CN1877299B - 红外光谱检验中药掺杂化学药品的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用红外光谱检验中药掺杂化学药品的方法。该方法利用待检中药与功能相似化学药品的红外光谱特征，从其组合后的红外吸收光谱差谱中筛选局部直线，由计算机自动分析给出含量特征值，便可判别检验中药中是否掺杂怀疑的化学药品，并可给出其含量值。它适合于中药材粉末或提取物入药，或含有其他化学药品等各种复杂基质中掺入化学药品的情况，即使掺入量较低，也可快速简便地给出化学药品的含量，还可以实现多种怀疑掺杂化学药品的同时检出，从而大大简化复杂中药基质中化学药品的检验步骤，缩短检验周期，便于提高其普及性。该发明专利介绍了样品制备、光谱测量、预测含量百分比计算、降低误判率和漏判率的方法以及判据。

Description

红外光谱检验中药掺杂化学药品的方法

技术领域

本发明涉及一种红外光谱检验中药掺杂化学药品的方法，属红外光谱分析的技术领域。

背景技术

中药中掺杂化学药品的现象由来已久，且有愈演愈烈之势。由于掺入的化学药品的种类、数量、毒性等信息不为人所知，该药物的安全性根本无法保证，严重危害人民健康，且扰乱了药品市场的正当有序竞争，最终将影响到中药产业的可持续发展。

中药掺杂化学药物样品的主流检测方法是色谱一质谱联用技术，但由于它们的购置与运行成本昂贵、操作技术要求高等原因，普及性存在一定问题。出于基层打假经常性的大范围筛查样品的需求，需要有一些准确、快速、简便的方法。中国科学院上海技术物理研究所等单位联合申请的专利《用红外光谱检测中药中化学药物的方法》(公开号1487280，公开日2004.04.07)，就是按此需求发明的。该方法不经化学提取分离，直接利用红外光谱法进行中药掺杂化合物的判别。该方法的数学本质是红外光谱差谱一导数光谱最小值法，该方法的前提假设是纯中药样品的红外光谱比较平缓，属缓变信息，而掺入的化学药物的红外光谱比较尖锐，快变信息。分析检验完全符合这个前提假设的样品时，获得了较准确的判别结果。

尽管如此，该方法的缺点也是非常明显的，计有：

(1)该方法的“纯中药样品的红外光谱比较平缓”的假设存在一定的问题，因此在某些样品的分析检验中存在较大的误差。尤其许多中药都是药材提取物入药，其中的许多成分都已经达到一定量，如至少千分之几或百分之几甚至更多，因此很多情况下纯中药样品的红外光谱未必平缓，掺杂物的许多特征峰都是与这些并不平缓的中药的药材提取物峰重叠的，而且因为没有阴性对照样品，在哪里发生峰位重 叠也是未知的，这使该方法的根本前提假设受到动摇。尤其是当药物中还掺有一定量的非中药的化学药物时，这种重叠现象就更为严重，分析检验的精密度就更差了。

(2)理论上应该选择红外光谱的缓变谱段，放弃快变谱段才能使该方法的基本假设得到满足，才能得到较理想的分析检验结果，但该方法却采用全谱段计算，未能也无法对红外光谱谱段进行合理选择，因此计算得到的含量因子值是所有缓变、快变谱段的折衷值，而偏离真值的方向和幅度皆不可知，通常偏离真值的幅度较大。

(3)掺杂中药T2与化学药物T1的红外光谱峰的导数光谱值是有正有负的，从掺杂中药T2中局部减去化学药物T1的正的导数值固然使导数光谱求和值S降低，但减去化学药物T1的负导数值的效果却是使导数光谱求和值S值增大，因此方法最终得到的导数光谱求和值S的最小值其实包含了一些导数光谱求和值S值的增大(偏移)效应，而不是纯粹意义的导数光谱求和值S的最小值。这种效应在掺入量较大时可以忽略，但当掺入量较少时，忽略则带来了较大的误差，甚至导致误判。越来越多的实际情况恰恰就是少量掺入。

正因为存在上述的缺陷，使该方法未能在打假工作中得到大范围推广。

发明内容

本发明要解决的技术问题是推出一种红外光谱检验中药掺杂化学药品的方法。该方法克服了背景技术的缺点，降低了误判率和漏判率，实现了较准确的判别。

为解决上述的技术问题，本发明采用的技术方案是利用计算红外光谱差谱的局部直线性的方法，从所有差谱谱段中筛选出局部平缓的谱段进行计算，而且差减终点的计算方法，即掺杂含量的计算方法不存在偏移效应。

现详细说明本发明的技术方案。一种红外光谱检验中药掺杂化学药品的方法，需在傅立叶变换红外光谱仪内实施，红外光谱仪通过接口与计算机连接在一起，计算机的ROM中存储有控制和指挥CPU执行以下操作的程序：记录待测中药和与待检中药有相似功能的化学药品的红外吸收光谱A₁和A₂、对化学药品的红外吸收光谱A₂进行标峰处理、对化学药品的每一个吸收峰进行差谱直线拟合回归系数计算、含量因子逐步递增计算、∑Abs(r)最大值计算、求出待测中药样品中化学药品的预测含量百分比z_p值，其特征在于，具体步骤如下：

第一步将待测中药研磨形成细小粉末，再将这些细小粉末3mg与KBr粉末300mg均匀混合，将混合粉末以10吨压力压片，形成薄片样品，同法制得与待检中药有相似功能的化学药品的薄片样品，利用傅立叶变换红外光谱仪对上述样品进行常规的红外透射光谱测量，进而分别转换成待测中药和化学药品的红外吸收光谱A₁和A₂；

第二步对化学药品的红外吸收光谱A₂进行标峰处理，选择强度大于最强峰10％的吸收峰进行后续计算；

第三步对化学药品的每一个吸收峰进行下述计算：

r＝correl(A₁-zA₂)

其中z为含量因子，r为该吸收峰位处红外吸收光谱差谱的直线拟合回归系数；

第四步设置z取值范围为0％～100％，按0.01％的间隔逐步递增，计算所有含量因子下每个吸收峰的r值；

第五步取所有Abs(r)＞0.999的吸收峰的含量因子，计算这些峰的∑Abs(r)最大值，对应的含量因子即为预测含量百分比z_p；

第六步如果z_p＜0.5％，该值已低于红外光谱法的检测限，则可判定待测中药中未掺杂化学药品，如果z_p＞1％，则可判定待测中药中掺杂化学药品，如果0.5％＜z_p＜1％，则可判定待测中药中可能掺杂化学药品，需进行样品提取后再行测定或采用其他方法进行确证。

上述技术方案的工作原理基于以下事实：任何纯中药的红外光谱中存在许多局部直线段。由于红外光谱的加和性，如化学药品在这些局部直线段有吸收峰的话，必然使这些局部直线段的线性降低。此时将化学药品的信息扣除，就能使这些局部线段回复到直线水平。对于 纯中药的红外光谱不是直线的局部谱段，化学药品信息的加入理论上也能使其线性发生变化，但按上述步骤计算得到的含量因子z会随着这些非直线段的曲率不同而离散地分布，偏高或偏低于实际的含量百分比。只有那些原本为直线的局部直线段，计算得到的含量因子z会相对地集中于真实的含量百分比，即∑Abs(r)最大值对应的含量因子z附近，即为预测含量百分比z_p值。

与背景技术相比，本发明的方法具有以下优点：

1、不再基于“纯中药的红外光谱都是平缓的”这样一个与实际不甚相符的假设，而是寻找局部直线段。不论是中药材提取物入药，还是其中含有其他化学药品，局部直线段都是大量存在的，所需的只是寻找出这些局部直线段。

2、计算差谱直线性从而寻找出局部直线段以后，由于本方法是对各个吸收峰单独处置而不是全谱段计算，即不再是所有缓变谱段、快变谱段的折衷值，也不是所有直线段、非直线段的折衷值，因此预测结果更接近真值，即使有少许的偏离，偏离的方向、幅度等也是可知和可控的。

3、计算局部直线段回归系数的方法，不存在背景技术中差减导数光谱值有正有负的原因而导致的偏差，∑Abs(r)最大值是真正意义上的最大值，相应的预测结果更准确。尤其是当掺杂量很少或未掺杂时，这种准确性可以大大降低漏判率和误判率。

4、各种化学药品有各自的红外光谱特征峰，除少量重叠或交叉外，绝大部分吸收峰的位置与强度及其组合信息都是专属于该种化合物的，因此通过各自的局部直线段的筛选，可以实现多种怀疑掺杂化学药品的同时检出，即“一谱多检”，检测效率高。

附图说明

图1是盐酸芬氟拉明(上)和盐酸西布曲明(下)的红外透射光谱图。

图2是掺杂药物(上)和未掺杂药物(下)的红外透射光谱图。

具体实施方式

下面以3种减肥类中药为实施例，结合附图进一步对本发明的技术方案作详细的说明。

实施例1待测中药为一种减肥类中药

将待测中药研磨形成细小粉末，再将这些细小粉末3mg与Kbr粉末300mg均匀混合，将混合后的粉末以10吨压力压片，形成薄片样品；同法分别制得减肥类化学药品盐酸芬氟拉明(HF)、盐酸西布曲明(HS)的薄片样品。利用傅立叶变换红外光谱仪对上述样品进行常规的红外透射光谱测量，进而转换成吸收光谱A₁、A_2(HF)、A_2(HS)。

对照上面的操作步骤，依次经过标峰处理、差谱直线拟合回归系数计算、含量因子逐步递增计算、ΣAbs(r)最大值计算，最终分别得到样品中盐酸芬氟拉明、盐酸西布曲明的预测含量百分比zp值。盐酸芬氟拉明的z_p值为0.0020(即0.20％)，判别结果为“该样品未掺杂盐酸芬氟拉明”；盐酸西布曲明的z_p值为0.0994(即9.94％)，判别结果为“该样品掺杂了9.94％的盐酸西布曲明”。两个结论与标准测量方法的检验结果一致，如表1所示。

背景技术得到的结果为：盐酸西布曲明的含量因子为0.0884(即8.84％)，与标准测量方法的检验结果基本一致；盐酸芬氟拉明的含量因子为0.0112(即1.12％)，导致误判。

实施例2待测中药为第二种减肥类中药

操作步骤与实施例1完全相同，结果见表1。盐酸芬氟拉明的zp值为0.0026(即0.26％)，判别结果为“该样品未掺杂盐酸芬氟拉明”；盐酸西布曲明的zp值为0.0089(即0.89％)，判别结果为“该样品掺杂了0.89％的盐酸西布曲明”。两个结论与标准测量方法的检验结果一致。

背景技术得到的结果为：盐酸西布曲明的含量因子为10^-5(即小于万分之一)，导致漏判；盐酸芬氟拉明的含量因子为0.0163(即1.63％)，导致误判。

实施例3待测中药为第三种减肥类中药

操作步骤与实施例1完全相同，结果见表1。盐酸芬氟拉明的zp值为0.0021(即0.21％)，判别结果为“该样品未掺杂盐酸芬氟拉明”；盐酸西布曲明的zp值为10^-5(即小于万分之一)，判别结果为“该样品未掺杂盐酸西布曲明”。两个结论与标准测量方法的检验结果一致。

背景技术得到的结果为：盐酸西布曲明的含量因子为0.0156(即1.56％)，盐酸芬氟拉明的含量因子为0.0061(即0.61％)，均导致误判。

由此可见，采用本发明的方法对3种减肥类中药进行了是否掺杂盐酸芬氟拉明、盐酸西布曲明的测量，阳性样品计算得到的含量因子z。与标准方法的结果很接近，即使含量百分比低至约1％，而阴性样品计算得到的含量因子z_p均小于0.005，可以正确地得到未掺杂的结论。而背景技术在样品中的化学药品掺杂量较大时，也可以得到较好的预测结果，但当掺杂量较小时，预测结果相对较差，存在一定的误判与漏判。通过本发明的方法，很短时间内就可以实现主流的色谱一质谱联用技术需要较长时间、较高成本才能得到的结果是基本一致的，且更经济、简便，表明了本发明方法的可行性和实用性。表1、采用本方法、背景技术方法和标准测量方法对3种减肥类中药的测量和分析结果

Claims (1)

1.一种红外光谱检验中药掺杂化学药品的方法，需在傅立叶变换红外光谱仪内实施，红外光谱仪通过接口与计算机连接在一起，计算机的ROM中存储有控制和指挥CPU执行以下操作的程序：记录待测中药和与待检中药有相似功能的化学药品的红外吸收光谱A₁和A₂、对化学药品的红外吸收光谱A₂进行标峰处理、对化学药品的每一个吸收峰进行差谱直线拟合回归系数计算、含量因子逐步递增计算、∑Abs(r)最大值计算、求出待测中药样品中化学药品的预测含量百分比z_p值，其特征在于，具体步骤如下：

第一步将待测中药研磨形成细小粉末，再将这些细小粉末3mg与KBr粉末300mg均匀混合，将混合粉末以10吨压力压片，形成薄片样品，同法制得与待检中药有相似功能的化学药品的薄片样品，利用傅立叶变换红外光谱仪对上述样品进行常规的红外透射光谱测量，进而分别转换成待测中药和化学药品的红外吸收光谱A₁和A₂；

第二步对化学药品的红外吸收光谱A₂进行标峰处理，选择强度大于最强峰10％的吸收峰进行后续计算；

第三步对化学药品的每一个吸收峰进行下述计算：

r＝correl(A₁-zA₂)

其中z为含量因子，r为该吸收峰位处红外吸收光谱差谱的直线拟合回归系数；

第四步设置z取值范围为0％～100％，按0.01％的间隔逐步递增，计算所有含量因子下每个吸收峰的r值；

第五步取所有Abs(r)＞0.999的吸收峰的含量因子，计算这些峰的∑Abs(r)最大值，对应的含量因子即为预测含量百分比z_p；

第六步如果z_p＜0.5％，该值已低于红外光谱法的检测限，则可判定待测中药中未掺杂化学药品，如果z_p＞1％，则可判定待测中药中掺杂化学药品，如果0.5％＜z_p＜1％，则可判定待测中药中可能掺杂化学药品，需进行样品提取后再行测定或采用其他方法进行确证。