近红外光谱技术的复方丹参片快速定性分析方法

近红外光谱技术的复方丹参片快速定性分析方法

[摘要] 目的：建立复方丹参片 AOTF-近红外光谱定性分析方法。方法：采用 PCA 主成分分 析法进行定性鉴别。结果：建立的复方丹参片 FFDS-C 定性分析模型，能有效地鉴别组成相 近的中成药和阴性对照品，结果令人满意。结论：该方法是一种简便、快速、低耗的新型分 析技术，可用于为复方丹参片的定性鉴别。

[关键词]：声光可调滤光器；近红外光谱技术；复方丹参片；PCA        主成分分析；快速鉴别

 复方丹参片的定性鉴别在 2005 版《中国药典》中采用薄层层析的方法，以冰片、三七 为对照药材、丹参酮ⅡA、三七皂苷 R1、人参皂苷 Rb1、人参皂苷 Rg1 等为对照品进行定性 鉴别分析，以上几种成分鉴别需分别制备供试液进行薄层分析，操作烦琐，成本较高，费事 费力，难以用于现场快速、鉴别分析。近红外光谱分析方法是一种便捷、快速及无污染的分 析测试技术[1]，最大特点是：快速省时、操作简便、采用 NIR 透射和漫反射等光学检测方法 可直接对样品粉末进行分析。目前，第 5 代声光可调（AOTF）近红外光谱仪，已开始应用于 烟草及化工行业[2] ,并取得了显著的经济效益和社会效益。本研究采用 AOTF–近红外光谱分 析技术，以 15 个省 23 个生产厂家的复方丹参片为分析对象，采用 PCA 主成分定性分析的方 法，对验证集样品和阴性对照品进行预测，结果令人满意，为复方丹参片的快速定性分析提 供了一种新方法。

1、仪器与试药

1.1 仪器：

美国 BRIMROSE 公司生产的 Luminar  5030 型便携式 AOTF 技术近红外光谱仪， 主要部件包括：光学部分、控制部分、电源适配器、笔记本电脑。仪器波长范围为 1 100nm-2 300nm，波长增量 2 nm，扫描次数为 300，采用 InGaAs 检测器。挪威CAMO 公司 The Unscrambler 分析软件。

1.2 试验材料

药品：复方丹参片 收集北京同仁堂制药厂、山东济南宏济堂制药有限责任公司、广奇星药业有限公司、黑龙江红豆杉药业有限责任公司、云南白药集团股份有限公司、安徽华 佗国药厂、广西广明药业有限公司等 15 个省 23 个生产厂家 44 个批号的复方丹参片。

中成药对照品；上海雷允上药业有限公司的丹参片；天津天士力制药股份有限公司复方丹参滴丸。

原料药材：三七、丹参、冰片由济南宏济堂制药有限责任公司提供。

2  实验方法与结果

2.1  样品处理与制备：

供试样品 分别取不同厂家不同批号复方丹参片供试样品 15 片，研磨成粉末，过 80 目筛备用（其中糖衣片先将糖衣剥掉后再研磨，过 80 目筛备用）。 中成药对照样品 复方丹参滴丸和丹参片，按相同方法处理备用。

阴性对照品 根据 2005 版《中国药典》复方丹参片组方、生产工艺和样品处理与制备的方法，分别制成丹参、三七和冰片阴性对照样品备用。

供试样品、中成药对照品和阴性对照品见表 1-3。

表 1、供试样品一览表 

表 2、中成药对照品一览表

表 3、阴性对照品一览表

2.2  近红外光谱采集及光谱预处理

使用 Brimrose 公司 Luminar 5030 型近红外光谱仪采集样品粉末的光谱数据。将粉末 样品放置于样品盒槽中，用盒盖将样品刮平，连同盒盖一起放置于支架上，光谱仪的探头卡 在样品盒盖的圆孔中，垂直卡紧，采用漫反射的测样方式采集光谱，波长范围从 1100 nm 到2 300 nm，波长增量为 2 nm。每个样品重复扫描十次，得到原始光谱图，在建立模型前， 首先对扫描得到的原始吸收光谱进行光谱预处理，以消除噪音和基线漂移的影响。我们采用 的预处理方法为一阶导数 9 点平滑法（savitzky-golay），经一阶导数处理可以很好地消除 样品由于颜色差别引起的光谱基线偏移和漂移。

2.3  建立复方丹参片定性分析模型

在 23 个厂家生产的不同批号的 44 个复方丹参片样品中，各厂取出 1 个样品，组成校正 集（名称为 ffds-c），用于建立复方丹参片校正集定性分析模型，其余的 21 个样品作为验 证集（名称为 ffds-v），用来验证所建立模型的预测能力。将校正集样品光谱经过一阶微分 处理后的光谱数据导入 The Unscrambler 分析软件，然后利用 PCA（主成分分析）对光谱数 据进行计算建立定性分析模型 FFDS-C。23 个校正集复方丹参片样品的 PC1、PC2 主成分空间 分布图见图 1。

1.4 检测模型效果

2.4.1 模型预测方法

对以 PCA 主成分分析法建立的复方丹参片 FFDS-C 定性分析模型性能的预测，可采用以

下两种方法：一是通过计算机 Excel 表格显示的方法，二是模型区域判别法，见图 2。在表格中，如果在 Excel 表中样品编号后面是空白，说明该样品被检测为不属于模型内样品，如 果样品编号后面有*号标记，说明该样品被检测为属于模型内的样品；图 2 右侧模型区域图 中，红色的点所在区域属于复方丹参片模型区域，绿色 x 所在区域属于预测的样品着落区域。 x 号在红点的范围内，说明被检测的样品与建模样品类型相同，在红点范围以外，说明被检 测的样品不属于建模样品。

2.4.2 以 FFDS-C 定性分析模型预测验证集样品

调用定性分析模型 FFDS-C，对 21 个验证集的复方丹参片进行预测，得到的结果见图 2。 由图 2 显示：在表格中所有 21 个验证集样品编号后面均有*号标记，说明他们属于模型内样 品，在模型区域图中，21 个验证集样品均落在复方丹参片模型区域内，说明被检测的样品 与建模样品相同，被 FFDS-C 定性分析模型认可，两种方法都说明被检测的样品属于建模样 品，即是复方丹参片。

2.4.3 以 FFDS-C 定性分析模型预测中成药对照品和三个阴性对照品

调用定性分析模型 FFDS-C，分别对中成药对照品丹参片、复方丹参滴丸和三个阴性对照品进行预测，得到的结果见图 3-5。

由图 3-5 可见，中成药对照品和三个阴性对照品在 Excel 表格中的样品编号后都没有* 号标记，说明他们不属于模型内样品；在模型区域图中，中成药对照品和三个阴性对照品均 没有落在复方丹参片模型区域内，以上两种方法均说明被检测的样品与建模样品不相同，被 FFDS-C 定性分析模型排除，证明被检测的样品不属于建模样品，即不是复方丹参片。

3、讨论

3.1 近红外光谱是有机分子中含氢基团 C-H、N-H、O-H 振动的合频与倍频吸收，但由于 NIR 区的倍频和合频吸收弱、谱带复杂、重叠严重，信息无法有效地分析和解离。因此，现代近 红外光谱技术不是通过观察供试品图谱特征或测量供试品图谱参数直接进行定性分析，需要 通过化学计量学软件，利用计算机的强大功能，将其中有用信息提取出来，从而实现对待测物质的定性分析。

3.2 近红外的定性分析常采用模式识别法，如主成分分析等，它基于的基本假设是“物以 类聚”，认为性质相近的样本在模式空间中所处的位置相近，它们在空间形成“簇”。主成分 分析中心目的是将数据降维，以排除众多化学信息共存中相互重叠的信息，它将原变量进行 转换，使少数几个新变量是原变量的线性组合。同时这些新变量要尽可能多地表征原变量的 数据结构特征而不丢失信息[9]。

3.3 通过用建立的复方丹参片 FFDS-C 定性分析模型对验证集（21 个复方丹参片）、中成药 对照品（丹参片，复方丹参滴丸）和三个阴性对照品的检测分析，结果令人满意，验证集样 品均被建立的复方丹参片 FFDS-C 定性分析模型判定为是复方丹参片；而中成药对照组和阴 性对照组均被建立的复方丹参片 FFDS-C 定性分析模型排除，判定不是复方丹参片。由此可 见，以 PCA 主成分定性分析法建立的 FFDS-C 定性分析模型，可用于 23 个生厂家复方丹参 片的快速定性分析，如果继续增加复方丹参片的样品量，使建立的定性分析模型的使用范围 更广。

3.4     复方丹参片和复方丹参滴丸两种中成药都是由丹参、三七和冰片三味药组成，丹参片含丹参一味药，上述三种中成药在药物组成方面有相同之处，在 2005 版《中国药典》三种 中成药的定性定量分析中，均规定检测丹参中的相关化学成分。利用 AOTF-近红外光谱技术 建立的复方丹参片    FFDS-C    定性分析模型可反映复方丹参片的综合信息，能有效地将三种中成药的粉末辨别，由此可见      AOTF-近红外光谱技术用于中成药定性分析的独到之处。

3.5 采用 Luminar 5030 便携式近红外光谱仪对复方丹参片粉末状态的样品直接进行扫描测 定，由计算机直接显示分析结果，不用化学试剂、速度快，体现了 AOTF-NIR 光谱分析技术 可用于现场快速分析的特点，为复方丹参片提供了一种可用于现场快速鉴别分析的新方法。

[参考文献]

[1]扬南林，程翼雨，瞿海斌等，化学学报[J].2003，61（5）：742. [2]何智慧，练文柳，吕名剑等 ，声光可调-近红外光谱技术分析烟草主要化学成分[J]. 分

析化学 2006，34（5）：702.

[3]Liang Yizeng ,Gong Fan,Yu Ruqin et al,Chemometrics Applied to Researches on Chinese Traditional Medicine[J].Progress In Chemistry(化学进展)，1998，2（11）： 208.