一種白芍提取液中的芍藥苷含量的nir在線檢測方法
2023-12-06 10:11:51
專利名稱：一種白芍提取液中的芍藥苷含量的nir在線檢測方法
技術領域：
本發明涉及近紅外(Near Infrared, NIR)光譜技術，尤其涉及一種白芍提取液中 的芍藥苷含量的OTR在線檢測方法。屬於中醫藥研究技術領域。
背景技術：
我國現行中藥生產工藝的控制模式，基本仍停留在傳統的經驗控制方法上，很少 考慮工藝過程中的成分及含量變化，控制過於簡單，無法做到對生產過程的在線檢測和質 量監控。而實現生產過程的在線實時質量監控是保證中藥質量穩定、均一的關鍵，也是實現 中藥生產現代化的技術瓶頸。近紅外光譜是近年來迅速發展的一種快速分析技術，它是被測樣品的物質組 成與結構信息的間接體現。美國材料檢測學會將近紅外光譜區的範圍定義為780 2526nm(12820 3959CHT1)，它的光譜區與有機分子中含氫基團(0H、NH、CH)振動的合頻和 各級倍頻的吸收區相一致，通過掃描樣品的近紅外光譜，可以得到樣品中有機分子含氫基 團的特徵信息。不同基團或同一基團在不同化學環境中的近紅外吸收波長與強度都有明顯 差別。因此近紅外光譜具有豐富的樣品結構和組成信息，適用於天然產物活性成分的品質 檢測(陸婉珍，袁洪福，徐廣通，等.現代近紅外光譜分析技術[M].北京中國石化出版社， 2000 :6-26.)。樣品OTR光譜的獲取操作簡便且成本低，無須複雜的樣品前處理，符合在線檢測 的要求。隨著化學計量學和計算機技術的發展，OTR技術在農業和石油工業領域得到了 廣泛應用(ffeyer LG. . Applied spectroscopy[J]. Reviews,1985,21 (1-2) 1-8 ；Lang, GA. NIRs monitor critical gasoline parameters[J]. Hydrocarbon Process,1994, 72(2) :69-72.)。2002年，美國FDA把該項技術作為一種標準的檢測方法，2005版《中國藥 典》已將「近紅外分光光度法指導原則」列入目錄(王寧，武衛紅.近紅外光譜技術在中藥分 析領域中的應用[J].山東中醫藥大學學報，2007，3K4) :350-353.)。近年來，NIR技術在中 藥行業特別是中藥生產過程的在線檢測逐漸成為研究熱點，有學者應用其檢測丹參水提過 程丹參酮和丹酚酸B的含量(倪力軍，史曉浩，高秀蛟，等.NIR在線檢測、分析技術在丹參 水提過程質量監控中的應用[J].中國藥學雜誌，2004，39 (8) :628-630.),也有對桅子藥材 提取和三七總皂苷模擬物系進行實時定量分析(嚴詩楷，羅國安，王義明，等.桅子藥材提 取工藝的近紅外光譜實時控制方法研究[J].光譜學與光譜分析，2006，26 (6) =1026-1030； 楊南林，瞿海斌，程翼宇.近紅外光譜法快速測定三七總皂苷的方法研究[J].浙江大學學 報(工學版)，2002，36 (4) =463-466.)。最近還有應用OTR技術對黃連和枳殼提取物的純 化過程進行快速分析的報導(楊南林，程翼宇，瞿海斌.一種用於中藥純化過程的近紅外光 譜分析新方法[J].化學學報，2003，61 (5) :742-747;楊志斌，欒連軍.近紅外透射光譜用 於枳殼提取物純化過程快速分析[J].中國藥學雜誌，2005，40 (8) :615-618)，和應用OTR技 術建立紅參醇提液濃縮過程在線分析方法的研究(瞿海斌，李斌，劉雪松，等.紅參醇提液 濃縮過程近紅外光譜在線分析方法[J].中國藥學雜誌，2005，4(K24) :1897-1899)。
但這些僅局限於實驗室規模的模擬生產研究。基於生產規模的中藥醇提和濃縮過 程的近紅外在線檢測技術的研究還未見報導。
發明內容
本發明的目的在於克服現有技術中存在的問題，提出一種白芍提取液中的芍藥苷 含量的OTR在線檢測方法。具體來說，本發明方法包括a)採集設定數量的白芍提取液樣本的近紅外光譜和芍藥苷含量；b)根據所述近紅外光譜和芍藥苷含量通過偏最小二乘法(PLQ建立檢測模型；c)在線採集待檢測白芍提取液樣本的近紅外光譜，並輸入所述檢測模型得到所述 待檢測樣本的芍藥苷含量，實現白芍提取液中的芍藥苷含量的在線檢測。上述方法既可用於白芍的醇提過程，也可用於白芍醇提液的濃縮過程。就白芍的 醇提過程而言，上述方法中所述的提取液指的是白芍醇提過程中的白芍醇提液；就白芍醇 提液的濃縮過程而言，所述提取液指的是白芍醇提液的濃縮過程中的濃縮液。優選地，步驟a)可通過下列方式進行對於設定批次(比如7批)的白芍，在每個 批次的白芍獲得所述提取液(即所述醇提液或濃縮液)的過程中，按設定的時間間隔(比 如2-5分鐘)採樣，並測量樣本的近紅外光譜，同時通過高效液相色譜測定樣本的芍藥苷含
So近紅外光譜(包括步驟a)和c)所述的近紅外光譜)優選在下列條件下採集掃描 範圍為lOOOOIOOOcnT1，掃描次數為32次，解析度為ScnT1。為了減少譜圖採集過程中的幹 擾，優選在步驟a)和c)採集近紅外光譜時在光譜採集裝置的流通池前設置一緩衝裝置， 使得含有樣品的溶液進入所述流通池前在所述緩衝裝置內經過緩衝；同時在所述溶液停止 循環1分鐘後採集近紅外光譜。在具體的建模過程中，優選對採集得到的近紅外光譜作預處理。常規的預處理方 法比如多元散射校正(MSC)、標準正交變換(SNV)、一階微分、二階微分、S-G平滑和Norris 導數濾波平滑等均可使用，也可不作預處理。在本發明中，選取何種預處理方式通過步驟b) 建立的檢測模型的交叉驗證均方差這一指標值作為判斷標準，該指標值越小，則其對應的 預處理方法越好。由於模型的交叉驗證均方差的計算是以模型的相關係數和均方差為基礎 的，因此交叉驗證均方差的最優化能夠保證相關係數和均方差最優，從而保證模型最優。類 似地，步驟b)建立檢測模型時採用的主因子數也以這一指標值作為判斷標準。比如，當本方法用於白芍的醇提過程時，優選通過一階微分和Norris導數濾波平 滑對近紅外光譜進行預處理，在步驟b)建立檢測模型時，優選採用7作為主因子數；當本方 法用於白芍醇提液的濃縮過程時，優選不對採集的近紅外光譜作預處理，在步驟b)建立檢 測模型時，優選採用4作為主因子數。另外，本發明優選在去除吸收飽和波段及噪聲較大的部分波段後，通過比較，選取 吸收特徵較為明顯的波段作為建立模型的最佳光譜範圍，由此得到的模型的相關係數及預 測效果良好。比如，本方法用於白芍的醇提和濃縮過程時，分別選取6036-7073CHT1波段和 5187-7065CHT1波段作為建立檢測模型的光譜範圍。本發明以產業化規模白芍醇提和醇提液濃縮工序作為研究系統，以醇提液和濃縮液中的主要有效成分——苟藥苷的含量變化作為研究對象，利用OTR在線檢測技術採集光 譜，並結合HPLC檢測技術和化學計量學的數據處理方法，建立醇提和濃縮過程中芍藥苷的 含量檢測模型，實現生產過程的全程實時質量監控，為名優中藥大品種的二次開發提供科 學依據。 和現有技術相比，本發明方法具有操作簡便、快速，結果準確且無汙染的優勢，是 對中藥材在線質量檢測和控制方法的有益補充，也是藥材分析的一個新的發展方向。
圖1是實施例1 一個白芍提取液樣本的近紅外譜圖；圖2是實施例1交叉驗證均方差相對於不同的主因子數的變化曲線；圖3是實施例1模型預測值與真實值的關係圖；圖4是實施例1模型芍藥苷含量的預測值與真實值的變化趨勢圖；圖5是實施例2交叉驗證均方差相對於不同的主因子數的變化曲線；圖6是實施例2模型預測值與真實值的關係圖；圖7是實施例2模型芍藥苷含量的預測值與真實值的變化趨勢圖。
具體實施例方式下面通過實施例結合附圖對本發明作更詳細的描述。實施例1本實施例意在通過本發明方法在產業化規模的白芍醇提過程中實現對其中的芍 藥苷含量的在線檢測，從而實現有效的在線質量控制。本實施例涉及的近紅外光譜採集儀器是ANTARIS傅立葉近紅外分析儀(美國 Thermo公司)，配有光纖配件及TQ Analyst分析軟體。本實施例涉及的HPLC儀器是 AgilentllOO高效液相色譜儀(美國HP公司)。本實施例還涉及500L多功能提取裝置(天 士力現代中藥資源有限公司)。本實施例使用的白芍(產地安徽)經天士力現代中藥資源有限公司質檢部鑑定為 白芍(RADIX PAEONIAE ALBA)。HPLC分析使用的芍藥苷對照品來自中國藥品生物製品檢定 所。甲醇、異丙醇為色譜純(默克公司)；檸檬酸為分析純(天津化學試劑有限公司)。本實施例方法主要包括下列幾個方面1.研究系統本實施例總共使用7批次的白芍藥材。對於每個批次的白芍，稱取藥材50kg，置於500L提取罐中，加5倍量60%乙醇，煎 煮提取2小時，放液；藥渣進行第二次提取，加入4倍量60%乙醇，煎煮提取1小時，放液。 在提取過程中每隔一定時間在線採譜1次，同時取樣進行HPLC檢測。2OTR譜圖的在線採集光譜採集方式對提取過程每隔2-5min採譜1次，每次採集2張譜圖；採譜的同時 取樣進行HPLC檢測，樣品編號一一對應。光譜採集條件掃描範圍JOOOOIOOOcnT1，掃描次數32，解析度ScnT1。白芍醇提 液的近紅外譜圖參見圖1。
在譜圖採集過程中，流通池中的樣品存在氣泡，一直是困擾試驗進行的大問題，因 為其直接影響到光信號在流通池中的吸收與傳播，造成採集到的光譜出現不規則峰型，譜 圖信息受到嚴重幹擾。針對該問題，本發明發明人從設備、現場操作等方面入手，經過試驗 和摸索，避免了氣泡的幹擾現象，掃清了在線採譜的最大障礙。具體來說，在設備方面，發明 人製作了小型的緩衝裝置，連接在管路中流通池的前面，使得液體進入流通池前在該緩衝 裝置內經過緩衝，儘可能與氣泡分離，從而保證光譜圖的穩定；在現場操作方面，發明人根 據現場情況確定每次採集光譜的時間為液體循環停止後1分鐘，即在液體循環停止1分鐘 後採集光譜，藉此有效地降低了氣泡對譜圖採集的幹擾。3.芍藥苷含量的HPLC測定色譜柱=AgilentZORBAX SB-C18，5 μ m，4. 6*250mm ；流動相甲醇-異丙醇 _ 檸檬 酸水溶液(5mmol/L) (18 2 80)，檢測波長MOnm，理論板數按芍藥苷峰計算應不低於 4000，流速lml/min ；柱溫30°C ；進樣量5μ 1 ；對照品溶液的製備精密稱取芍藥苷對照 品適量，加80%甲醇製成濃度約為0. 02mg/ml的溶液；供試品溶液的製備精密量取適量提 取液，用80%甲醇稀釋至25ml，搖勻，用0. 45 μ m濾膜過濾，取濾液即得。4.光譜數據的預處理在近紅外光譜的採集過程中，環境的變化會引起光譜的基線偏移，隨機噪聲和樣 品背景幹擾都會對校正結果產生影響，因此需要對光譜數據進行預處理。本實施例將各 種光譜預處理方法，包括多元散射校正(MSC)、標準正交變換(SNV)、一階微分、二階微分、 S-G平滑和Norris導數濾波平滑等，作排列組合，考察其對提取模型相關係數(R)、均方差 (RMSEC)及校正均方差(RMSECV)的影響，結果見下表1。最終以RMSECV作為判斷標準，選 擇對應的RMSECV最小(0. 381)的「一階+Norris」的光譜預處理方式建立模型。表1不同光譜預處理方法對提取模型的影響
權利要求
1.一種白芍提取液中的芍藥苷含量的OTR在線檢測方法，其特徵在於，包括a)採集設定數量的白芍提取液樣本的近紅外光譜和芍藥苷含量；b)根據所述近紅外光譜和芍藥苷含量通過偏最小二乘法建立檢測模型；c)在線採集待檢測白芍提取液樣本的近紅外光譜，並輸入所述檢測模型得到所述待檢 測樣本的芍藥苷含量，實現白芍提取液中的芍藥苷含量的在線檢測。
2.如權利要求1所述的OTR在線檢測方法，其特徵在於，步驟a)通過下列方式進行對 於設定批次的白芍，在每個批次的白芍獲得所述提取液的過程中，按設定的時間間隔採樣， 並測量樣本的近紅外光譜，同時通過高效液相色譜測定樣本的芍藥苷含量。
3.如權利要求1所述的OTR在線檢測方法，其特徵在於，在步驟a)和c)採集近紅外光 譜時在流通池前設置一緩衝裝置，使得含有樣品的溶液進入所述流通池前在所述緩衝裝 置內經過緩衝；同時在所述溶液停止循環1分鐘後採集近紅外光譜。
4.如權利要求1所述的OTR在線檢測方法，其特徵在於，根據步驟b)建立的檢測模型 的交叉驗證均方差確定對步驟a)和c)所述近紅外光譜的預處理方法和步驟b)建立檢測 模型時採用的主因子數。
5.如權利要求1-4任意一項所述的OTR在線檢測方法，其特徵在於，所述檢測方法用於 白芍醇提過程，所述提取液是白芍醇提過程中的白芍醇提液。
6.如權利要求5所述的OTR在線檢測方法，其特徵在於，通過一階微分和Norris導數 濾波平滑對步驟a)和c)所述的近紅外光譜進行預處理。
7.如權利要求5所述的OTR在線檢測方法，其特徵在於，步驟b)建立檢測模型時，採用 的主因子數為7。
8.如權利要求5所述的OTR在線檢測方法，其特徵在於，步驟b)建立檢測模型時，從步 驟a)採集的近紅外光譜中選取6036-7073CHT1波段作為建立檢測模型的光譜範圍。
9.如權利要求1-4任意一項所述的OTR在線檢測方法，其特徵在於，所述檢測方法用於 白芍醇提液的濃縮過程，所述提取液是白芍醇提液的濃縮過程中的濃縮液。
10.如權利要求9所述的OTR在線檢測方法，其特徵在於，步驟b)建立檢測模型時，採 用的主因子數為4。
11.如權利要求9所述的OTR在線檢測方法，其特徵在於，步驟b)建立檢測模型時，從 步驟a)採集的近紅外光譜中選取5187-7065CHT1波段作為建立檢測模型的光譜範圍。
全文摘要
本發明公開了一種白芍提取液中的芍藥苷含量的NIR在線檢測方法，屬於中醫藥研究技術領域。本發明方法包括a)採集設定數量的白芍提取液樣本的近紅外光譜和芍藥苷含量；b)根據所述近紅外光譜和芍藥苷含量通過偏最小二乘法建立檢測模型；c)在線採集待檢測白芍提取液樣本的近紅外光譜，並輸入所述檢測模型得到所述待檢測樣本的芍藥苷含量，實現白芍提取液中的芍藥苷含量的在線檢測。本發明方法既可用於白芍的醇提過程，也可用於白芍醇提液的濃縮過程。本發明方法可用於中藥的檢測和質量監控。
文檔編號G01N30/36GK102058682SQ200910228468
公開日2011年5月18日 申請日期2009年11月17日 優先權日2009年11月17日
發明者劉巖, 張延瑩, 張金巍, 賈銘, 趙國磊 申請人:天津天士力現代中藥資源有限公司