CN111024869A - 一种银参通络胶囊银杏叶纯化过程的近红外线质量检测系统 - Google Patents

一种银参通络胶囊银杏叶纯化过程的近红外线质量检测系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种银参通络胶囊银杏叶纯化过程的近红外线质量检测系统，包括以下装置，傅立叶变换近红外光谱仪，收集洗脱液样品的近红外透射光谱，空气作为空白背景，分辨率为8cm‑1,2mm石英比色皿为样品池，每个样品图谱扫描32次，采集全光谱信息，对每个样品扫描三次，并通过软件处理获得平均光谱；高效液相色谱仪，用于对试剂进行色谱分析，其中色谱柱为XBridge Shield RP18色谱柱；流动相为甲醇‑0.4％磷酸溶液；检测波长360nm；流速为1mL/min，进样量为10μL；高速离心机，对需要离心处理的试剂进行离心；旋转蒸发仪，对试品溶液进行蒸发浓缩。本发明以银杏叶大孔树脂纯化过程为研究对象，主要进行了在线检测方法建立前的离线可行性研究，摸索并初步建立研究系统。

Description

一种银参通络胶囊银杏叶纯化过程的近红外线质量检测系统
技术领域
本发明涉及药物生产在线监测技术领域，尤其涉及一种银参通络胶囊银杏叶纯化过程的近红外线质量检测系统。
背景技术
目前，对大多数中药制剂缺乏统一的、科学的质量控制标准，如在中药提取、分离、浓缩、干燥、制剂、灭菌等制药的全过程中，各步制药单元基本依靠人工控制和离线检测，缺乏客观化的过程质量控制以及关键质控参数的在线检测和控制，生产自动化程度低，造成难以克服的内在质量控制的技术盲点，致使批次间产品质量难以做到稳定均一，因此，研刺和创新应用快速有效的中药片剂生产过程复杂物顾体系在线检测技术，集成应用生产过程质量控刮关键技术，构建科学可靠的中药片剂生产全程质控技术体系，将为中药片剂质量的稳定可控提供技术支撑，保障用药的安全、有效，整体提升中药产业的技术水平和技术含量，推进中药现代化进程。
近红外光谱分析技术(NIRS)是近年来发展迅速的一种绿色分析技术，是光潜测量技术与化学计量学学科的有机结合。近几年来，过程分析技术(ProcessAnalyticalTechnology,PAT)结合近红外光谱(NIRS)分析技术在中药生产质量控制中发挥了积极的作用。银参通络胶囊生产过程包括多个工艺环节，过程复杂，影响因素比较多，任何过程操作不规范或者工艺条件的改变都可使影响最终产品的质量及其稳定性、因此，对银参通络胶囊生产过程关键环节和关键指标进行有效的质量控制是非常重要的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种满足消银杏叶纯化过程实时分析的精度要求的银参通络胶囊银杏叶纯化过程在线质量检测系统。
本发明提供了一种银参通络胶囊银杏叶纯化过程的近红外线质量检测系统，包括下列装置,
傅立叶变换近红外光谱仪，收集洗脱液样品的近红外透射光谱，空气作为空白背景，分辨率为8cm-1,2mm石英比色皿为样品池，每个样品图谱扫描32次，采集全光谱信息，对每个样品扫描三次，并通过软件处理获得平均光谱；
高效液相色谱仪，用于对试剂进行色谱分析，其中色谱柱为XBridge Shield RP18色谱柱；流动相为甲醇-0.4％磷酸溶液；检测波长360nm；流速为1mL/min，进样量为10μL；
分析天平，称量各试剂；
电子天平，称量各试剂；
高速离心机，对需要离心处理的试剂进行离心；
旋转蒸发仪，对试品溶液进行蒸发浓缩。
本发明的效果：
目前银参通络胶囊生产过程中关键工艺环节缺乏有效的在线质量分析手段，严重影响了批件质量稳定性。本发明以银杏叶大孔树脂纯化过程为研究对象，主要进行了在线检测方法建立前的离线可行性研究，摸索并初步建立研究系统。
本发明针对银参通络胶囊关键生产环节-大孔树脂纯化过程，应用近红外光谱(NIRS) 分析技术建立银参通络胶囊大孔树脂过程关健指标的在线检测模型，小试试验结果表明：三个指标成分所建立的近红外定量校准模型性能良好，拼皮素、山奈酚和异鼠李素的相关系数 R分别为09816、09877和0.9437，验证集相对偏差(Rdative Standard Errorsof Prediction,RSEP)分别为10.80％、9.10％和12.35％，可用于洗脱过程指标成分的快速预测。能够满足消银杏叶纯化过程实时分析的精度要求。
优选的，傅立叶变换近红外光谱仪为Themo Nicolet公司生产的Antaris傅立叶变换近红外光谱仪。
优选的，高效液相色谱仪为Agilent 1200高效液相色谱仪。
优选的，分析天平为Metler Toledo公司生产的XS105分析天平。
优选的，电子天平为永康凯丰集团有限公司生产的JCS-600电子天平。
优选的，高速离心机为长沙湘仪离心机仪器有限公司生产的H1650-W高速离心机。
优选的，旋转蒸发仪为日本Eyela生产的N-1001旋转蒸发仪。
具体实施方式
下面通过具体实施方式进一步详细的说明：
实施例：
本发明提供了一种银参通络胶囊银杏叶纯化过程的近红外线质量检测系统，包括下列装置,
傅立叶变换近红外光谱仪，收集洗脱液样品的近红外透射光谱，空气作为空白背景，分辨率为8cm-1,2mm石英比色皿为样品池，每个样品图谱扫描32次，采集全光谱信息，对每个样品扫描三次，并通过软件处理获得平均光谱；
高效液相色谱仪，用于对试剂进行色谱分析，其中色谱柱为XBridge Shield RP18色谱柱；流动相为甲醇-0.4％磷酸溶液；检测波长360nm；流速为1mL/min，进样量为10μL；
分析天平，称量各试剂；
电子天平，称量各试剂；
高速离心机，对需要离心处理的试剂进行离心；
旋转蒸发仪，对试品溶液进行蒸发浓缩。
装置各型号具体为：Antaris傅立叶变换近红外光谱仪(Themo Nicolet,USA)；Agilent 1200高效液相色谱仪(Agilent,USA)；玻璃层析柱(i.d.2×40cm)；XS105分析天平(Metler Toledo,Switzerland)；JCS-600电子天平(永康凯丰集团有限公司)；H1650-W高速离心机 (长沙湘仪离心机仪器有限公司)；N-1001旋转蒸发仪(日本Eyela)。
使用方法及步骤如下：
(1)提取液制备
银杏叶打粗粉，取两个圆底烧瓶各加入50.0g粉末，分别加入8倍量(400mL)70％乙醇溶液，加热回流2小时。重复提取两次，合并滤液(1600mL)，减压浓缩至无醇味(200mL)，加纯水至1OOOmL，搅拌，冷却静置过夜，然后离心获得上清液。
(2)样品收集，树脂预处理
使用HPD722型大孔树脂，用95％乙醇浸泡24h,湿法装柱，先用10BV氢氧化钠水溶液以5BV/h通过柱身，在用同体积同流速的盐酸水溶液通过柱身，最后用纯净水冲洗。
(3)样品制备
预处理后的大孔树脂湿法装柱，将1.2.1方法制得银杏叶提取液以0.5-1滴/s的流速全部上样，加纯化水以0.5-1滴/s的流速洗除杂质(约300mL)，用70％乙醇以0.5-1滴/s的流速洗脱，1BV后每隔5min收集2mL洗脱液，重复4次共得120个洗脱液样品。
(4)近红外光谱采集
收集通过1.2.2方法所收集洗脱液样品的近红外透射光谱。空气作为空白背景，分辨率为8cm-1,2mm石英比色皿为样品池，每个样品图谱扫描32次，采集全光谱信息，对每个样品扫描三次，并通过软件处理获得平均光谱。
(5)总黄酮醇普的HPLC分析，色谱条件
色谱柱：XBridge Shield RP18色谱柱(4.6X 250mm,5μm)；流动相：甲醇-0.4％磷酸溶液(58:42)；检测波长360nm；流速:1mL/min，进样量:10μL。
(6)对照品溶液制备
精密称取1.56mg槲皮素对照品，1.49mg山奈酚对照品和1.10mg异鼠李素对照品，加入25.0mL容量瓶中，用甲醇定容，即得每1mL含62.40μg槲皮素，59.60μg山奈酚和44.00μg异鼠李素的混合标准品溶液。
(7)供试品溶液制备
精密吸取2.2.2项下所收集到的洗脱液样品0.50mL于5mL圆底烧瓶中，在减压下蒸发浓缩，精密加入4.0mL甲醇-25％盐酸溶液(4:1)，在90℃下水浴加热30分钟。待冷却至室温后，转移到5mL容量瓶中，甲醇定容，即得供试品溶液(稀释10倍)。
数据处理方法与模型性能评价指标如下：
(1)运用Bruke:公司OPUS 7.0软件的偏最小二乘(PLS>法建立银杏叶大孔树脂纯化洗脱液中槲皮素、山奈酚和异鼠李素的近红外定量分析模型。模型建立前对校正集光谱进行平滑、微分等适宜的光谱预处理，以消除仪器背景或环境对光谱的影响。同时使用MATLAB R2017b软件剔除异常样本，选择合适的建模波段，以提高模型精度。
一般认为，当模型相关系数R越接近1，模型的稳定性和精度越高。校正集误差均方根 (Root Mean Square Error of Calibration,RMSEC)和验证集误差均方根(Root MeanSquare Error of Prediction,RMSEP)值越小且越彼此接近，且验证集相对偏差(RelativeStandard Errors of Prediction,RSEP)较小时，模型具有较高预测能力。
(2)异常点剔除
由于样本制备过程操作不当、样本的光谱扫描过程异常或仪器原因，很容易导致个别获得的光谱和测量结果值异常。在建模之前，需要删除异常点以提高模型的预测准确性。本研究通过MATLAB软件实现马氏距离算法并判别异常点。
(3)光谱预处理
剔除异常点后，照1.2.3项方法扫描各洗脱液近红外光谱图。为了提高模型的预测准确度，一般要对光谱数据进行预处理，消除噪音和环境变化引起的基线漂移。一般常见的图谱预处理方法有平滑、扣减、微分、多元散射校正等，本研究通过OPUS软件中自带8种方法进行预处理，并对结果所得RMSEP值进行排序，选取较低的RMSEP值以及较高的R作为最佳预处理方法。筛选结果得到槲皮素、山奈酚和异鼠李素的最佳预处理方法分别为减去一条直线、二阶导数和消除常量偏移量。
(4)波段选择
由于选用全波长采集洗脱液的近红外光谱，因此扫描得到的光谱中存在着大量的冗余信息，为了增加建模效率，提取有效信息，必须对这些无用信息剔除，以增加光谱数据的有效信息率。本研究应用OPUS软件优选出槲皮素、山奈酚和异鼠李素的适宜建模波段分别为 9403.2-7497.9cm-1和9403.2-7497.9cm-1和9403.2-7497.9cm-1、6101.7-5449.8cm-1、4601.3-4246.5cm-1。
(5)定量校正模型建立
剔除异常近红外谱图，并通过最优的预处理方法处理图谱后，对筛选的波段使用OPUS 7.0建立定量模型，在114个样本任意选取80个样品作为校正集，建立模型后，再用剩余 34个样品作为验证集，检验模型预测性能，三个指标成分的模型参数汇总，其中槲皮素、山奈酚和异鼠李素的RMSEC值分别为0.0575,0.0489和0.0645,RMSEP值分别为0.0650,0.0609和0.0495,RMSEC和RMSEP值均较接近且较小，R分别为0.9816,0.9877和0.9427,RSEP分别为10.80％,9.10％和12.35％，基本满足过程分析的要求。经验证实测值与预测值比较接近，基本可以达到未知样本含量预测的要求。
目前银参通络胶囊生产过程中关键工艺环节缺乏有效的在线质量分析手段，严重影响了批件质量稳定性。本研究以银杏叶大孔树脂纯化过程为研究对象，主要进行了在线检测方法建立前的离线可行性研究，摸索并初步建立研究方法。主要研究内容总结如下:
(6)定量校正模型建立
发明研究过程使用Nicolet公司的傅立叶变换近红外光谱仪，所谓傅里叶变换光谱，就是通过测量干涉光的干涉图并进行傅里叶积分变换，将样品和光源干涉光函数傅里叶变换为强度按频率分布图，二者的比值即为近红外谱图。搭配赛默飞公司研发的TQAnalyst数据处理软件扫描洗脱液的近红外透射光谱，并由TQ软件处理得到平均光谱作为建模用光谱图。
本发明使用OPUS化学计量学软件进行近红外光谱的预处理、模型的优化和参数分析，建模前通过MATLAB软件采用马氏距离法判别并剔除异常点。剔除异常的样本后，采用OPUS 软件，以偏最小二乘回归法(PLSR)为基础，三个指标成分的定量校正模型，并将优化后的模型用于未知样品的指标成分含量预测。OPUS软件将近红外谱图优化后按RMSECV从小到大顺序排列了各种预处理方法及每种预处理方法所对应的波长范围，操作者可筛选出合适的预处理方法及波数范围建立定量校正模型。
(7)模型性能评价
发明研究所建立的三种指标成分的模型参数如下:槲皮素选取减去一条直线方法进行光谱预处理，建模波段为9403.2-7497.9cm-1，建模因子数取9,R,RMSEC,RMSECV,RMSEP,RSEP 分别为0.9816,0.0575,0.0829,0.0650,10.80％；山奈酚选取二阶导数方法进行光谱预处理，建模波段为9403.2-7497.9cm-1，建模因子数取8,R,RMSEC,RMSECV,RMSEP,RSEP 分别为0.9877,0.0489,0.0844,0.0609,9.10％；异鼠李素选取消除常量偏移量方法进行光谱预处理，建模波段为9403.2-7497.9cm-1,6101.7-5449.8cm-‘和4601.3-4246.5cm-1，建模因子数取8,R,RMSEC,RMSECV,RMSEP,RSEP分别为0.9437,0.0645,0.0716,0.0495,12.35％。表明模型较稳定，精度较高，预测能力较高。
相比之下异鼠李素的模型效果略差于槲皮素和山奈酚，其R小于95％，RSEP值大于10％，分析原因一方面可能是由于其含量相对较低，且在测量其“实测值”过程中存在一定的误差，测量不准确，另一方面可能是采用OPUS选取的波段未必是最优的光谱波段范围。
以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (7)

1.一种银参通络胶囊银杏叶纯化过程的近红外线质量检测系统，其特征在于：包括以下装置，
傅立叶变换近红外光谱仪，收集洗脱液样品的近红外透射光谱，其中空气作为空白背景，分辨率为8cm-1,2mm石英比色皿为样品池，每个样品图谱扫描32次，采集全光谱信息，对每个样品扫描三次，并通过软件处理获得平均光谱；
高效液相色谱仪，用于对试剂进行色谱分析，其中色谱柱为XBridge Shield RP18色谱柱；流动相为甲醇-0.4％磷酸溶液；检测波长360nm；流速为1mL/min，进样量为10μL；
分析天平，称量各试剂；
电子天平，称量各试剂；
高速离心机，对需要离心处理的试剂进行离心；
旋转蒸发仪，对试品溶液进行蒸发浓缩。
2.根据权利要求1所述的一种银参通络胶囊银杏叶纯化过程的近红外线质量检测系统，其特征在于：傅立叶变换近红外光谱仪为Themo Nicolet公司生产的Antaris傅立叶变换近红外光谱仪。
3.根据权利要求1或2所述的一种银参通络胶囊银杏叶纯化过程的近红外线质量检测系统，其特征在于：高效液相色谱仪为Agilent 1200高效液相色谱仪。
4.根据权利要求3所述的一种银参通络胶囊银杏叶纯化过程的近红外线质量检测系统，其特征在于：分析天平为Metler Toledo公司生产的XS105分析天平。
5.根据权利要求1、2或4任一项所述的一种银参通络胶囊银杏叶纯化过程的近红外线质量检测系统，其特征在于：电子天平为永康凯丰集团有限公司生产的JCS-600电子天平。
6.根据权利要求1、2或4任一项所述的一种银参通络胶囊银杏叶纯化过程的近红外线质量检测系统，其特征在于：高速离心机为长沙湘仪离心机仪器有限公司生产的H1650-W高速离心机。
7.根据权利要求1、2或4任一项所述的一种银参通络胶囊银杏叶纯化过程的近红外线质量检测系统，其特征在于：旋转蒸发仪为日本Eyela生产的N-1001旋转蒸发仪。
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