譚 雯,蔡明陽,劉珍洪,陳香云,孫藝凡,汪文來,亓玉婕,何湛湛,趙紅霞△,楊 楨△

(1.北京中醫(yī)藥大學(xué)中醫(yī)學(xué)院,北京 100029;2.北京中醫(yī)藥大學(xué)中醫(yī)腦病研究院,北京 100700;3.中國中醫(yī)科學(xué)院中醫(yī)基礎(chǔ)理論研究所,北京 100700)

甘瀾水始載于《靈樞·邪客》,是古籍中一種中藥煎煮用水?，F(xiàn)代生活中,運用甘瀾水煎煮中藥的方法較為少見,但一些方劑的煎煮法中會指定用甘瀾水,這說明甘瀾水具有與普通水不一樣的特質(zhì),對方劑的功效會產(chǎn)生影響[1]。

現(xiàn)代研究表明,從制備方法來看,甘瀾水與納米氣泡水是具有共通性的。而納米氣泡水憑借其增溶特性多應(yīng)用于化學(xué)、礦業(yè)等行業(yè)[2]。本文將綜合現(xiàn)代物理學(xué)、化學(xué)、礦物學(xué)等多學(xué)科相關(guān)知識,論述納米氣泡水作用特性的基礎(chǔ)上,探究甘瀾水與納米氣泡水之間更深層次的關(guān)聯(lián)性,揭示并理解甘瀾水的增溶本質(zhì),發(fā)掘甘瀾水的煎煮優(yōu)勢,擴展其在中藥提取過程中的應(yīng)用,說明甘瀾水煎藥的特殊意義。

1 甘瀾水的制備、使用與功效

甘瀾水別稱甘爛水、勞水、揚泛水、千里東流水、長流水等等[1]。甘瀾水煎藥最早見于《靈樞·邪客》的半夏秫米湯[3],“其湯方,以流水千里以外者,八升,揚之萬遍,取其清五升,煮之”。張仲景《傷寒雜病論》中的茯苓桂枝甘草大棗湯記載以甘爛(瀾)水一斗煎煮方中藥物[4]。吳鞠通在《溫病條辨》中的三仁湯用甘瀾水八碗煎煮[5]。歷版《方劑學(xué)》都選用了三仁湯,使得每個中醫(yī)都知曉甘瀾水。

關(guān)于甘瀾水的制備,茯苓桂枝甘草大棗湯有言“取水二斗,置大盆內(nèi),以杓揚之,水上有珠子五六千顆相逐,取用之”。《本草綱目》言“勞水即揚泛水,張仲景謂之甘爛(瀾)水。用流水二斗,置大盆中,以杓高揚之千萬遍,有沸珠相逐,乃取煎藥”[6]。

對于甘瀾水的功效,歷代醫(yī)家有不同的見解。《本草綱目》認為“蓋水性本咸而體重,勞之則甘而輕,取其不助腎氣而益脾胃也”“主五勞七傷,腎虛脾弱,陽盛陰虛,目不能暝,及霍亂吐利,傷寒后欲作奔豚”[6]。王肯堂[7]、柯琴[8]等相關(guān)理論可以認為,普通水與甘瀾水的區(qū)別是所益臟腑不同。三仁湯中的甘瀾水的作用是取其下走之性以助利濕之效[9-10]。

2 甘瀾水的研究狀況

現(xiàn)代學(xué)者從甘瀾水的來源、定義、功用、制備方法及原理等方面進行了多樣研究[11-15]。陳修源等考字釋義,認為甘瀾水即為米泔水、清漿水[16-18],研究表明淘米水中的維生素B2在體內(nèi)參與多種物質(zhì)代謝及反應(yīng)[19],然而制備淘米水的方法與甘瀾水并不相同,兩者聯(lián)系自然相去甚遠。

邵佩蘭等[20]提出甘瀾水是亞硝酸鹽含量較低的水,而研究發(fā)現(xiàn)流動水中的亞硝酸鹽含量較低,對人體有害影響小,但不足以說明甘瀾水與其的關(guān)系[21-23]。于是賈孟輝等進一步提出甘瀾水實際是水中溶解氧達到飽和程度的一類用水,在制作過程增加水中氧氣的溶解,于是藥物煎煮過程中能夠發(fā)生更多的氧化反應(yīng)[24-26]。

在此基礎(chǔ)上,姚有為[27]認為甘瀾水的水分子結(jié)構(gòu)在物理作用下,如攪拌運動等,能夠使水分子化學(xué)結(jié)構(gòu)由大變小,小分子水的活性更強,更易于進入人體細胞內(nèi)參與生理過程發(fā)揮功能。李啟泉等[28]引入溶度參數(shù)理論解釋甘瀾水作用原理,通過揚擊改變水的溶度參數(shù),甘瀾水與普通水之間由此產(chǎn)生差別,從理論上說明煎煮藥物時使用甘瀾水能提高溶劑與藥材的共溶度,影響中藥復(fù)方藥效作用。

3 甘瀾水的制作過程可以產(chǎn)生納米氣泡

甘瀾水的制作要點是千里流水或以杓高揚,進行長時間的攪拌。攪拌水能產(chǎn)生氣泡,這是常識。機械力攪拌過程中,水被拉起形成水膜,水膜在重力、張力作用下卷曲,包裹空氣,形成大小不一的氣泡[29-31]。攪拌液體的機械能轉(zhuǎn)變?yōu)橐后w中氣泡的表面張力。攪拌剪切力對已經(jīng)形成的氣泡形成沖擊,將其擊碎,轉(zhuǎn)化為更小的氣泡,速度越快,攪拌時間越長,納米氣泡就越多。

通常來說不同直徑的氣泡其內(nèi)外力作用有別,這決定了它們水中不同的命運。水中肉眼能看見的氣泡直徑大于100 μm,稱為宏觀氣泡,極不穩(wěn)定,在浮力作用下迅速上升,氣泡浮力逐漸減小或消失,泡膜內(nèi)外壓力失衡,氣泡內(nèi)壓縮的空氣體積膨脹,將氣泡撐破,吐出包裹的氣體。水中的微觀氣泡和亞微觀氣泡(直徑1～100 μm)是肉眼看不見的,因為其疏水性,可視為一種不溶性成分或固體顆粒物,在水中作布朗運動,此時氣液相界面的壓力達到平衡,不會直接上升破裂。它們在運動過程中彼此碰撞融合,體積不斷增加,最后溢出破裂。另外,微米級的氣泡,因為部分泡內(nèi)氣體溶入水中,使得氣泡直徑會縮小,當達到3 μm左右的時候,氣液相界面的壓力急劇失衡,外力迅速將氣泡壓縮到10～200 nm,氣泡內(nèi)外壓力在納米水平達到新平衡,這時的氣泡稱為納米氣泡[32-33]。體積越小的氣泡運動速度越快,擴散速度也就越快。

除了攪拌可以產(chǎn)生納米氣泡水,自然湖泊、海洋中也能產(chǎn)生大量納米氣泡。宇宙射線做功的能量轉(zhuǎn)換,流水因勢能形成的水流撞擊,加上長時間太陽照射產(chǎn)生的熱能,都是形成納米氣泡的原因。因此,大江大河的千里流水比池塘靜水含有更多的納米氣泡,因為大江大河具有更大的勢能和動能[34]。

“沸珠相逐”是制備出甘瀾水制成的標準。但在通常情況下,水珠之間應(yīng)當會在接觸的瞬間即時融合,這是液體聚結(jié)現(xiàn)象。然而水的沸珠相逐的事實在日常生活中比比皆是,例如雨滴從屋檐上墜落到水坑,飛濺的水珠會在水面漂移一段距離再融合。原因在于看起來極其均質(zhì)的水其實是由一團團菠蘿樣水簇構(gòu)成的,水簇內(nèi)水分子之間結(jié)合力強,水簇之間結(jié)合力弱。由于甘瀾水中是大量的納米氣泡,這些比水簇還小的納米氣泡,會在水簇之間聚集,形成氣墊,增加了水簇之間的疏離,導(dǎo)致部分水簇之間短時間內(nèi)不易聚結(jié),出現(xiàn)水珠在水面滾動的現(xiàn)象[35-36]。

4 水中納米氣泡的特性

納米氣泡是指液體中直徑小于1 μm的水泡,水中的納米氣泡因為特殊的尺寸和物理性質(zhì)具有許多特性,具有很好的溶解能力。

4.1 納米氣泡直徑小,滲透性高,受溫度影響小

以植物為主的中藥,其生物基本結(jié)構(gòu)是納米級的,細胞腔隙和破裂細胞都是納米級,由于它們帶有蠟質(zhì),再加上水的表面張力,使得普通大小的水分子難以滲入植物細胞組織。然而水中產(chǎn)生的納米氣泡其直徑在1 μm以下,受到布朗運動的影響從而有運動能力,能夠與植物細胞裂隙匹配,因此能很好地滲入細胞組織裂隙,將植物體內(nèi)難溶或不溶性成分吸附并溶出。并且在煎煮藥材過程中,當水溫在10 ℃到70 ℃范圍之間時,納米氣泡的穩(wěn)定性會隨著溫度的升高變得更好,超過范圍則會破裂從而達到浮選藥材成分的目的[37]。

4.2 納米氣泡的比表面積大,吸附量大

氣泡比表面積和氣泡粒徑呈負相關(guān)關(guān)系,對于相同體積的氣泡,氣泡的表面積(A)隨氣泡粒徑(D)的減小而增加(A=6/D)。粒徑越小其比表面積越大,可以通過攪動、撞擊等機械方式縮小水泡粒徑而達到增加比表面積的目的,以半徑為1 nm和10 μm的氣泡為例,在一個單位體積內(nèi),后者比表面積是前者的100倍[38]。

氣泡的表面張力受到粒徑的影響,當氣泡粒徑越小其表面張力越大,同時比表面積也就越大,在單位體積內(nèi)能夠形成更大的氣液界面,這使得納米氣泡可吸附性面積增大,同時大的比表面積和帶電荷的表面使得納米氣泡能夠有效地吸附周圍溶液中帶相反電荷的分子和/或小顆粒[39],從而能夠在煎煮中藥時吸附到大量的中藥化合物。

4.3 納米氣泡表面具極性,是表面活性劑

納米氣泡的泡膜由一層水分子構(gòu)成,產(chǎn)生氣液相界面,內(nèi)層接觸氣體,外層接觸液體。因為水分子是極性的,膜內(nèi)外不同電荷離子形成了電勢差,外陰內(nèi)陽,稱為ζ電位。同時雙離子層的斥力阻止了氣泡間的聚集和聚結(jié),以至于在液體系統(tǒng)中納米氣泡仍能保持小體積的形態(tài)存在[40-42]。

這一特性決定納米氣泡具有表面活性劑特性,對溶液中的陽離子具有吸引力[32,37]。含揮發(fā)油的芳香中藥,其芳香部分是親電的烴烯類物質(zhì),它們難溶于水,卻很容易被納米氣泡捕獲。當氣泡表面因為吸附陽離子而失去負電荷,表面的斥力減弱,影響氣泡間的聚集合并,促使納米氣泡融合擴張,最終吸附著陽離子物質(zhì)溢出破裂[43-46]。

當然,上述是納米氣泡理想中浮選物質(zhì)的狀態(tài),中藥在煎煮過程中會析出多種物質(zhì),每種化學(xué)成分都會改變?nèi)芤旱酿ざ取舛?、表面活性、pH值等條件,它們對納米氣泡的表面電位同樣會產(chǎn)生復(fù)雜的影響從而影響納米氣泡的穩(wěn)定性和平衡態(tài)[47-49]。

4.4 納米氣泡在水中的穩(wěn)定性

水中氣泡的穩(wěn)定性與其直徑成反比。氣泡的直徑從數(shù)納米到幾十厘米不等,在水中存在的時間有巨大差異。氣泡穩(wěn)定主要取決于氣液相界面幾種力的平衡,由外向內(nèi)的力有:水的表面張力、環(huán)境大氣壓力和浮力;由內(nèi)向外的力有氣泡中氣體的壓力、氣泡表面雙離子層的斥力。當作用在氣液相界面的壓力達到平衡狀態(tài)時,就會形成一個穩(wěn)定的、具有疏水效應(yīng)的氣泡[33,50-51]。

Etchepare等[31]與Kyzas等[33]分別使用不同技藝與工法產(chǎn)生納米氣泡,研究觀察得知納米氣泡的穩(wěn)定性極高,其平均直徑和濃度至少在3個月以內(nèi)沒有顯著變化。

5 納米氣泡水、甘瀾水具有增溶能力

綜合以上觀點,納米氣泡擁有小體積、比表面積大、穩(wěn)定性高、吸附性高等特性,賦予納米氣泡水出色的增溶能力。和普通水相比,甘瀾水含有更多的納米氣泡,因此具有比普通水更強的溶解能力,是優(yōu)秀的增溶劑。

本草類中藥包含大量不溶或者難溶性的成分,特別是疏水性物質(zhì),因不溶于水,常呈顆粒狀附著在植物組織上。而納米氣泡會優(yōu)先與較小的疏水性顆粒結(jié)合,又因此影響氣泡自身的平衡狀態(tài),在范德華力、雙離子層斥力和氣橋毛細管力的共同作用下聚結(jié)合并,吸附著疏水性藥物顆粒形成較大的氣泡,并漂浮到水面上去[52-54]。

目前,納米氣泡水在工業(yè)采礦、清潔去污、水生態(tài)修復(fù)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療藥物等得到廣泛應(yīng)用[55-59]。例如,在礦物顆粒浮選過程中,運用納米氣泡可以提高煤顆粒的浮選回收率。同理,可以猜想,當選用礦物性中藥煎煮時,如赤石脂、代赭石等均可以通過甘瀾水達到增溶目的。

6 結(jié)語

甘瀾水含有較多納米氣泡,現(xiàn)代研究已經(jīng)揭示了納米氣泡水極佳的增溶能力,人工制作的甘瀾水與現(xiàn)代機械制作的納米氣泡水異曲同工,作為中藥溶劑的甘瀾水自然有更好的溶解能力,因此用其煎煮的中藥可以獲得更多的有效成分,取得更好的療效。

盡管水本身就是萬能溶劑,然而中藥的有效成分千差萬別,其中不溶或難溶于水的物質(zhì)也非常多,古人煎藥用了多種不同的水,增溶以獲取更好療效是一個重要目的?，F(xiàn)代條件下,甘瀾水的制備已經(jīng)變得非常簡單。甘瀾水是優(yōu)質(zhì)煎藥用水,應(yīng)該得到更好的理解和推廣。