專利名稱：一種白芍提取液中的芍藥苷含量的nir在線檢測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及近紅外(Near Infrared, NIR)光譜技術(shù)，尤其涉及一種白芍提取液中 的芍藥苷含量的OTR在線檢測(cè)方法。屬于中醫(yī)藥研究技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
我國現(xiàn)行中藥生產(chǎn)工藝的控制模式，基本仍停留在傳統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)控制方法上，很少 考慮工藝過程中的成分及含量變化，控制過于簡(jiǎn)單，無法做到對(duì)生產(chǎn)過程的在線檢測(cè)和質(zhì) 量監(jiān)控。而實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的在線實(shí)時(shí)質(zhì)量監(jiān)控是保證中藥質(zhì)量穩(wěn)定、均一的關(guān)鍵，也是實(shí)現(xiàn) 中藥生產(chǎn)現(xiàn)代化的技術(shù)瓶頸。近紅外光譜是近年來迅速發(fā)展的一種快速分析技術(shù)，它是被測(cè)樣品的物質(zhì)組 成與結(jié)構(gòu)信息的間接體現(xiàn)。美國材料檢測(cè)學(xué)會(huì)將近紅外光譜區(qū)的范圍定義為780 2526nm(12820 3959CHT1)，它的光譜區(qū)與有機(jī)分子中含氫基團(tuán)(0H、NH、CH)振動(dòng)的合頻和 各級(jí)倍頻的吸收區(qū)相一致，通過掃描樣品的近紅外光譜，可以得到樣品中有機(jī)分子含氫基 團(tuán)的特征信息。不同基團(tuán)或同一基團(tuán)在不同化學(xué)環(huán)境中的近紅外吸收波長(zhǎng)與強(qiáng)度都有明顯 差別。因此近紅外光譜具有豐富的樣品結(jié)構(gòu)和組成信息，適用于天然產(chǎn)物活性成分的品質(zhì) 檢測(cè)(陸婉珍，袁洪福，徐廣通，等.現(xiàn)代近紅外光譜分析技術(shù)[M].北京中國石化出版社， 2000 :6-26.)。樣品OTR光譜的獲取操作簡(jiǎn)便且成本低，無須復(fù)雜的樣品前處理，符合在線檢測(cè) 的要求。隨著化學(xué)計(jì)量學(xué)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，OTR技術(shù)在農(nóng)業(yè)和石油工業(yè)領(lǐng)域得到了 廣泛應(yīng)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(xiàng)技術(shù)作為一種標(biāo)準(zhǔn)的檢測(cè)方法，2005版《中國藥 典》已將“近紅外分光光度法指導(dǎo)原則”列入目錄(王寧，武衛(wèi)紅.近紅外光譜技術(shù)在中藥分 析領(lǐng)域中的應(yīng)用[J].山東中醫(yī)藥大學(xué)學(xué)報(bào)，2007，3K4) :350-353.)。近年來，NIR技術(shù)在中 藥行業(yè)特別是中藥生產(chǎn)過程的在線檢測(cè)逐漸成為研究熱點(diǎn)，有學(xué)者應(yīng)用其檢測(cè)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(cè)、分析技術(shù)在丹參 水提過程質(zhì)量監(jiān)控中的應(yīng)用[J].中國藥學(xué)雜志，2004，39 (8) :628-630.),也有對(duì)桅子藥材 提取和三七總皂苷模擬物系進(jìn)行實(shí)時(shí)定量分析(嚴(yán)詩楷，羅國安，王義明，等.桅子藥材提 取工藝的近紅外光譜實(shí)時(shí)控制方法研究[J].光譜學(xué)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(cè)定三七總皂苷的方法研究[J].浙江大學(xué)學(xué) 報(bào)(工學(xué)版)，2002，36 (4) =463-466.)。最近還有應(yīng)用OTR技術(shù)對(duì)黃連和枳殼提取物的純 化過程進(jìn)行快速分析的報(bào)道(楊南林，程翼宇，瞿海斌.一種用于中藥純化過程的近紅外光 譜分析新方法[J].化學(xué)學(xué)報(bào)，2003，61 (5) :742-747;楊志斌，欒連軍.近紅外透射光譜用 于枳殼提取物純化過程快速分析[J].中國藥學(xué)雜志，2005，40 (8) :615-618)，和應(yīng)用OTR技 術(shù)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(xué)雜志，2005，4(K24) :1897-1899)。
但這些僅局限于實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的模擬生產(chǎn)研究?；谏a(chǎn)規(guī)模的中藥醇提和濃縮過 程的近紅外在線檢測(cè)技術(shù)的研究還未見報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)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(cè)方法。具體來說，本發(fā)明方法包括a)采集設(shè)定數(shù)量的白芍提取液樣本的近紅外光譜和芍藥苷含量；b)根據(jù)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(cè)模型；c)在線采集待檢測(cè)白芍提取液樣本的近紅外光譜，并輸入所述檢測(cè)模型得到所述 待檢測(cè)樣本的芍藥苷含量，實(shí)現(xiàn)白芍提取液中的芍藥苷含量的在線檢測(cè)。上述方法既可用于白芍的醇提過程，也可用于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(yōu)選地，步驟a)可通過下列方式進(jìn)行對(duì)于設(shè)定批次(比如7批)的白芍，在每個(gè) 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(shè)定的時(shí)間間隔(比 如2-5分鐘)采樣，并測(cè)量樣本的近紅外光譜，同時(shí)通過高效液相色譜測(cè)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(yōu)選在下列條件下采集掃描 范圍為lOOOOIOOOcnT1，掃描次數(shù)為32次，分辨率為ScnT1。為了減少譜圖采集過程中的干 擾，優(yōu)選在步驟a)和c)采集近紅外光譜時(shí)在光譜采集裝置的流通池前設(shè)置一緩沖裝置， 使得含有樣品的溶液進(jìn)入所述流通池前在所述緩沖裝置內(nèi)經(jīng)過緩沖；同時(shí)在所述溶液停止 循環(huán)1分鐘后采集近紅外光譜。在具體的建模過程中，優(yōu)選對(duì)采集得到的近紅外光譜作預(yù)處理。常規(guī)的預(yù)處理方 法比如多元散射校正(MSC)、標(biāo)準(zhǔn)正交變換(SNV)、一階微分、二階微分、S-G平滑和Norris 導(dǎo)數(shù)濾波平滑等均可使用，也可不作預(yù)處理。在本發(fā)明中，選取何種預(yù)處理方式通過步驟b) 建立的檢測(cè)模型的交叉驗(yàn)證均方差這一指標(biāo)值作為判斷標(biāo)準(zhǔn)，該指標(biāo)值越小，則其對(duì)應(yīng)的 預(yù)處理方法越好。由于模型的交叉驗(yàn)證均方差的計(jì)算是以模型的相關(guān)系數(shù)和均方差為基礎(chǔ) 的，因此交叉驗(yàn)證均方差的最優(yōu)化能夠保證相關(guān)系數(shù)和均方差最優(yōu)，從而保證模型最優(yōu)。類 似地，步驟b)建立檢測(cè)模型時(shí)采用的主因子數(shù)也以這一指標(biāo)值作為判斷標(biāo)準(zhǔn)。比如，當(dāng)本方法用于白芍的醇提過程時(shí)，優(yōu)選通過一階微分和Norris導(dǎo)數(shù)濾波平 滑對(duì)近紅外光譜進(jìn)行預(yù)處理，在步驟b)建立檢測(cè)模型時(shí)，優(yōu)選采用7作為主因子數(shù)；當(dāng)本方 法用于白芍醇提液的濃縮過程時(shí)，優(yōu)選不對(duì)采集的近紅外光譜作預(yù)處理，在步驟b)建立檢 測(cè)模型時(shí)，優(yōu)選采用4作為主因子數(shù)。另外，本發(fā)明優(yōu)選在去除吸收飽和波段及噪聲較大的部分波段后，通過比較，選取 吸收特征較為明顯的波段作為建立模型的最佳光譜范圍，由此得到的模型的相關(guān)系數(shù)及預(yù) 測(cè)效果良好。比如，本方法用于白芍的醇提和濃縮過程時(shí)，分別選取6036-7073CHT1波段和 5187-7065CHT1波段作為建立檢測(cè)模型的光譜范圍。本發(fā)明以產(chǎn)業(yè)化規(guī)模白芍醇提和醇提液濃縮工序作為研究系統(tǒng)，以醇提液和濃縮液中的主要有效成分——茍藥苷的含量變化作為研究對(duì)象，利用OTR在線檢測(cè)技術(shù)采集光 譜，并結(jié)合HPLC檢測(cè)技術(shù)和化學(xué)計(jì)量學(xué)的數(shù)據(jù)處理方法，建立醇提和濃縮過程中芍藥苷的 含量檢測(cè)模型，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的全程實(shí)時(shí)質(zhì)量監(jiān)控，為名優(yōu)中藥大品種的二次開發(fā)提供科 學(xué)依據(jù)。 和現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明方法具有操作簡(jiǎn)便、快速，結(jié)果準(zhǔn)確且無污染的優(yōu)勢(shì)，是 對(duì)中藥材在線質(zhì)量檢測(cè)和控制方法的有益補(bǔ)充，也是藥材分析的一個(gè)新的發(fā)展方向。


圖1是實(shí)施例1 一個(gè)白芍提取液樣本的近紅外譜圖；圖2是實(shí)施例1交叉驗(yàn)證均方差相對(duì)于不同的主因子數(shù)的變化曲線；圖3是實(shí)施例1模型預(yù)測(cè)值與真實(shí)值的關(guān)系圖；圖4是實(shí)施例1模型芍藥苷含量的預(yù)測(cè)值與真實(shí)值的變化趨勢(shì)圖；圖5是實(shí)施例2交叉驗(yàn)證均方差相對(duì)于不同的主因子數(shù)的變化曲線；圖6是實(shí)施例2模型預(yù)測(cè)值與真實(shí)值的關(guān)系圖；圖7是實(shí)施例2模型芍藥苷含量的預(yù)測(cè)值與真實(shí)值的變化趨勢(shì)圖。
具體實(shí)施例方式下面通過實(shí)施例結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作更詳細(xì)的描述。實(shí)施例1本實(shí)施例意在通過本發(fā)明方法在產(chǎn)業(yè)化規(guī)模的白芍醇提過程中實(shí)現(xiàn)對(duì)其中的芍 藥苷含量的在線檢測(cè)，從而實(shí)現(xiàn)有效的在線質(zhì)量控制。本實(shí)施例涉及的近紅外光譜采集儀器是ANTARIS傅立葉近紅外分析儀(美國 Thermo公司)，配有光纖配件及TQ Analyst分析軟件。本實(shí)施例涉及的HPLC儀器是 AgilentllOO高效液相色譜儀(美國HP公司)。本實(shí)施例還涉及500L多功能提取裝置(天 士力現(xiàn)代中藥資源有限公司)。本實(shí)施例使用的白芍(產(chǎn)地安徽)經(jīng)天士力現(xiàn)代中藥資源有限公司質(zhì)檢部鑒定為 白芍(RADIX PAEONIAE ALBA)。HPLC分析使用的芍藥苷對(duì)照品來自中國藥品生物制品檢定 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(xué)試劑有限公司)。本實(shí)施例方法主要包括下列幾個(gè)方面1.研究系統(tǒng)本實(shí)施例總共使用7批次的白芍藥材。對(duì)于每個(gè)批次的白芍，稱取藥材50kg，置于500L提取罐中，加5倍量60%乙醇，煎 煮提取2小時(shí)，放液；藥渣進(jìn)行第二次提取，加入4倍量60%乙醇，煎煮提取1小時(shí)，放液。 在提取過程中每隔一定時(shí)間在線采譜1次，同時(shí)取樣進(jìn)行HPLC檢測(cè)。2OTR譜圖的在線采集光譜采集方式對(duì)提取過程每隔2-5min采譜1次，每次采集2張譜圖；采譜的同時(shí) 取樣進(jìn)行HPLC檢測(cè)，樣品編號(hào)一一對(duì)應(yīng)。光譜采集條件掃描范圍JOOOOIOOOcnT1，掃描次數(shù)32，分辨率ScnT1。白芍醇提 液的近紅外譜圖參見圖1。
在譜圖采集過程中，流通池中的樣品存在氣泡，一直是困擾試驗(yàn)進(jìn)行的大問題，因 為其直接影響到光信號(hào)在流通池中的吸收與傳播，造成采集到的光譜出現(xiàn)不規(guī)則峰型，譜 圖信息受到嚴(yán)重干擾。針對(duì)該問題，本發(fā)明發(fā)明人從設(shè)備、現(xiàn)場(chǎng)操作等方面入手，經(jīng)過試驗(yàn) 和摸索，避免了氣泡的干擾現(xiàn)象，掃清了在線采譜的最大障礙。具體來說，在設(shè)備方面，發(fā)明 人制作了小型的緩沖裝置，連接在管路中流通池的前面，使得液體進(jìn)入流通池前在該緩沖 裝置內(nèi)經(jīng)過緩沖，盡可能與氣泡分離，從而保證光譜圖的穩(wěn)定；在現(xiàn)場(chǎng)操作方面，發(fā)明人根 據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況確定每次采集光譜的時(shí)間為液體循環(huán)停止后1分鐘，即在液體循環(huán)停止1分鐘 后采集光譜，借此有效地降低了氣泡對(duì)譜圖采集的干擾。3.芍藥苷含量的HPLC測(cè)定色譜柱=AgilentZORBAX SB-C18，5 μ m，4. 6*250mm ；流動(dòng)相甲醇-異丙醇 _ 檸檬 酸水溶液(5mmol/L) (18 2 80)，檢測(cè)波長(zhǎng)MOnm，理論板數(shù)按芍藥苷峰計(jì)算應(yīng)不低于 4000，流速lml/min ；柱溫30°C ；進(jìn)樣量5μ 1 ；對(duì)照品溶液的制備精密稱取芍藥苷對(duì)照 品適量，加80%甲醇制成濃度約為0. 02mg/ml的溶液；供試品溶液的制備精密量取適量提 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(shù)據(jù)的預(yù)處理在近紅外光譜的采集過程中，環(huán)境的變化會(huì)引起光譜的基線偏移，隨機(jī)噪聲和樣 品背景干擾都會(huì)對(duì)校正結(jié)果產(chǎn)生影響，因此需要對(duì)光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理。本實(shí)施例將各 種光譜預(yù)處理方法，包括多元散射校正(MSC)、標(biāo)準(zhǔn)正交變換(SNV)、一階微分、二階微分、 S-G平滑和Norris導(dǎo)數(shù)濾波平滑等，作排列組合，考察其對(duì)提取模型相關(guān)系數(shù)(R)、均方差 (RMSEC)及校正均方差(RMSECV)的影響，結(jié)果見下表1。最終以RMSECV作為判斷標(biāo)準(zhǔn)，選 擇對(duì)應(yīng)的RMSECV最小(0. 381)的“一階+Norris”的光譜預(yù)處理方式建立模型。表1不同光譜預(yù)處理方法對(duì)提取模型的影響
權(quán)利要求
1.一種白芍提取液中的芍藥苷含量的OTR在線檢測(cè)方法，其特征在于，包括a)采集設(shè)定數(shù)量的白芍提取液樣本的近紅外光譜和芍藥苷含量；b)根據(jù)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(cè)模型；c)在線采集待檢測(cè)白芍提取液樣本的近紅外光譜，并輸入所述檢測(cè)模型得到所述待檢 測(cè)樣本的芍藥苷含量，實(shí)現(xiàn)白芍提取液中的芍藥苷含量的在線檢測(cè)。
2.如權(quán)利要求1所述的OTR在線檢測(cè)方法，其特征在于，步驟a)通過下列方式進(jìn)行對(duì) 于設(shè)定批次的白芍，在每個(gè)批次的白芍獲得所述提取液的過程中，按設(shè)定的時(shí)間間隔采樣， 并測(cè)量樣本的近紅外光譜，同時(shí)通過高效液相色譜測(cè)定樣本的芍藥苷含量。
3.如權(quán)利要求1所述的OTR在線檢測(cè)方法，其特征在于，在步驟a)和c)采集近紅外光 譜時(shí)在流通池前設(shè)置一緩沖裝置，使得含有樣品的溶液進(jìn)入所述流通池前在所述緩沖裝 置內(nèi)經(jīng)過緩沖；同時(shí)在所述溶液停止循環(huán)1分鐘后采集近紅外光譜。
4.如權(quán)利要求1所述的OTR在線檢測(cè)方法，其特征在于，根據(jù)步驟b)建立的檢測(cè)模型 的交叉驗(yàn)證均方差確定對(duì)步驟a)和c)所述近紅外光譜的預(yù)處理方法和步驟b)建立檢測(cè) 模型時(shí)采用的主因子數(shù)。
5.如權(quán)利要求1-4任意一項(xiàng)所述的OTR在線檢測(cè)方法，其特征在于，所述檢測(cè)方法用于 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(quán)利要求5所述的OTR在線檢測(cè)方法，其特征在于，通過一階微分和Norris導(dǎo)數(shù) 濾波平滑對(duì)步驟a)和c)所述的近紅外光譜進(jìn)行預(yù)處理。
7.如權(quán)利要求5所述的OTR在線檢測(cè)方法，其特征在于，步驟b)建立檢測(cè)模型時(shí)，采用 的主因子數(shù)為7。
8.如權(quán)利要求5所述的OTR在線檢測(cè)方法，其特征在于，步驟b)建立檢測(cè)模型時(shí)，從步 驟a)采集的近紅外光譜中選取6036-7073CHT1波段作為建立檢測(cè)模型的光譜范圍。
9.如權(quán)利要求1-4任意一項(xiàng)所述的OTR在線檢測(cè)方法，其特征在于，所述檢測(cè)方法用于 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(quán)利要求9所述的OTR在線檢測(cè)方法，其特征在于，步驟b)建立檢測(cè)模型時(shí)，采 用的主因子數(shù)為4。
11.如權(quán)利要求9所述的OTR在線檢測(cè)方法，其特征在于，步驟b)建立檢測(cè)模型時(shí)，從 步驟a)采集的近紅外光譜中選取5187-7065CHT1波段作為建立檢測(cè)模型的光譜范圍。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種白芍提取液中的芍藥苷含量的NIR在線檢測(cè)方法，屬于中醫(yī)藥研究技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明方法包括a)采集設(shè)定數(shù)量的白芍提取液樣本的近紅外光譜和芍藥苷含量；b)根據(jù)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(cè)模型；c)在線采集待檢測(cè)白芍提取液樣本的近紅外光譜，并輸入所述檢測(cè)模型得到所述待檢測(cè)樣本的芍藥苷含量，實(shí)現(xiàn)白芍提取液中的芍藥苷含量的在線檢測(cè)。本發(fā)明方法既可用于白芍的醇提過程，也可用于白芍醇提液的濃縮過程。本發(fā)明方法可用于中藥的檢測(cè)和質(zhì)量監(jiān)控。
文檔編號(hào)G01N30/36GK102058682SQ200910228468
公開日2011年5月18日 申請(qǐng)日期2009年11月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月17日
發(fā)明者劉巖, 張延瑩, 張金巍, 賈銘, 趙國磊 申請(qǐng)人:天津天士力現(xiàn)代中藥資源有限公司