近红外在线检测技术在中药一清颗粒生产中的应用方法

摘要

本发明涉及近红外在线检测技术在中药一清颗粒生产中的应用方法，可有效解决传统中药一清颗粒质量分析方法效率低，原料浪费过多的问题，其解决的技术方案是，收集原材料黄芩及黄芩浸膏和一清颗粒样品，运用近红外光谱仪分别扫描收集的样品近红外吸收光谱，得光谱数据，测定出其质量指标含量，以此作为参考值，然后预处理光谱数据，用化学计量学中的PLS法建立近红外光谱多元校正模型，利用建立的定量模型对待测分析样品进行分析，对待测样品粉碎，扫描其近红外光谱图，通过计算机提取特征光谱图输入到校正模型，经过校正模型的测定即得其质量指标含量，将该模型保存在计算机中，以备再用，整个过程时间短、速度快、准确，能够实时在线检测，降低运行成本。

主权项

一种近红外在线检测技术在中药一清颗粒生产中的应用方法，其特征在于，由以下步骤实现：(1).收集样品，即收集不同产地、不同区域、不同采收时间的黄芩样品及其黄芩浸膏样品和一清颗粒样品；(2).建立模型，将收集到的样品分别干燥、粉碎，过80-100目筛，每个样品取5g，过筛后的样品粉末，放入石英样品杯中，混合均匀，轻轻压平，用近红外光谱仪进行扫描，室温：25℃-30℃，采集每一个样品的光谱数据，每个样品取两份，每份重复三次，取平均值为吸收值，获得样品集的近红外光谱，其中一大部分样品作为校正集，用于建立光谱校正模型，另一部分作为验证集，用以评价模型的外推能力；测定出校正集中原材料黄芩、黄芩浸膏、一清颗粒制剂质量指标含量，作为对照值，然后预处理光谱数据，NIR光谱经一阶或二阶微分、Norris导数滤波、Savitzky-Golay平滑、多元散射校正或标准正则变换预处理，并选择波长区间，运用化学计量学中的PLS法建立近红外光谱多元校正模型；(3).优化和检验校正模型的性能，循环优化各建模参数，以确定最佳的参数，然后用验证集检验模型的精度准确性，评价模型性能的指标有相关系数、校正集均方差，验证集均方差；(4).被测集样品测定，采集被测样品的近红外光谱，用建立的近红外光谱校正模型测量出被测样品的黄芩苷含量；当所述的被测样品为黄芩时，其质量指标的测定是由以下步骤实现：(一)、选择93个不同产地、不同采收时间采集的黄芩样品，将93个不同产地、不同采收时间采集的黄芩样品在40℃下干燥，粉碎，过100目筛，取5g过筛后的样品粉末放入石英样品杯中，混合均匀，轻轻压平，用近红外光谱仪进行扫描，25℃-30℃，采集每一个样品的光谱数据，每个样品取两份，每份重复三次，取平均值为吸收值；(二)、建立黄芩药材定量检测模型：1)、建立水分检测模型：A、水分的含量测定，采用2005年版《中国药典》一部附录IX H水分测定法中第一法，把黄芩药材分别粉碎成直径不超过3mm的颗粒及碎片，备用；取黄芩样品4g置扁形称量瓶中，厚度不超过5mm，打开瓶盖在100～105℃干燥5小时，将瓶盖盖好，移置干燥器中，冷却30分钟，再在100～105℃干燥1小时，冷却，称重，至连续两次称重的差异不超过5mg为止；含水量为7.05％-17.10％；B、用MSC多重散射校正方法对光谱数据进行预处理，以减小实验过程中样品颗粒尺寸、均匀性因素对近红外光谱的影响；C、选择建模谱段：建模前对光谱波段进行筛选，水分含量所对应的最佳波段范围为7502.2-4246.8cm-1；D、建立水分定量模型：运用Bruker OPUS/QUANT2定量分析软件中PLS法进行数据处理，其中83份样品作为校正样品集，10份样品作为预测样品集，用校正样品集进行内部交叉验证RMSECV＝0.458，R2＝0.943，确定最佳主成分数为10，近红外光谱法测得值与真实值之间的绝对偏差在±1.1％之间；E、水分定量模型的验证从所有93份样品中任意抽出10份样品组成验证样品集，对建立的模型进行检验，得出验证样品集平均绝对偏差为0.1059，平均相对偏差为2.60％；2)建立黄芩原药材醇浸出物检测模型A、黄芩原药材醇浸出物的测定，用《中国药典》2005年版的方法测定黄芩的醇浸出物，取黄芩原药材粉末2g，置100～250ml的锥形瓶中，加质量浓度为70％的乙醇50ml，称定重量，静置1小时后，连续回流冷凝管，加热至沸腾，并保持微沸1小时，放冷后，取下锥形瓶，密塞，再称定重量，用质量浓度为70％的乙醇补足减失的重量，摇匀，用干燥滤器过滤，量取过滤液25ml，置已干燥的蒸发皿中，在水浴上蒸干后，于105℃干燥3h，置干燥器中冷却30min，以干燥品计算黄芩样品中醇浸出物的含量为34.42％-56.00％；B、用矢量归一化方法对光谱数据进行预处理；C、选择建模谱段：波段范围为11995.9-7498.4cm-1和5450.2-4246.8cm-1；D、建立浸出物定量模型：运用Bruker OPUS/QUANT2定量分析软件中PLS法进行数据处理，其中83份样品作为校正样品集，10份样品作为预测样品集，用校正样品集进行内部交叉验证RMSECV＝1.66，R2＝0.9203，确定最佳主成分数为7，近红外光谱法测得值与真实值之间的绝对偏差在-4％与3.5％之间，建立浸出物定量模型；E、验证浸出物定量模型：从所有93份样品中任意抽出10份样品组成验证样品集，对建立的模型进行检验，经计算得到验证集平均绝对偏差为0.2814，平均相对偏差为2.11％，模型的建立成功；3)、建立黄芩原药材中黄芩苷含量检测模型：A、黄芩原药材中黄芩苷含量的测定，用《中国药典》2005年版的高效液相法方法对黄芩药材进行含量测定，色谱条件与系统适用性试验用十八烷基硅烷键合硅胶为填充剂；甲醇-水-磷酸体积比：47∶53∶0.2为流动相；检测波长为280nm，理论板数按黄芩苷峰计算应不低于2500；对照品溶液的制备是：称取在60℃减压干燥4小时的黄芩苷对照品适量，加甲醇制成每1ml含60μg黄芩苷的溶液；黄芩样品溶液的制备是：取黄芩样品粉末0.3g，加质量浓度为70％的乙醇40ml，加热回流3小时，冷却后，滤过，滤液置100ml容量瓶中，用质量浓度为70％的乙醇分次洗涤容器和残渣，洗液滤入同一容量瓶中，加质量浓度为70％的乙醇至100ml，摇匀，量取1ml，置10ml容量瓶中，加甲醇至10ml，摇匀；测定法是：分别吸取对照品溶液与黄芩样品溶液各10μl，注入液相色谱仪，测定；测试得出93批黄芩原药材的黄芩苷含量分布较均匀，黄芩苷含量为3.06％-20.19％；B、对光谱数据进行预处理用MSC多元散射校正方法；C、选择建模谱段：用近红外光谱仪自带的分析软件，它将从12000cm-1-4000cm-1全波段扫描，将样品的基础值与近红外光谱相结合，选择出浸出物含量所对应的最佳波段范围为7502.2-4246.8cm-1；D、建立黄芩苷定量模型：运用BrukerOPUS/QUANT2定量分析软件中PLS法进行数据处理，其中83份样品作为校正样品集，10份样品作为预测样品集，用校正样品集进行内部交叉验证RMSECV＝1.29，R2＝0.9061，确定最佳主成分数为10，近红外光谱法测得值与真实值之间的绝对偏差在2.8％与-2.2％之间；E、验证黄芩苷定量模型：从所有93份样品中任意抽出10份样品组成检验样品集，对模型进行检验，经计算可以得到预测集平均绝对偏差为0.0995，平均相对偏差为2.47％，模型的建立成功；当所述的被测样品为黄芩浸膏时，其质量指标的测定是由以下步骤实现：(一)黄芩浸膏近红外光谱的采集，将60份黄芩浸膏粉碎，过100目筛，取5g过筛后的样品粉末放入石英样品杯中，混合均匀，轻轻压平，用近红外光谱仪器进行扫描，25℃-30℃，采集每一个样品的光谱数据，每个样品取两份，每份重复三次，取平均值为吸收值；(二)建立黄芩浸膏定量模型：1)建立水分检测模型：A、水分的含量测定，采用2005年版《中国药典》一部附录IXH水分测定法中第一法，把黄芩浸膏粉碎，过100目筛，备用，取黄芩浸膏粉2g，平铺于扁形称量瓶中，厚度不超过5mm，打开瓶盖在100～105℃干燥5小时，将瓶盖盖好，移置干燥器中，冷却30分钟，再在100～105℃干燥1小时，冷却，称重，至连续两次称重的差异不超过5mg为止，含水量为1.8137％-7.3500％；B、对谱图用MSC+First Derivative方法进行预处理；C、选择作为建模谱段：波段范围为7197.04-4481.76cm-1；D、建立浸膏中水分定量模型：运用BrukerOPUS/QUANT2定量分析软件中PLS法进行数据处理，其中53份样品作为校正样品集，7份样品作为验证样品集，用校正样品集进行内部交叉验证RMSECV＝1.66，R2＝0.9203，确定最佳主成分数为7；E、对浸膏中水分定量模型进行验证，从所有60份样品中任意抽出7份样品组成验证样品集，对建立的模型进行检验，经计算可以得到验证集平均绝对偏差为0.0371，平均相对偏差为1.16％，模型建立成功；2)建立黄芩苷含量检测模型A、黄芩苷含量的HPLC测定，用十八烷基硅烷键合硅胶为填充剂，以甲醇-0.2mol/L磷酸二氢钠缓冲液，用磷酸调节pH值至2.7，甲醇与磷酸二氢钠体积比：42∶58为流动相；检测波长为275nm，理论板数按黄芩苷峰计算应不低于5000；对照品溶液的制备，称取黄芩苷对照品12.5mg，置250ml容量瓶中，加甲醇10ml溶解，用水稀释至250ml，摇匀，即得每1ml中含黄芩苷50μg的对照品溶液；黄芩苷溶液的制备，取黄芩苷研细，取30mg，置100ml容量瓶中，加甲醇10ml，超声处理，功率250W，频率50kHz，10分钟，冷却后，加水稀释至100ml，摇匀，离心，取上清液得黄芩苷溶液；分别吸取对照品溶液与黄芩苷溶液各10μl，注入液相色谱仪，测定得黄芩浸膏中黄芩苷含量为8.1124％-23.6836％；B、对光谱用Straight Line Subtraction方法进行预处理；C、选择波段范围为6990.0-4050.0cm-1为建模谱段；D、建立黄芩苷定量模型运用Bruker OPUS/QUANT2定量分析软件中PLS法进行数据处理，其中53份样品作为校正样品集，7份样品作为验证样品集，用校正样品集进行内部交叉验RMSECV＝0.262，R2＝0.9944，确定最佳主成分数为10，建立黄芩苷定量模型；E、对黄芩苷定量模型进行验证，从所有60份样品中任意抽出7份样品组成验证样品集，对模型进行检验，验证集平均绝对偏差为0.2502，平均相对偏差为1.84％，近红外光谱预测值逼近HPLC的测定值；当所述的被测样品为一清颗粒制剂时，其质量指标的测定是由以下步骤实现：(一)采集一清颗粒近红外光谱，将50份自制不同处方量的一清颗粒样品粉碎，过80目筛，取5g过筛后的样品粉末，放入石英样品杯中，混合均匀，轻轻压平，用近红外光谱仪进行扫描，25℃-30℃，采集每一个样品的光谱数据，每个样品取两份，每份重复三次，取平均值为吸收值；(二)建立一清颗粒制剂定量模型：1)、建立一清颗粒中黄芩苷的含量检测模型：A、一清颗粒中黄芩苷的含量测定，用十八烷基硅烷键合硅胶为填充剂，以甲醇-0.2mol/L磷酸二氢钠缓冲液，用磷酸调节pH值至2.7，甲醇与磷酸二氢钠体积比：42∶58，为流动相；检测波长为275nm，黄芩苷峰不低于5000；对照品溶液的制备是，称取黄芩苷对照品是12.5mg，置250ml量瓶中，加甲醇10ml溶解，用水稀释至250ml，摇匀，即得每1ml中含黄芩苷50μg；一清颗粒样品溶液的制备是，取一清颗粒样品，研细，取0.75g，置100ml量瓶中，加甲醇10ml，超声处理，功率250W，频率50kHz，10分钟，冷却，加水稀释至100ml，摇匀，离心，取上清液，即得；测定法是，分别吸取对照品溶液与一清颗粒样品溶液各10μl，注入液相色谱仪，测定；一清颗粒中黄芩苷含量为0.14％-1.4451％；B、对谱图进行预处理：对扫描得到的原始光谱进行光谱处理，进行平滑，一阶和二阶导数处理，以消除噪音和基线飘移的影响，最后转化为化学计量学软件能够识别的数据格式；C、选择6749.63～4987.02cm-1为建模谱段；D、把被测样品光谱特征输入到校正模型，经过校正模型的测定即得到该一清颗粒中黄芩苷的含量。