CN108007898A - 一种快速的艾片药材检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种艾片药材近红外光谱检测方法,方法包括艾片药材中樟脑、异龙脑及龙脑的近红外测定,步骤如下:(1)药材样品准备,粉碎并过筛,备用,(2)目标成分的检测,药材樟脑、异龙脑及龙脑测定(气相法),(3)近红外光谱数据采集,(4)定量模型的建立,近红外数据与已知成分含量进行关联,建立定量校准模型(5)未知供试品近红外测定。该方法实现了对艾片药材快速检测,具有方便、快捷、简单、准确、无损的优势,可保证艾片及其相关制剂质量的安全、有效、可控、稳定。
Description
技术领域
本发明属于近红外检测领域,涉及一种艾片药材近红外光谱的检测方法。
背景技术
艾片(左旋龙脑)为菊科植物艾纳香Blumea balsamifera(L.)DC.的新鲜叶 经提取加工制成的结晶,主要产地为贵州。具有开窍醒神,清热止痛;用于热病 神昏、痉厥,中风痰厥,气郁暴厥,中恶昏迷,目赤,口疮,咽喉肿痛,耳道流 脓,广泛用于各类中药制剂中。
艾片主要含有龙脑、异龙脑、樟脑这三种成分,化学结构如下所示,其可开 窍醒神,清热止痛,能促进药物透过血脑屏障,提高药物的血药浓度和生物利用 度,这与古代“佐使则有功”意义相符。现代药理学表明,这三种成分均可抗菌、 抗炎,但异龙脑的毒性均高于龙脑,而樟脑具有较强的毒性,主要表现为神经系 统毒性。鉴于上述情况,2015版《中国药典》规定:艾片中含龙脑不得少于85.0%, 含樟脑不得过10.0%,异龙脑不得过5.0%
为了能够快速区分符合制剂要求的药材,并准确采购,是现今需要讨论及研 究的方向。
近红外(NIR)光谱技术是一种快速、无损和绿色的分析技术,具有方便、 快捷、简单、准确、无损的优势特点。近年来,近红外光谱技术已经越来越多的 被应用于中药研究,包括药材产地鉴别、有效组分含量快速测定和制药过程的在 线检测和监控。将近红外光谱技术用于艾片药材检测仍未见相关报道,而《一种 近红外光谱法快速检测冰片质量的模型建立方法》(专利号201410357065.1)仅 对冰片的水分、鉴别、龙脑含量进行近红外建模,本发明针对艾片的龙脑、异龙 脑、樟脑三种成分进行近红外建模。
本发明的检测方法正是在经过深入研究和探索后才得到的,本发明的检测方 法可以快速掌握市场艾片药材的质量情况,从而保证其相关制剂质量。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用近红外光谱检测方法,用于检测艾片药材中龙 脑、异龙脑、樟脑三种成分的含量。
本发明的检测方法,可以从源头药材进行质量控制,探讨符合制剂要求的检 测标准,从而保证最终产品质量的安全性、稳定性和有效性,达到快速、高效质 量控制的目的。
具体的,本发明所述的艾片药材的近红外光谱检测方法,包括以下步骤:
(1)艾片药材经粉碎,过筛,备用;
(2)采集艾片药材粉末的近红外光谱图;
(3)根据近红外光谱和采集的艾片药材粉末的近红外光谱图,输入已经建 立的定量分析模型,计算得到艾片药材中樟脑、异龙脑、龙脑的含量;
其中,光谱条件为:采集方式为漫反射,扫描次数为32,分辨率为8cm-1, 以仪器内置背景为参比,扫描光谱范围为4000~10000cm-1。
本发明的另一个目的在于,提供一种艾片药材的近红外光谱定量分析模型的 建立方法,步骤如下:
(1)多批艾片药材经粉碎,过筛,备用;
(2)气相色谱法测定多批艾片药材的樟脑、异龙脑、龙脑含量;
(3)采集多批艾片药材粉末的近红外光谱图;
(4)采用5600~10000cm-1波段区间的近红外数据,选择一阶导数、 Savitzky-Golay平滑和数据归一化算法用于预处理近红外光谱数据,采用偏最小 二乘回归(PLSR)建立近红外数据与樟脑、异龙脑、龙脑之间的定量校正模型, 采用相关系数R、校正集均方差RMSEC和主成分数Factor优化建模参数,考 察模型性能,模型对未知样品的预测效果用预测均方差RMSEP、相对偏差RSEP 和相关系数R确定。
其中,光谱条件为:采集方式为漫反射,扫描次数为32,分辨率为8cm-1, 以仪器内置背景为参比,扫描光谱范围为4000~10000cm-1。
其中,相关系数R、校正集均方差RMSEC、预测均方差RMSEP和相对偏差 RSEP的具体计算公式:
各式中Ci——传统分析方法测量值;
——通过NIR测量及数学模型预测的结果;
Cm——Ci均值;
n——建立模型用的校正集样本数;
m——用于检验模型的验证集样本数。
其中,所述采集艾片样品:是采集5-200个批次。
优选的,本发明所述的艾片药材的近红外光谱检测方法,包括以下步骤:
(1)药材样品准备,粉碎过筛,备用;
(2)含量测定:对药材中的樟脑、异龙脑及龙脑含量进行气相色谱测定;
(3)近红外光谱数据采集;
将上述处理后的艾片药材粉末进行近红外光谱扫描,采集所述药材的近红外 光谱,采集方式为漫反射,扫描次数为32,分辨率为8cm-1,以仪器内置背景为 参比,扫描光谱范围为4000~10000cm-1;
(4)定量模型的建立
采用5600~10000cm-1波段区间的近红外数据,选择一阶导数、Savitzky-Golay 平滑和数据归一化算法用于预处理近红外光谱数据,采用偏最小二乘回归(PLSR) 建立近红外数据与樟脑、异龙脑及龙脑这3个质控指标数据之间的定量校正模型。
采用相关系数R、校正集均方差RMSEC和主成分数Factor优化建模参数, 考察模型性能,模型对未知样品的预测效果用预测均方差RMSEP、相对偏差 RSEP和相关系数R来考核;
(5)采集供试品近红外光谱数据
采集市场上药材样品,粉碎过筛后作为供试品,按建模样品相同近红外光谱 采集参数采集供试品的近红外光谱数据,选择相同的建模波段和光谱预处理方法, 把特征光谱分别输入已经建立的模型,计算得到供试品中樟脑、异龙脑及龙脑的 含量。
其中,步骤(2)所述含量测定的测定方法(按照中国药典2015年版艾片测 定方法):
色谱条件与系统适用性试验 聚乙二醇20000(PEG-20M)毛细管柱(柱长为 30m,内径为0.53mm、,膜厚度为1.0um)柱温为170℃。理论板数按龙脑峰计算 应不低于3000。
对照品溶液的制备 取龙脑对照品适量,精密称定,加乙酸乙酯制成每lml 含4mg的溶液,即得;另取异龙脑对照品,加乙酸乙酯制成每lml含2mg的溶液, 作为对照品溶液,即得;另取樟脑对照品适量,精密称定,加乙酸乙酯制成每lml 含0.5mg的溶液,作为对照品溶液,即得;
供试品溶液的制备 龙脑测定供试品,取本品细粉约40mg,精密称定,置 10ml量瓶中,加乙酸乙酯溶解并稀释至刻度,摇勻,即得。樟脑、异龙脑测定 供试品,取本品适量,精密称定,加乙酸乙酯制成每1ml含15mg的溶液,作为供试 品溶液。
测定法 分别精密吸取对照品溶液与供试品溶液各1ul,注入气相色谱仪, 测定,即得。
其中,步骤(4)所述相关系数R、校正集均方差RMSEC、预测均方差RMSEP 和相对偏差RSEP的具体计算公式:
各式中Ci——传统分析方法测量值;
——通过NIR测量及数学模型预测的结果;
Cm——Ci均值;
n——建立模型用的校正集样本数;
m——用于检验模型的验证集样本数。
其中,所述采集艾片样品:是采集5-200个批次。
进一步优选的,本发明的检测方法,包括以下步骤:
(1)药材样品准备,粉碎过筛,备用;
(2)含量测定:对药材中的樟脑、异龙脑及龙脑含量进行气相色谱测定, 测定方法如下:
色谱条件与系统适用性试验 聚乙二醇20000(PEG-20M)毛细管柱(柱长为 30m,内径为0.53mm、,膜厚度为1.0um)柱温为170℃。理论板数按龙脑峰计算 应不低于3000。
对照品溶液的制备 取龙脑对照品适量,精密称定,加乙酸乙酯制成每lml 含4mg的溶液,即得;另取异龙脑对照品,加乙酸乙酯制成每lml含2mg的溶液, 作为对照品溶液,即得;另取樟脑对照品适量,精密称定,加乙酸乙酯制成每lml 含0.5mg的溶液,作为对照品溶液,即得;
供试品溶液的制备 龙脑测定供试品,取本品细粉约40mg,精密称定,置 10ml量瓶中,加乙酸乙酯溶解并稀释至刻度,摇勻,即得。樟脑、异龙脑测定 供试品,取本品适量,精密称定,加乙酸乙酯制成每1ml含15mg的溶液,作为供试 品溶液。
测定法 分别精密吸取对照品溶液与供试品溶液各1ul,注入气相色谱仪, 测定,即得。
通过以上方法可以得到药材中的樟脑、异龙脑及龙脑含量3个质控指标数据。
(3)近红外光谱数据采集
将上述处理后的艾片药材粉末进行近红外光谱扫描,采集所述药材的近红外 光谱。采集方式为漫反射,扫描次数为32,分辨率为8cm-1,以仪器内置背景为 参比,扫描光谱范围为4000~10000cm-1
(4)定量模型的建立
采用5600~10000cm-1波段区间的近红外数据,选择一阶导数、Savitzky-Golay 平滑和数据归一化算法用于预处理近红外光谱数据。采用偏最小二乘回归(PLSR) 建立近红外数据与樟脑、异龙脑及龙脑含量3个质控指标数据之间的定量校正模 型。
采用相关系数R、校正集均方差RMSEC和主成分数Factor优化建模参数, 考察模型性能。模型对未知样品的预测效果用预测均方差RMSEP、相对偏差 RSEP和相关系数R来考核。当R值接近于1,RMSEC和RMSEP值较小而且互 相接近时,评价模型稳定性好、预测精准度高。当RSEP值小于10%时评价模 型具有较好的预测能力,能够满足药材分析的预测精度要求。
以下为相关系数R、校正集均方差RMSEC、预测均方差RMSEP和相对偏差 RSEP的具体计算公式:
各式中Ci——传统分析方法测量值;
——通过NIR测量及数学模型预测的结果;
Cm——Ci均值;
n——建立模型用的校正集样本数;
m——用于检验模型的验证集样本数。
(5)采集供试品近红外光谱数据
采集市场上药材样品,粉碎过筛后作为供试品,按建模样品相同近红外光谱 采集参数采集供试品的近红外光谱数据,选择相同的建模波段和光谱预处理方法, 把特征光谱分别输入已经建立的模型,计算得到供试品中樟脑、异龙脑及龙脑含 量。
本发明的检测方法与现有检测方法相比较,具有以下优点:
本发明将近红外在线分析技术引入到药材艾片中,实现对各质控指标(樟脑、 异龙脑及龙脑)的快速测定,有利于从源头上控制了艾片原材料的质量,缩短检 测时间,节约生产成本,提高生产效率和经济效益,保证了艾片制剂(如醒脑静 注射液)质量的安全、有效,从而有效提高药品的质量安全和稳定性。
附图说明
附图1是艾片药材近红外图谱
附图2是艾片药材龙脑近红外预测值与实际值相关图
附图3是艾片药材樟脑近红外预测值与实际值相关图
附图4是艾片药材异龙脑近红外预测值与实际值相关图
具体实施方式
通过以下具体实施例对本发明做进一步的说明,但不作为限制。
实施例1、近红外光谱法测定艾片药材的龙脑含量
(1)药材样品准备:选取30批艾片药材,粉碎过筛,备用。
(2)含量测定:对药材中的龙脑含量进行气相色谱测定,测定方法如下:
色谱条件与系统适用性试验 聚乙二醇20000(PEG-20M)毛细管柱(柱长为 30m,内径为0.53mm、,膜厚度为1.0um)柱温为170℃。理论板数按龙脑峰计算 应不低于3000。
对照品溶液的制备 取龙脑对照品适量,精密称定,加乙酸乙酯制成每lml 含4mg的溶液,即得
供试品溶液的制备 龙脑测定供试品,取本品细粉约40mg,精密称定,置10ml量瓶中,加乙酸乙酯溶解并稀释至刻度,摇勻,即得。
测定法 分别精密吸取对照品溶液与供试品溶液各1ul,注入气相色谱仪, 测定,即得。
通过以上方法可以得到药材中的龙脑含量数据。
(3)采集样本的透射光谱
采集方式为漫反射,光谱扫描范围4000~10000cm-1,扫描次数为32次,分 辨率为8cm-1。每个样品采集三张光谱后取平均光谱作为该样品的光谱图。
艾片样品的近红外原始吸收光谱图如图1所示。
(4)定量模型的建立
采用5600~10000cm-1波段区间的近红外数据,选择一阶导数、Savitzky-Golay 平滑和数据归一化算法用于预处理近红外光谱数据。采用偏最小二乘回归(PLSR) 建立近红外数据与龙脑含量数据之间的定量校正模型。
采用相关系数R、校正集均方差RMSEC和主成分数Factor优化建模参数, 考察模型性能。模型对未知样品的预测效果用预测均方差RMSEP、相对偏差 RSEP和相关系数R来考核。
表1、不同建模波段对药材中龙脑含量模型性能的影响
采用偏最小二乘回归(PLSR)建立近红外数据龙脑这个质控指标之间的定 量校正模型。龙脑模型的近红外预测值和实际测定值的相关图见图2。从表中可 看出,龙脑模型的校正相关系数均大于0.96,说明艾片药材关键指标模型均具有 较好的校正效果。
(5)采集供试品近红外光谱数据
艾片待测样品,按建模波段和光谱预处理方法,把特征光谱分别输入已经建 立的模型,便可快速计算得到各指标值,模型预测结果见图2。
由图可见,模型具有较高的预测准确度,因此,龙脑能够满足中药生产过程 实时分析的预测精度要求。
实施例2、近红外光谱法测定艾片药材的樟脑及异龙脑含量
(1)药材样品准备:选取30批艾片药材,粉碎过筛,备用。
(2)含量测定:对药材中的樟脑、异龙脑含量进行气相色谱测定,测定方 法如下:
色谱条件与系统适用性试验 聚乙二醇20000(PEG-20M)毛细管柱(柱长为 30m,内径为0.53mm、,膜厚度为1.0um)柱温为170℃。理论板数按龙脑峰计算 应不低于3000。
对照品溶液的制备 取异龙脑对照品,加乙酸乙酯制成每lml含2mg的溶液, 作为对照品溶液,即得;另取樟脑对照品适量,精密称定,加乙酸乙酯制成每lml 含0.5mg的溶液,作为对照品溶液,即得;
供试品溶液的制备 本品适量,精密称定,加乙酸乙酯制成每1ml含15mg 的溶液,作为供试品溶液。
测定法 分别精密吸取对照品溶液与供试品溶液各1ul,注入气相色谱仪, 测定,即得。
(3)采集样本的透射光谱
采集方式为漫反射,光谱扫描范围4000~10000cm-1,扫描次数为32次,分 辨率为8cm-1。每个样品采集三张光谱后取平均光谱作为该样品的光谱图。
(4)定量模型的建立
采用5600~10000cm-1波段区间的近红外数据,选择一阶导数、Savitzky-Golay 平滑和数据归一化算法用于预处理近红外光谱数据。采用偏最小二乘回归(PLSR) 建立近红外数据与樟脑及异龙脑质控指标数据之间的定量校正模型。
采用相关系数R、校正集均方差RMSEC和主成分数Factor优化建模参数, 考察模型性能。模型对未知样品的预测效果用预测均方差RMSEP、相对偏差 RSEP和相关系数R来考核。
表2、不同建模波段对药材樟脑及异龙脑模型性能的影响
采用偏最小二乘回归(PLSR)建立近红外数据与樟脑、异龙脑质控指标之 间的定量校正模型。樟脑、异龙脑近红外预测值和实际测定值的相关图见图2-3。 从表中可看出,樟脑、异龙脑模型的校正相关系数大于0.96,说明指标模型均具 有较好的校正效果。
(5)采集供试品近红外光谱数据
艾片待测样品,按建模波段和光谱预处理方法,把特征光谱分别输入已经建 立的模型,便可快速计算得到樟脑、异龙脑含量值。
由图可见,模型具有较高的预测准确度,因此,樟脑、异龙脑模型能够满足 中药生产过程实时分析的预测精度要求。
Claims (6)
1.一种艾片药材的近红外光谱检测方法,其特征在于,步骤如下:
(1)艾片药材经粉碎,过筛,备用;
(2)采集艾片药材粉末的近红外光谱图;
(3)根据近红外光谱和采集的艾片药材粉末的近红外光谱图,输入已经建立的定量分析模型,计算得到艾片药材中樟脑、异龙脑、龙脑的含量;
其中,光谱条件为:采集方式为漫反射,扫描次数为32,分辨率为8cm-1,以仪器内置背景为参比,扫描光谱范围为4000~10000cm-1。
2.一种艾片药材的近红外光谱定量分析模型的建立方法,其特征在于,步骤如下:
(1)多批艾片药材经粉碎,过筛,备用;
(2)气相色谱法测定多批艾片药材的樟脑、异龙脑、龙脑含量;
(3)采集多批艾片药材粉末的近红外光谱图;
(4)采用5600~10000cm-1波段区间的近红外数据,选择一阶导数、Savitzky-Golay平滑和数据归一化算法用于预处理近红外光谱数据,采用偏最小二乘回归(PLSR)建立近红外数据与樟脑、异龙脑、龙脑之间的定量校正模型,采用相关系数R、校正集均方差RMSEC和主成分数Factor优化建模参数,考察模型性能,模型对未知样品的预测效果用预测均方差RMSEP、相对偏差RSEP和相关系数R确定。
其中,光谱条件为:采集方式为漫反射,扫描次数为32,分辨率为8cm-1,以仪器内置背景为参比,扫描光谱范围为4000~10000cm-1。
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,相关系数R、校正集均方差RMSEC、预测均方差RMSEP和相对偏差RSEP的具体计算公式:
各式中 Ci——传统分析方法测量值;
——通过NIR测量及数学模型预测的结果;
Cm——Ci均值;
n——建立模型用的校正集样本数;
m——用于检验模型的验证集样本数。
4.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述采集艾片样品:是采集5-200个批次。
5.一种艾片药材的近红外光谱检测方法,其特征在于,步骤如下:
(1)药材样品准备,粉碎过筛,备用;
(2)含量测定:对药材中的樟脑、异龙脑及龙脑含量进行气相色谱测定;
(3)近红外光谱数据采集;
将上述处理后的艾片药材粉末进行近红外光谱扫描,采集所述药材的近红外光谱,采集方式为漫反射,扫描次数为32,分辨率为8cm-1,以仪器内置背景为参比,扫描光谱范围为4000~10000cm-1;
(4)定量模型的建立
采用5600~10000cm-1波段区间的近红外数据,选择一阶导数、Savitzky-Golay平滑和数据归一化算法用于预处理近红外光谱数据,采用偏最小二乘回归(PLSR)建立近红外数据与樟脑、异龙脑及龙脑这3个质控指标数据之间的定量校正模型;
采用相关系数R、校正集均方差RMSEC和主成分数Factor优化建模参数,考察模型性能,模型对未知样品的预测效果用预测均方差RMSEP、相对偏差RSEP和相关系数R来考核;
(5)采集供试品近红外光谱数据
采集市场上药材样品,粉碎过筛后作为供试品,按建模样品相同近红外光谱采集参数采集供试品的近红外光谱数据,选择相同的建模波段和光谱预处理方法,把特征光谱分别输入已经建立的模型,计算得到供试品中樟脑、异龙脑及龙脑的含量;
其中,步骤(2)所述含量测定的测定方法:
色谱条件与系统适用性试验 聚乙二醇20000(PEG-20M)毛细管柱(柱长为30m,内径为0.53mm、,膜厚度为1.0um)柱温为170℃,理论板数按龙脑峰计算应不低于3000,
对照品溶液的制备 取龙脑对照品适量,精密称定,加乙酸乙酯制成每lml含4mg的溶液,即得;另取异龙脑对照品,加乙酸乙酯制成每lml含2mg的溶液,作为对照品溶液,即得;另取樟脑对照品适量,精密称定,加乙酸乙酯制成每lml含0.5mg的溶液,作为对照品溶液,即得;
供试品溶液的制备 龙脑测定供试品,取本品细粉约40mg,精密称定,置10ml量瓶中,加乙酸乙酯溶解并稀释至刻度,摇勻,即得,樟脑、异龙脑测定供试品,取本品适量,精密称定,加乙酸乙酯制成每1ml含15mg的溶液,作为供试品溶液,
测定法 分别精密吸取对照品溶液与供试品溶液各1ul,注入气相色谱仪,测定,即得,
其中,步骤(4)所述相关系数R、校正集均方差RMSEC、预测均方差RMSEP和相对偏差RSEP的具体计算公式:
各式中 Ci——传统分析方法测量值;
——通过NIR测量及数学模型预测的结果;
Cm——Ci均值;
n——建立模型用的校正集样本数;
m——用于检验模型的验证集样本数,
其中,所述采集艾片样品:是采集5-200个批次。
6.一种艾片药材的近红外光谱检测方法,其特征在于,步骤如下:
(1)药材样品准备,粉碎过筛,备用;
(2)含量测定:对药材中的樟脑、异龙脑及龙脑含量进行气相色谱测定,测定方法如下:
色谱条件与系统适用性试验 聚乙二醇20000(PEG-20M)毛细管柱(柱长为30m,内径为0.53mm、,膜厚度为1.0um)柱温为170℃,理论板数按龙脑峰计算应不低于3000,
对照品溶液的制备 取龙脑对照品适量,精密称定,加乙酸乙酯制成每lml含4mg的溶液,即得;另取异龙脑对照品,加乙酸乙酯制成每lml含2mg的溶液,作为对照品溶液,即得;另取樟脑对照品适量,精密称定,加乙酸乙酯制成每lml含0.5mg的溶液,作为对照品溶液,即得;
供试品溶液的制备 龙脑测定供试品,取本品细粉约40mg,精密称定,置10ml量瓶中,加乙酸乙酯溶解并稀释至刻度,摇勻,即得,樟脑、异龙脑测定供试品,取本品适量,精密称定,加乙酸乙酯制成每1ml含15mg的溶液,作为供试品溶液,
测定法 分别精密吸取对照品溶液与供试品溶液各1ul,注入气相色谱仪,测定,即得,
(3)近红外光谱数据采集
将上述处理后的艾片药材粉末进行近红外光谱扫描,采集所述药材的近红外光谱,采集方式为漫反射,扫描次数为32,分辨率为8cm-1,以仪器内置背景为参比,扫描光谱范围为4000~10000cm-1
(4)定量模型的建立
采用5600~10000cm-1波段区间的近红外数据,选择一阶导数、Savitzky-Golay平滑和数据归一化算法用于预处理近红外光谱数据,采用偏最小二乘回归(PLSR)建立近红外数据与樟脑、异龙脑及龙脑含量3个质控指标数据之间的定量校正模型,
采用相关系数R、校正集均方差RMSEC和主成分数Factor优化建模参数,考察模型性能,模型对未知样品的预测效果用预测均方差RMSEP、相对偏差RSEP和相关系数R来考核,当R值接近于1,RMSEC和RMSEP值较小而且互相接近时,评价模型稳定性好、预测精准度高,当RSEP值小于10%时评价模型具有较好的预测能力,能够满足药材分析的预测精度要求,
以下为相关系数R、校正集均方差RMSEC、预测均方差RMSEP和相对偏差RSEP的具体计算公式:
各式中 Ci——传统分析方法测量值;
——通过NIR测量及数学模型预测的结果;
Cm——Ci均值;
n——建立模型用的校正集样本数;
m——用于检验模型的验证集样本数,
(5)采集供试品近红外光谱数据
采集市场上药材样品,粉碎过筛后作为供试品,按建模样品相同近红外光谱采集参数采集供试品的近红外光谱数据,选择相同的建模波段和光谱预处理方法,把特征光谱分别输入已经建立的模型,计算得到供试品中樟脑、异龙脑及龙脑含量。
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