批號(hào)20180301），分析純，天津市光復(fù)科技發(fā)展有限公司；糊精，批號(hào)201810101，山東六佳藥用輔料股份有限公司。

1.3 樣品

朱砂藥材，批號(hào)20200301、20200629、20200329、20200531、20200424、20200405、20200615、20200516、20200315、20200604、20200507、20200525、20200501，產(chǎn)地湖南，購于安徽亳州藥材市場；批號(hào)20200918，產(chǎn)地湖南，購于河北保定藥材市場；批號(hào)吉20160155，購于吉林省北藥藥材加工有限公司；批號(hào)20190603，購于安國市安興中藥飲片有限公司。市售朱砂（水飛）飲片，批號(hào)20191212，產(chǎn)地湖南，購于吉林長春宏檢藥房；各批藥材均經(jīng)長春中醫(yī)藥大學(xué)中藥鑒定教研室翁麗麗教授鑒定，為硫化物類礦物辰砂族辰砂，主含硫化汞（HgS）。

朱砂傳統(tǒng)水飛樣品：照水飛法（《中國藥典》2020年版四部通則0213）項(xiàng)下規(guī)定，實(shí)驗(yàn)室自制樣品。

2 方法與結(jié)果

2.1 朱砂鋯球水飛工藝評(píng)價(jià)指標(biāo)與評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)

2.1.1 含量測定 取朱砂粉末約0.3 g，精密稱定，置錐形瓶中，加硫酸10 mL與硝酸鉀1.5 g，加熱使溶解，放冷，加水50 mL，并加1%高錳酸鉀溶液至顯粉紅色，再滴加2%硫酸亞鐵溶液至紅色消失后，加硫酸鐵銨指示液2 mL，用硫氰酸銨滴定液（0.1 mol/L）滴定。每毫升硫氰酸銨滴定液（0.1 mol/L）相當(dāng)于11.63 mg的硫化汞（HgS）[4]。

2.1.2 粒度測試

（1）樣品制備：取樣品約0.2 g至50 mL燒杯中，加水20 mL，攪拌均勻，超聲（200 W、37 kHz）10 min，超聲過程中間隔2～3 min，并攪拌均勻樣品待測。

（2）檢測方法：啟動(dòng)激光粒度分布測試儀，對(duì)儀器進(jìn)行調(diào)零校正后，當(dāng)儀器提示加樣時(shí)將混合樣品粉末混懸液倒入激光粒度分布測試儀分散池中，樣品經(jīng)儀器自動(dòng)超聲波分散后，循環(huán)到測試區(qū)進(jìn)行檢測，儀器自動(dòng)分析處理，記錄相關(guān)中位徑和跨度結(jié)果。

2.1.3 收率測定 以炮制所得水飛品重量和朱砂原藥材的投料質(zhì)量的比值作為工藝收率，計(jì)算公式為工藝收率＝所收飲片質(zhì)量/投藥量。

2.1.4 性狀量化評(píng)分 由于《中國藥典》2020年版一部中對(duì)朱砂粉的性狀描述為“本品為朱紅色極細(xì)粉末，體輕，用手指撮之無顆粒狀物，以磁鐵吸之無鐵粉，氣微，味淡”，故以此為標(biāo)準(zhǔn)，以其顏色和質(zhì)地為感官指標(biāo)進(jìn)行性狀評(píng)分，詳見表1。

2.2 朱砂鋯球水飛工藝的優(yōu)化

本研究通過魚骨式分析的方法對(duì)朱砂鋯球水飛工藝影響因素進(jìn)行分析，魚骨圖見圖1，結(jié)合魚骨圖進(jìn)行預(yù)實(shí)驗(yàn)及單因素考察。確定設(shè)備參數(shù)：轉(zhuǎn)數(shù)為800 r/min；工藝參數(shù)：攪拌用水量為800 mL、靜置時(shí)間30 s；加入直徑1、2、3、4 mm研磨球400 g（比例為1.5∶1.5∶0.5∶0.5）。進(jìn)而以研磨用水量、研磨時(shí)間、水飛次數(shù)作為自變量進(jìn)行星點(diǎn)設(shè)計(jì)。

表1 性狀評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)

Table 1 Trait scoring criteria

感官指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)評(píng)分 顏色色澤不均，有大量鮮紅色暗紅色斑點(diǎn)0 色澤不均，有少量鮮紅色暗紅色斑點(diǎn)25 色澤均勻，基本呈朱紅色，未見鮮紅色暗紅色斑點(diǎn)50 質(zhì)地有粉粒感，感覺粗糙，不細(xì)膩0 無粉粒感，較細(xì)膩25 十分細(xì)膩50

2.2.1 星點(diǎn)設(shè)計(jì)與結(jié)果 在單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上，固定設(shè)備各參數(shù)（轉(zhuǎn)數(shù)、不同大小研磨球的比例、研磨球的量等）不變的情況下，選取對(duì)工藝影響較為顯著的3個(gè)因素為自變量，研磨用水量（A）、研磨時(shí)間（B）、水飛次數(shù)（C），根據(jù)星點(diǎn)設(shè)計(jì)原理，采用Design-Expert 8.0.6軟件對(duì)這3個(gè)因素分別在3個(gè)水平上進(jìn)行設(shè)計(jì)，共設(shè)計(jì)了18組實(shí)驗(yàn)對(duì)方程中各項(xiàng)回歸系數(shù)進(jìn)行回歸擬合。為減小實(shí)驗(yàn)誤差對(duì)結(jié)果的影響，其中取6組中心點(diǎn)，析因部分實(shí)驗(yàn)為12組。

為使實(shí)驗(yàn)結(jié)果能夠全面反映該工藝的可行性，故以傳統(tǒng)感官評(píng)價(jià)指標(biāo)性狀（顏色、質(zhì)地）、粉體特征（中位徑、跨度）、硫化汞含量、工藝收率為指標(biāo)，采用綜合評(píng)分法對(duì)水飛工藝進(jìn)行考察。用線性插值法將各指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化轉(zhuǎn)換：中位徑得分2＝100×[1－(2－2min)/(2max－2min)]；跨度得分3＝100×[1－(3－3min)/(3max－3min)]；含量得分4＝100×(4－4min)/(4max－4min)；收率得分5＝100×(5－5min)/(5max－5min)；性狀評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)見表1；根據(jù)層次分析法確定各指標(biāo)權(quán)重系數(shù)（工藝指標(biāo)準(zhǔn)則層判斷矩陣見表2）：性狀得分、中位徑得分、跨度得分、含量得分、收率得分的權(quán)重系數(shù)分別為0.06、0.25、0.30、0.10、0.29（一致性比率CR＝0.09，CR＜0.10，權(quán)重系數(shù)有效）；綜合得分＝0.06×1＋0.25×2＋0.30×3＋0.10×4＋0.29×5；滿分為100分。其中，1、2、3、4、5分別為其的性狀得分、中位徑得分、跨度得分、含量得分、收率得分、綜合得分，2、3、4、5為該標(biāo)號(hào)的中位徑、跨度、硫化汞含量、收率，2min、3min、4min、5min為中位徑、跨度、硫化汞含量、收率的最小值，2max、3max、4max、5max為中位徑、跨度、硫化汞含量、收率的最大值。因素水平及實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表3。

圖1 魚骨分析圖

表2 工藝指標(biāo)準(zhǔn)則層判斷矩陣

Table 2 Judgment matrix of process index criterion level

工藝指標(biāo)性狀得分中位徑得分跨度得分含量得分收率得分 性狀得分11/31/61/31/5 中位徑得分31131 跨度得分61141 含量得分31/31/411/4 收率得分51141

2.2.2 模型建立與方差分析 采用Design-Expert對(duì)以上數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，以因變量對(duì)自變量A、B、C進(jìn)行模型擬合，建立二次多元回歸方程：＝?31.868 8－0.295 7 A＋0.709 4 B＋87.904 6 C＋0.002 5 AB－0.023 0 AC－0.210 0 BC＋0.000 2 A2－0.003 4 B2－13.014 6 C2。對(duì)其進(jìn)行方差分析，結(jié)果見表4。其中回歸模型＜0.000 1，＝55.84，表明模型具有極顯著差異性；失擬值＝0.401 3＞0.05，失擬不顯著，2為0.984 3，說明該方程擬合度較好，可準(zhǔn)確預(yù)測實(shí)際情況，矯正決定系數(shù)adj2為0.966 7，說明此模型能解釋96.67%的效應(yīng)值變化；表明該模型擬合度和可信度均有效，試驗(yàn)誤差小，模型合理，可用于朱砂水飛工藝的分析和預(yù)測且能保證良好的準(zhǔn)確度。

在回歸方程中，因素B、C、AB、C2（＜0.000 1）對(duì)評(píng)分的影響極顯著，A、AC、BC、A2、B2對(duì)綜合評(píng)分影響顯著，同時(shí)由值推斷，在所選范圍內(nèi)3個(gè)因素對(duì)評(píng)分結(jié)果影響的排序?yàn)锽＞C＞A，其中A與B的交互作用對(duì)朱砂水飛工藝影響最大，其次為B與C的交互作用，A與C的交互作用影響最小，根據(jù)回歸分析結(jié)果，繪制三維響應(yīng)面圖，見圖2。通過Design-Expert 8.0.6軟件分析預(yù)測最佳參數(shù)為研磨加水量450 mL、研磨時(shí)間120 min、水飛次數(shù)為2次。

表3 響應(yīng)面法優(yōu)選炮制工藝實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及其結(jié)果

Table 3 Experimental design and results of response surface method for optimal selection of concoction process

試驗(yàn)號(hào)A/mLB/minC/次Y1Y2Y3Y4Y5Y試驗(yàn)號(hào)A/mLB/minC/次Y1Y2Y3Y4Y5Y 1300 (0)90 (0)2 (0)100875958971.7610300 (0)90 (0)2 (0)754476569571.45 2300 (0)90 (0)2 (0)757349867768.3811300 (0)120 (+1)1 (?1)5045501007661.29 3300 (0)90 (0)2 (0)758445837669.3412450 (+1)90 (0)3 (+1)500885010063.4 4150 (?1)120 (+1)2 (0)757375728376.5213300 (0)90 (0)2 (0)757944519269.23 5150 (?1)60 (?1)2 (0)1009870534670.1414300 (0)60 (?1)3 (+1)755554187357.42 6300 (0)90 (0)2 (0)7578581004564.4515150 (?1)90 (0)3 (+1)1005382858777.58 7450 (+1)60 (?1)2 (0)7573590040.4516450 (+1)120 (+1)2 (0)100100100867591.35 8300 (0)60 (?1)1 (?1)50280852726.3317450 (+1)90 (0)1 (?1)503464863248.58 9300 (0)120 (+1)3 (+1)1006475765267.1818150 (?1)90 (0)1 (?1)757949192848.97

表4 方差分析結(jié)果

Table 4 Analysis of variance results

誤差來源平方和自由度均方F值P值顯著性誤差來源平方和自由度均方F值P值顯著性 回歸模型3 752.839416.9855.84＜0.000 1極顯著A254.85154.857.340.026 7顯著 A108.271108.2714.500.005 2顯著B240.12140.125.370.049 1顯著 B1 300.5011 300.50174.14＜0.000 1極顯著C2739.111739.1198.97＜0.000 1極顯著 C808.221808.22108.23＜0.000 1極顯著殘差59.7487.47 AB495.511495.5166.35＜0.000 1極顯著失擬值24.9338.311.190.401 3不顯著 AC47.54147.546.370.035 6顯著誤差34.8156.96 BC158.761158.7621.260.001 7顯著合計(jì)3 812.5717

2.2.3 工藝驗(yàn)證 參照預(yù)測的最優(yōu)條件，綜合考慮各考察因素及實(shí)際情況，確定最佳工藝為取250 g朱砂樣品，精密稱定，置研磨筒中，加入直徑1、2、3、4 mm的研磨球400 g（比例為1.5∶1.5∶0.5∶0.5），加水450 mL，以轉(zhuǎn)數(shù)800 r/min研磨120 min，再加水800 mL，攪拌，傾出混懸液，殘?jiān)瓷鲜龇椒ㄔ俅尾僮鳎喜⒒鞈乙?，靜置72 h，分取沉淀，40 ℃干燥，研散。平行試驗(yàn)3次，測定結(jié)果見表5。在該條件下實(shí)驗(yàn)結(jié)果與預(yù)測值相差不大，且3次實(shí)驗(yàn)結(jié)果基本平行，該炮制工藝重復(fù)性好，穩(wěn)定可行。

圖2 研磨用水量(A)、研磨時(shí)間(B)、水飛次數(shù)(C) 對(duì)朱砂水飛工藝影響的響應(yīng)面圖

表5 驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)及結(jié)果

Table 5 Validation experiments and results

試驗(yàn)號(hào)Y1Y2Y3Y4Y5Y預(yù)測得分相對(duì)偏差/% 11008284969287.9889.8182.05 21008987919691.29 1.64 31008679959889.12 0.78

2.2.4 最佳工藝 將從安徽亳州藥材市場，保定藥材市場，安國市安興中藥飲片有限公司，吉林省北藥藥材加工有限公司收集的經(jīng)檢驗(yàn)合格的16批朱砂原藥材按最佳工藝進(jìn)行放量實(shí)驗(yàn)研究。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，所得各批次朱砂鋯球水飛炮制樣品，色澤均勻，基本呈朱紅色，未見鮮紅色暗紅色斑點(diǎn)，十分細(xì)膩無顆粒感，硫化汞含量均大于98%，收率在93.85%～97.61%，證明該水飛工藝穩(wěn)定可行。適用于工業(yè)生產(chǎn)。

2.3 朱砂鋯球水飛的質(zhì)量評(píng)價(jià)研究

采用電鏡掃描、激光粒度測定、熱重分析、拉曼光譜分析及電感耦合等離子體質(zhì)譜技術(shù)，對(duì)朱砂鋯球水飛炮制樣品與朱砂原藥材及朱砂傳統(tǒng)水飛樣品、市售朱砂（水飛）飲片進(jìn)行對(duì)比，并對(duì)朱砂原藥材與朱砂鋯球水飛炮制品依照《中國藥典》2020年版一部朱砂項(xiàng)下檢查方法進(jìn)行了二價(jià)汞（Hg2+）的測定，從微觀性狀，化學(xué)成分組成、結(jié)構(gòu)，毒性等多方面對(duì)朱砂炮制新方法鋯球水飛技術(shù)進(jìn)行系統(tǒng)評(píng)價(jià)。

2.3.1 朱砂及炮制品微觀形態(tài)分析 本實(shí)驗(yàn)利用掃描電子顯微鏡放大相同倍數(shù)的情況下，分別對(duì)朱砂不同樣品表面進(jìn)行了掃描觀察，從物理形態(tài)變化角度尋找朱砂鋯球水飛前后的變化，與傳統(tǒng)水飛的朱砂飲片及市售朱砂（水飛）飲片之間的差別。

儀器的加速電壓為3.0 kV，工作距離為3 mm左右，放大倍數(shù)10 000。取樣品粉末適量，用藥匙蘸取少量樣品均勻撒在金屬柱面的導(dǎo)電膠帶上，用洗耳球吹去多余粉末，調(diào)整掃描電子顯微鏡參數(shù)，收集圖像。結(jié)果見圖3。

使用掃描電鏡對(duì)朱砂不同樣品的微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行觀察的結(jié)果表明，朱砂原藥材（圖3-A）表面光滑，粒度較大且大小不均，呈不規(guī)則的塊狀，有較明顯的片層結(jié)構(gòu)，可見棱角，結(jié)構(gòu)致密。水飛后的朱砂各炮制樣品與原藥材比較粒度均不同程度減小，并且粒子的圓整度、均勻度都有所提高，粒子的外觀形態(tài)也有顯著變化。其中傳統(tǒng)水飛的朱砂樣品（圖3-C）及市售朱砂（水飛）飲片（圖3-D）微觀粒子大小不夠均勻，形狀不一，較大顆粒的棱角清晰，較小顆粒有輕微聚集情況、部分有明顯棱角；而鋯球水飛的朱砂樣品（圖3-B）粒度最小，多呈類圓形，大小較為均一圓滑，無明顯棱角，各顆粒間孔隙明顯，粒子具有聚集現(xiàn)象，與其他樣品微觀形態(tài)差異顯著。

圖3 朱砂原藥材(A)、朱砂鋯球水飛樣品(B)、朱砂傳統(tǒng)水飛樣品(C) 及市售朱砂(水飛)飲片(D) 的電鏡掃描圖像

2.3.2 粉體研究 參照“2.1.2”項(xiàng)粒度測試方法，運(yùn)用激光粒度分布儀，對(duì)朱砂不同炮制樣品進(jìn)行檢測，通過粉體學(xué)性質(zhì)對(duì)其質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)。根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)方法得出各樣品粉體中位徑、比表面積結(jié)果及粒度分布情況，結(jié)果見表6和圖4。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，朱砂鋯球水飛樣品、朱砂傳統(tǒng)水飛樣品及市售朱砂（水飛）飲片3種朱砂炮制品粒度均小于11 μm，粒徑顯著小于朱砂原藥材。中位徑從小到大排序?yàn)橹焐颁喦蛩w樣品＜市售朱砂（水飛）飲片＜朱砂傳統(tǒng)水飛樣品＜朱砂原藥材。

通過各樣品的粒度分布情況圖4可知，水飛前朱砂藥材粒子較大并且大小不均，粉體粒度跨度較大，在1～100 μm均有分布。水飛后的炮制樣品中朱砂鋯球水飛樣品粉體粒度最小，跨度多集中在1～10 μm，分布更為集中呈正態(tài)分布，而傳統(tǒng)水飛朱砂樣品和市售朱砂（水飛）樣品粒度分布跨度較大，相對(duì)粒度大小不一。

表6 朱砂樣品粉體學(xué)研究結(jié)果(n = 6)

Table 6 Results of powderological study of vermilion samples (n = 6)

類型中位徑/μm比表面積/(m2?cm?3) 朱砂原藥材27.96026 718 202 朱砂鋯球水飛樣品5.94148 440 535 朱砂傳統(tǒng)水飛樣品10.320104 777 361 市售朱砂（水飛）飲片8.399114 831 164

圖4 水飛前朱砂藥材(A)、朱砂鋯球水飛樣品(B)、朱砂傳統(tǒng)水飛樣品(C) 及市售朱砂(水飛)飲片(D) 粒度分布情況

2.3.3 基于熱重技術(shù)的分析研究 本實(shí)驗(yàn)應(yīng)用熱重技術(shù)[6]對(duì)朱砂鋯球水飛前后樣品進(jìn)行分析，探討朱砂炮制前后熱穩(wěn)定性及熱分解情況，從有無失重的角度闡述朱砂鋯球水飛工藝的合理性。設(shè)置升溫區(qū)間：RT-1 400 ℃，升溫速率10 ℃/min；測試氣氛為氮?dú)?。取適量樣品置于坩堝中，按上述條件設(shè)置熱重分析儀參數(shù)，并在此條件下，按照升溫程序，對(duì)樣品進(jìn)行熱重分析，記錄相應(yīng)結(jié)果。所得熱重圖譜見圖5。根據(jù)熱重分析結(jié)果，水飛前朱砂藥材樣品（圖5-a）、朱砂鋯球水飛樣品（圖5-b）在400 ℃之前，基本穩(wěn)定，質(zhì)量基本未發(fā)生變化；二者從400 ℃左右開始出現(xiàn)失重現(xiàn)象，升溫至490 ℃左右失重現(xiàn)象終止，物質(zhì)分解結(jié)束，期間失重明顯，兩者失重趨勢、區(qū)間基本一致。通過朱砂鋯球水飛前后二者熱重圖譜對(duì)比，說明了鋯球水飛炮制工藝沒有使朱砂藥材發(fā)生物質(zhì)轉(zhuǎn)變，側(cè)面說明了本研究朱砂鋯球水飛工藝的可行性。

a-朱砂藥材樣品 b-朱砂鋯球水飛樣品

2.3.4 基于拉曼光譜分析的研究 拉曼光譜分析法是基于印度科學(xué)家C.V.拉曼（Raman）所發(fā)現(xiàn)的拉曼散射效應(yīng)，它能夠反映出紅外無法測定的對(duì)稱性振動(dòng)和非極性基團(tuán)的振動(dòng)，可用來彌補(bǔ)紅外光譜上不能顯示的吸收峰以及很弱的峰[7]，在礦物類中藥的研究中具有獨(dú)特的優(yōu)勢[8-9]。本實(shí)驗(yàn)通過朱砂鋯球水飛前后樣品拉曼圖譜比較研究，進(jìn)行朱砂炮制前后物質(zhì)成分的判定與確認(rèn)分析。

激發(fā)光源設(shè)為785 nm，光譜測量范圍設(shè)為93～3500 cm?1，激光功率設(shè)為300 mV，1.5 m光纖探頭，采用激光強(qiáng)度30%，掃描時(shí)間100～1000 ms（根據(jù)所得拉曼光譜強(qiáng)度適當(dāng)調(diào)整）。取適量樣品粉末置于樣品槽中，將拉曼光譜儀探頭輕抵樣品表面進(jìn)行光譜采集，每份樣品平行測定3次。朱砂藥材及朱砂鋯球水飛樣品的拉曼圖譜如圖6。朱砂藥材、朱砂鋯球水飛樣品，強(qiáng)峰出現(xiàn)在257.22 cm?1處，峰值分別在10 786.79、4 963.92 cm?1左右；286.84 cm?1有1處肩峰相對(duì)較弱，峰值分別在1 214.74、953.72 cm?1左右；其次在346.93 cm?1處有1明顯峰，峰值分別在2 791.85、1 298.53 cm?1左右；在106.73 cm?1處有弱峰，峰值在823.39、694.92 cm?1左右。朱砂藥材在110～150 cm?1段有部分雜質(zhì)峰，而朱砂鋯球水飛樣品在該段則較為平整。

a-朱砂鋯球水飛樣品1 b-朱砂鋯球水飛樣品2 c-朱砂鋯球水飛樣品3 d-朱砂藥材1 e-朱砂藥材2 f-朱砂藥材3

經(jīng)對(duì)比相關(guān)文獻(xiàn)數(shù)據(jù)[10-11]，257.22、286.84、346.93 cm?1處的3個(gè)峰為硫化汞的主要拉曼特征峰，其中最強(qiáng)峰257.22 cm?1為典型的Hg-S A1伸縮振動(dòng)信號(hào)，286.84、346.93 cm?1則對(duì)應(yīng)于Hg-S的伸縮振動(dòng)，并且位于106.73 cm?1處有1弱峰，是朱砂Hg-S的5個(gè)E'模伸縮振動(dòng)之一的振動(dòng)模式。

測定結(jié)果說明朱砂鋯球水飛前后物相未發(fā)生改變，沒有新物質(zhì)產(chǎn)生。且炮制前朱砂藥材有部分雜質(zhì)峰，朱砂鋯球水飛后的樣品該段比較平整，表明炮制過程未引入并未產(chǎn)生新物質(zhì)，朱砂鋯球水飛工藝可以起到提純除雜的作用。

2.3.5 基于電感耦合等離子體質(zhì)譜技術(shù)的研究 電感耦合等離子體質(zhì)譜技術(shù)（ICP-MS）是一種可以高效進(jìn)行元素檢測的現(xiàn)代分析方法。該技術(shù)有靈敏度高、檢測速度快、動(dòng)態(tài)線性范圍寬、干擾少等特點(diǎn)，常用來進(jìn)行多種元素的同時(shí)快速分析[12]。現(xiàn)應(yīng)用該方法對(duì)62種元素（Sc、Yb、Be、Mo、Hf、Eu、Lu、Zr、La、Dy、Cd、V、Ho、Ge、Tm、Er、Sr、Sn、Y、Rh、Li、Gd、Te、Sb、Ta、Bi、Tb、Ga、Ag、Sm、Ba、Pd、Tl、Co、Au、Mn、In、Mg、Cr、Zn、Pr、W、B、Ir、Ce、Pt、As、Nd、Ni、Nb、Se、P、Ru、Ti、Pb、Al、Si、Cu、K、Na、Ca、Fe）在朱砂藥材、朱砂鋯球水飛樣品、水飛剩余殘?jiān)?、朱砂傳統(tǒng)水飛樣品及市售朱砂（水飛）樣品中的含量進(jìn)行分析，從而研究朱砂炮制前后元素含量的變化情況。

將電感耦合等離子體質(zhì)譜儀儀器參數(shù)設(shè)置為發(fā)射功率1000 W；等離子氣體積流量15 L/min；輔助氣體積流量1.5 L/min；霧化器體積流量0.75 L/min；檢測模式：軸向觀測Axial Mode，校準(zhǔn)類型：線性。取樣品粉末約0.05 g，精密稱定質(zhì)量，置于潔凈的聚四氟乙烯消解管中，緩慢加入鹽酸2 mL，硝酸6 mL，蓋好內(nèi)蓋，旋緊外蓋，將消解罐放至微波消解爐內(nèi)，設(shè)置消解升溫程序進(jìn)行消解，升溫程序?yàn)樵O(shè)置溫度120 ℃，升溫時(shí)間10 min，保持10 min，之后設(shè)置溫度180 ℃，升溫時(shí)間10 min，保持60 min。消解后冷卻至室溫，將罐內(nèi)消解液轉(zhuǎn)移至50 mL量瓶，超純水定容至刻線，混勻，待測。

參照上述方法對(duì)樣品中各元素進(jìn)行檢測，結(jié)果如表7、8所示。

由表7朱砂鋯球水飛前后測得元素含量結(jié)果對(duì)比可知：朱砂藥材、朱砂鋯球水飛粉2種樣品的62種元素檢測中，僅Al、Ca、Cu、Fe、K、Na、Si、Ti、Pb 9種元素測得含量高于檢測限，其余51種元素含量低于檢測限20 mg/kg。

表7 朱砂鋯球水飛前后及剩余殘?jiān)鼫y得元素含量結(jié)果

Table 7 Results of elemental content measured before and after water grind of Cinnabaris zirconium ball and remaining residue

元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)/(mg?kg?1) 水飛前朱砂粉鋯球水飛朱砂粉水飛剩余殘?jiān)?Ba0020.46 P0042.19 W001 333.92 Ti22.6301 057.88 Se001 077.88 Cr00773.16 Co00910.52 Sb003 208.10 Mn006 601.76 Ni00178.01 Si81.3841.1145.18 Zn002 103.64 K63.0552.62100.65 Ca119.2298.6913 625.39 Na67.2183.92233.75 Mg005 972.47 Al39.7733.3434.75 Fe219.83110.3066 322.69 Pb26.44087.84 Cu45.7729.66133.79

表8 不同水飛工藝朱砂樣品測得元素含量結(jié)果

Table 8 Results of elemental content measured in different Cinnabaris water grind processing samples

元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)/(mg?kg?1) 鋯球水飛朱砂粉傳統(tǒng)水飛朱砂粉市售水飛朱砂粉 Ni00537.80 Si41.11210.21444.13 Zn0026.72 K52.6288.87106.76 Ca98.69619.18495.38 Na83.92149.21146.25 Mg000 Al33.34020.75 Fe110.3091.101 167.09 Pb030.2959.66 Cu29.6600

其中，水飛前朱砂藥材共檢出Al、Ca、Cu、Fe、K、Na、Si、Ti、Pb 9種元素，朱砂鋯球水飛后的樣品共檢出Al、Ca、Cu、Fe、K、Na、Si 7種元素；且朱砂鋯球水飛樣品所檢出Al、Ca、Cu、Fe、K、Si元素含量均低于水飛前朱砂藥材樣品，并未檢出Ti、Pb元素，說明鋯球水飛工藝能夠在一定程度上有效地降低鉛、鐵、銅等重金屬元素及其他伴生雜質(zhì)元素含量，從而有效地起到提純和凈制的作用。

由表7對(duì)多批次朱砂水飛后剩余殘?jiān)鼌R集樣品的檢測結(jié)果得知：有Sb、Ba、Co、Mn、Mg、Cr、Zn、W、Ni、Se、P、Ti、Pb、Al、Si、Cu、K、Na、Ca、Fe 20種元素測得含量高于檢測限，Sb、Mn、Mg、Zn、W、Se、Ti、Ca、Fe元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)高于1000 mg/kg，其中Ca、Fe元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)高達(dá)13 625.39、66 322.69 mg/kg，可見朱砂鋯球水飛工藝還能夠起到一定減毒的功效。

由表8朱砂不同炮制樣品檢測元素含量結(jié)果對(duì)比可知：朱砂鋯球水飛樣品中檢出Si、K、Ca、Na、Al、Fe、Cu 7種元素，朱砂傳統(tǒng)水飛樣品中檢出Si、K、Ca、Na、Fe、Pb 6種元素，市售朱砂（水飛）飲片中檢出Si、Zn、K、Ca、Na、Al、Fe、Pb 8種元素。其中市售朱砂（水飛）飲片中Ni、Fe元素明顯高于朱砂鋯球水飛樣品和朱砂傳統(tǒng)水飛樣品10倍以上。同時(shí)此結(jié)果也可以說明電感耦合等離子體質(zhì)譜技術(shù)可以用于朱砂炮制品質(zhì)量的判斷。

2.3.6 Hg2+測定 朱砂原藥材及其炮制品的Hg2+測定，是判斷朱砂安全性的重要指標(biāo)[13]，因此參照《中國藥典》2020年版朱砂檢查項(xiàng)下要求，根據(jù)《中國藥典》2020年版四部通則0412高效液相色譜法-電感耦合等離子體質(zhì)譜測定法及四部通則2322汞、砷元素形態(tài)及價(jià)態(tài)測定法，運(yùn)用Thermo Scientific ICS-4 000 HPLC、Thermo Scientific iCAP TQ ICP-MS/MS高效液相-電感耦合等離子質(zhì)譜儀對(duì)朱砂原藥材與經(jīng)工藝驗(yàn)證后的鋯球水飛朱砂粉樣品進(jìn)行了Hg2+測定[2]。

測定結(jié)果如表9所示，朱砂原藥材及朱砂鋯球水飛樣品Hg2+以汞（Hg）計(jì)均未超過0.10%，均符合要求。在人工胃液檢查中，炮制前后Hg2+含量無顯著變化；在人工腸液檢查中，Hg2+含量有一定降低。這說明朱砂鋯球水飛工藝具有一定的去除朱砂毒性成分Hg2+的作用。

表9 朱砂樣品Hg2+測定結(jié)果

Table 9 Determination results of divalent mercury in Cinnabaris samples

類型Hg2+/% 人工胃液人工腸液 朱砂原藥材0.0110.024 鋯球水飛朱砂粉0.0120.016

3 討論

對(duì)于朱砂藥材的粉碎目前許多企業(yè)采用球磨法替代傳統(tǒng)水飛方法，朱砂本身就具有一定毒性，且與金屬研磨器械接觸，會(huì)造成粉碎過程中直接引入金屬雜質(zhì)，從而嚴(yán)重影響朱砂粉的質(zhì)量。本項(xiàng)研究以朱砂這味礦物藥為例，通過引入既能繼承傳統(tǒng)水飛的優(yōu)勢，又能滿足現(xiàn)代炮制工業(yè)大生產(chǎn)需求的鋯球水飛法技術(shù)，對(duì)礦物藥水飛的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行深入研究。在研究方法上應(yīng)用魚骨式分析的方法，對(duì)影響朱砂鋯球水飛工藝的因素進(jìn)行分析，以傳統(tǒng)感官評(píng)價(jià)指標(biāo)性狀、粉體特征、硫化汞含量、工藝收率為綜合指標(biāo)，用線性插值法將各指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化轉(zhuǎn)換，根據(jù)層次分析法確定各指標(biāo)權(quán)重系數(shù)，采用綜合評(píng)分法對(duì)鋯球水飛工藝進(jìn)行考察。通過單因素考察及星點(diǎn)設(shè)計(jì)-響應(yīng)面法，進(jìn)一步對(duì)工藝進(jìn)行優(yōu)化研究。并建立了回歸模型以確定朱砂鋯球水飛最佳工藝，簡化了傳統(tǒng)水飛次數(shù)，量化了關(guān)鍵操作技術(shù)點(diǎn)的參數(shù)，控制研磨加水量，調(diào)整研磨球加入量。通過驗(yàn)證試驗(yàn)與放量試驗(yàn)，證明本工藝穩(wěn)定，重現(xiàn)性良好，產(chǎn)品質(zhì)量可控，能夠?yàn)槠髽I(yè)對(duì)于朱砂飲片的工業(yè)生產(chǎn)提供依據(jù)。

為深入探討新的朱砂鋯球水飛技術(shù)的機(jī)制及其科學(xué)性，本研究采用電鏡掃描、激光粒度測定、熱重分析、拉曼光譜分析及電感耦合等離子體質(zhì)譜技術(shù)，分別從微觀性狀，化學(xué)成分組成、結(jié)構(gòu)，毒性等多方面對(duì)朱砂鋯球水飛工藝進(jìn)行系統(tǒng)的評(píng)價(jià)。

在朱砂水飛炮制品的微觀性狀研究中，以傳統(tǒng)肉眼觀察的外觀性狀為基礎(chǔ)通過電鏡掃描法與激光粒度測定法將直觀的微觀形態(tài)分析與量化的粉體學(xué)的特征數(shù)據(jù)相結(jié)合對(duì)水飛工藝進(jìn)行評(píng)價(jià)。觀察結(jié)果可知朱砂鋯球水飛樣品粒度最小，跨度最窄，多呈類圓形，大小較為均一圓滑，無明顯棱角，各顆粒間孔隙明顯?？梢娭焐颁喦蛩w樣品從性狀上與朱砂藥材差異顯著并明顯優(yōu)于市售樣品及傳統(tǒng)水飛樣品。電鏡掃描與激光粒度相結(jié)合的方法可用于礦物藥水飛炮制品性狀的質(zhì)量評(píng)價(jià)中，體現(xiàn)性狀作為傳統(tǒng)的炮制判斷指標(biāo)，具有能夠直接判斷炮制程度的優(yōu)勢；完善外觀性狀評(píng)價(jià)缺乏量化標(biāo)準(zhǔn)的劣勢；具有直觀、快速、可量化的優(yōu)點(diǎn)。

采用熱重分析法、拉曼光譜分析法以及電感耦合等離子體質(zhì)譜法結(jié)合的方法，對(duì)朱砂炮制前后及不同炮制品化學(xué)成分組成及結(jié)構(gòu)變化進(jìn)行分析。通過熱重及拉曼光譜分析結(jié)果可知朱砂鋯球水飛前后主成分的物相未發(fā)生改變，沒有新物質(zhì)產(chǎn)生，并且拉曼光譜中體現(xiàn)出雜質(zhì)峰減弱的變化，說明鋯球水飛技術(shù)對(duì)朱砂主成分物質(zhì)結(jié)構(gòu)未造成影響并且起到了去除雜質(zhì)的作用，證明該技術(shù)具有應(yīng)用的安全性和有效性。通過電感耦合等離子體質(zhì)譜對(duì)64種元素檢測實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析朱砂炮制前后其所含元素種類和數(shù)量變化，證明了鋯球水飛工藝能夠有效的降低鉛、鐵、銅等重金屬元素及其他伴生雜質(zhì)元素含量，起到除雜、提純、減毒的作用。通過對(duì)朱砂樣品進(jìn)行可溶性汞及二價(jià)汞測定，再次說明了鋯球水飛工藝可以起到減毒的作用。

通過對(duì)朱砂鋯球水飛技術(shù)的評(píng)價(jià)研究，證明了本研究提出的朱砂鋯球水飛工藝在保留傳統(tǒng)水飛工藝特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，引入現(xiàn)代技術(shù)，在提高用藥安全性的同時(shí)，更適合工業(yè)高效生產(chǎn)。也證明了運(yùn)用電鏡掃描、激光粒度測定、熱重分析、拉曼光譜分析、電感耦合等離子體質(zhì)譜技術(shù)評(píng)價(jià)與鑒別礦物藥，科學(xué)可行，為其他礦物藥的系統(tǒng)評(píng)價(jià)研究奠定了基礎(chǔ)。改變以往傳統(tǒng)水飛缺乏合理的工藝參數(shù)，相關(guān)生產(chǎn)無統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，產(chǎn)品質(zhì)量差異大，影響臨床療效的境況。

利益沖突 所有作者均聲明不存在利益沖突

[1] 神農(nóng)本草經(jīng) [M]. 天津: 天津古籍出版社, 2016: 213.

[2] 張麗倩, 劉養(yǎng)杰. 朱砂的礦物學(xué)鑒定及成分對(duì)比 [J]. 中成藥, 2021, 43(2): 551-553.

[3] 馬杰, 席洋, 童珂, 等. 朱砂藥材及飲片質(zhì)量現(xiàn)狀及分析研究[J]. 中藥材, 2016, 39(10): 2417-2421.

[4] 中國藥典[S]. 一部. 2020: 143.

[5] 田南卉. 朱砂毒性成分的研究與評(píng)估 [J]. 北京中醫(yī), 1996(5): 63.

[6] 雷雨, 李偉東, 李俊松, 等. 自然銅炮制前后紅外光譜、X射線衍射和熱重-差熱分析 [J]. 中草藥, 2011, 42(2): 275-278.

[7] 伍林, 歐陽兆輝, 曹淑超, 等. 拉曼光譜技術(shù)的應(yīng)用及研究進(jìn)展 [J]. 光散射學(xué)報(bào), 2005(2): 180-186.

[8] 雷咪, 陳龍, 黃必勝, 等. 6種含硫酸鹽的礦物類中藥及其部分炮制品的拉曼光譜鑒別研究 [J]. 中華中醫(yī)藥雜志, 2016, 31(7): 2811-2814.

[9] 彭艷, 張麗穎, 金陽, 等. 煅石膏中無水硫酸鈣拉曼光譜定量分析方法研究 [J]. 中草藥, 2021, 52(21): 6683-6686.

[10] 明晶, 陳龍, 黃必勝, 等. 7種毒性礦物類中藥拉曼光譜解析 [J]. 時(shí)珍國醫(yī)國藥, 2016, 27(10): 2423-2426.

[11] 韓斯琴高娃, 哈斯烏力吉, 林翔, 等. 利用拉曼光譜技術(shù)檢測中蒙藥中朱砂的研究 [J]. 光譜學(xué)與光譜分析, 2015, 35(10): 2773-2775.

[12] 馬沖先, 劉潔, 劉巍. 電感耦合等離子體質(zhì)譜分析應(yīng)用的新進(jìn)展 [J]. 分析試驗(yàn)室, 2019, 38(6): 732-760.

[13] 鄭植元, 李岑, 張明, 等. 含HgS傳統(tǒng)藥物朱砂和佐太中汞的胃腸道溶出及吸收蓄積研究 [J]. 中國中藥雜志, 2015, 40(12): 2455-2460.

Research on zirconium ball water grind processing ofand quality evaluation

YANG Xin-xin, HONG Yu-xin, ZHANG Rui, XIONG Jin-lu, WANG Chu-ying, XU Tian-yang, YU Peng

Changchun University of Chinese Medicine, Changchun 130117, China

To establish azirconium ball water grind processing suitable for industrial production to improve the quality ofdecoction pieces.Taking appearance properties, powder characteristics, process yield and mercury sulfide content as indicators, according to the analytic hierarchy process, the comprehensive score of the weight coefficient of each index was determined, and the zirconium ball water flyingprocess was investigated through the single factor combined with the star point design-response surface method; With the help of scanning electron microscope (SEM), particle size detection, thermogravimetric analysis (TG), Raman spectroscopy and inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP -MS) to compare the quality difference ofbefore and after the processing, and preliminarily discussed the mechanism ofzirconium ball water grind processing.The optimal concoction processing for zirconium ball water grind of Cinnabar was determined by taking a certain amount of, accurately weighing it, and placing it in the grinding cylinder, adding 400 g of grinding balls with diameters of 1, 2, 3, 4 mm, adding 450 mL of water, grinding for 120 min, then adding 800 mL of water, stirring, and pouring out the suspension, and the preferred zirconium ball water grind processing was validated using 16 batches ofherbs. A comprehensive evaluation method of modern technology for the quality of mineral medicine with various aspects such as microscopic properties, chemical composition and structure was explored.Thezirconium ball water grind process simplifies the traditional water grind times, retains the characteristics of the traditional water grind, quantifies the parameters of the key operating technology points, and the process conditions which have been validated are stable, reasonable and feasible.zirconium ball water grind technology has played a good role in impurity removal, purification and attenuation.

; zirconium balls; water grind processing; concoction; quality evaluation; mercury sulphide; hierarchical analysis; star point design-response surface method; toxicity reduction

R283.6

A

0253 - 2670(2022)07 - 1993 - 10

10.7501/j.issn.0253-2670.2022.07.008

2021-10-21

吉林省科技發(fā)展計(jì)劃項(xiàng)目（20200404040YY）

楊辛欣（1980—），女，副教授，從事中藥炮制研究。Tel: 17704314195 E-mail: 38621525@qq.com

于 澎，教授，從事中藥炮制研究。Tel: 13180800022 E-mail: 342905933@qq.com

[責(zé)任編輯 鄭禮勝]