近紅外特征譜段相關(guān)系數(shù)法測定減肥產(chǎn)品中的添加物酚酞

王新財 陳褚建 張誠賢

浙江省湖州市食品藥品檢驗(yàn)研究；，浙江湖州313000

近紅外特征譜段相關(guān)系數(shù)法測定減肥產(chǎn)品中的添加物酚酞

王新財 陳褚建 張誠賢

浙江省湖州市食品藥品檢驗(yàn)研究；，浙江湖州313000

目的建立近紅外特征譜段相關(guān)系數(shù)法快速篩查減肥產(chǎn)品是否添加酚酞。方法采用近紅外光譜儀的光纖探頭采集光譜，以酚酞對照品的近紅外光譜為參照光譜，運(yùn)用導(dǎo)數(shù)、平滑等圖譜處理技術(shù)，確定特征譜段、閾值等參數(shù)，建立酚酞檢測模型。結(jié)果選定6065～5960 cm-1、4750～4650 cm-1為特征譜段，閾值設(shè)為30%，對35批樣品進(jìn)行檢測，準(zhǔn)確率達(dá)97%。結(jié)論該近紅外特征譜段相關(guān)系數(shù)法模型可用于篩查減肥產(chǎn)品是否添加酚酞，速度快、成本低。

近紅外光譜；酚酞；相關(guān)系數(shù)法；特征譜段；非法添加

由于受當(dāng)下審美觀念的影響，減肥成為是多數(shù)年輕女性趨之若鶩的時尚課題。服用減肥產(chǎn)品（俗稱減肥藥）成為許多年輕女性首選的減肥方法。為了追求功效，不法分子往往在減肥功能食品中加入了化學(xué)藥物，誤導(dǎo)患者購買。酚酞具有排便作用，是非法減肥功能食品中最常見的添加成分之一。由于非法添加酚酞產(chǎn)品的劑量難以控制，往往會引起高血糖、低血鉀和藥物依賴性等毒副作用。

目前，減肥功能食品中酚酞的檢測方法主要包括薄層色譜法、薄層色譜掃描法、高效液相色譜法、液質(zhì)聯(lián)用法等［1-10］。薄層色譜法檢測靈敏度不高；高效液相色譜法檢測時間較長；液質(zhì)聯(lián)用法檢測儀器昂貴，難以普及。此外，還有一些酚酞快速篩查試劑盒，使用方便但假陽性率高。

近紅外（NIR）光譜檢測技術(shù)具有簡單、快速、無損等特咖［11］，該技術(shù)廣泛應(yīng)用于食品、藥品等領(lǐng)域［12-18］。筆者運(yùn)用NIR技術(shù)，建立酚酞特征譜段相關(guān)系數(shù)法檢測模型，能夠快速檢測減肥產(chǎn)品中是否含有酚酞，可用于打擊非法添加行為，節(jié)＜監(jiān)管資源，維護(hù)消費(fèi)權(quán)益，具一定現(xiàn)實(shí)意義。

1 器與材料

MATRIX-F型傅里《變換近紅外光譜儀（德國Bruker公司，編號：21100508）；超高效液相色譜串聯(lián)質(zhì)譜儀（美國Waters公司）；酚酞對照品（中國食品藥品檢定研究；，批號：100091-199601）；鹽酸西布曲明對照品（中國食品藥品檢定研究；，批號：100624-200401）；酚酞原料（上海展云化工有限公司，批號：110625）；淀粉（湖州展望藥業(yè)有限公司，批號：20150815）；植物原粉（大黃、荷葉細(xì)粉按1：1混合自制）；明膠空心膠囊（浙江大之醫(yī)藥膠囊有限公司，批號：15116926）。

2 法與結(jié)果

2.1 原理

NIR光譜圖技術(shù)處理，放大差異，分別比較酚酞對照品、含酚酞的樣品和不含酚酞樣品的NIR圖譜，在含酚酞的NIR光圖譜中尋找與酚酞對照品具有較高的相似性，且在不含酚酞樣品的NIR光圖譜中沒有特征吸收的譜段，此稱之為特征譜段；比較樣品NIR光譜與酚酞對照品NIR光譜在特征譜段的相似性，以相關(guān)系數(shù)［19］（r）為指標(biāo)，通過選擇合適的r值為閾值，判斷樣品中是否含有酚酞。

式中，r為y1（k）和y2（k）的協(xié)方差（Cov）除以兩張光譜標(biāo)準(zhǔn)偏差（σ）的乘積。

2.2 樣本制備

參照樣本系指標(biāo)樣；訓(xùn)練集樣本系用于估計(jì)近紅外模型、初步確定參數(shù)的樣本；驗(yàn)證集樣樣本系用于優(yōu)化模型參數(shù)的樣本。取酚酞對照品細(xì)粉，制成膠囊，作為參照樣本（S）；取酚酞原料細(xì)粉和淀粉，按照（3：97）、（5：95）、（10：90）、（20：80）、（50：50）比例混勻，制成膠囊，分別作為訓(xùn)練集樣本Y1、Y2、Y3、Y4、Y5；取淀粉制成膠囊，作為訓(xùn)練集樣本Y0；取酚酞原料細(xì)粉和植物原粉，按照（3：97）、（5：95）、（10：90）、（20：80）、（50：50）比例混勻，制成膠囊，分別作為訓(xùn)練集樣本驗(yàn)證集樣本Z1、Z2、Z3、Z4、Z5；取鹽酸西布曲明對照品細(xì)粉和淀粉，按照（5：95）、（10：90）比例混勻，制成膠囊，分別作為驗(yàn)證集樣本Z6、Z7；取植物原粉制成膠囊，作為驗(yàn)證集樣本Z0。

2.3 光譜采集

將各樣本膠囊用固體光纖探頭直接測定，進(jìn)行NIR全譜段（12000～4000 cm-1）掃描，各樣本分別采集3張圖譜，并分別取平均光譜，保存?zhèn)溆谩?/p>

2.4 特征譜段選擇

將酚酞對照品S、淀粉樣本Y0、含酚酞訓(xùn)練集樣本Y1、Y2、Y3、Y4、Y5的NIR平均光譜經(jīng)二階導(dǎo)數(shù)法、矢量歸一化法和平滑處理，經(jīng)放大比較，選出波數(shù)為6065～5960 cm-1、5100～4950 cm-1、4750～4650 cm-1、4600～4500 cm-1處為特征譜段，見圖1；由于在5000～5500 cm-1處為水的特征吸收［20］，且低波數(shù)區(qū)的干擾作用較強(qiáng)［21］，選定6065～5960 cm-1、4750～4650 cm-1為酚酞特征譜段。

圖1 選定的酚酞特征譜段

2.5 閾值確定

用OPUS軟件在特征譜段6065～5960 cm-1、4750～4650 cm-1處比較原始譜圖、一階、二階導(dǎo)數(shù)處理后的訓(xùn)練集樣本和參照樣本的相似性，用相關(guān)系數(shù)r表示，結(jié)果見表1。從表1中可以看出，一階、二階導(dǎo)數(shù)處理后的圖譜相關(guān)系數(shù)和酚酞含量均呈正相關(guān)，二階更為顯著，故取其作為閾值參考。市售的酚酞制劑規(guī)格一般為每片50 mg，一般膠囊劑的質(zhì)量為0.25～0.50 g，為達(dá)到有效劑量，膠囊中酚酞應(yīng)大于10%，監(jiān)管中發(fā)現(xiàn)非法添加酚酞膠囊的含量在5%～20%之間。結(jié)合表1的結(jié)果，設(shè)定r=30%作為閾值，對應(yīng)的酚酞檢出限為5%。

表1 樣本酚酞含量與相關(guān)系數(shù)（%）

2.6 模型建立

酚酞對照品近紅外光譜，經(jīng)矢量歸一、二階導(dǎo)數(shù)法和平滑處理，選定6065～5960、4750～4650 cm-1為特征譜段，閾值30%，運(yùn)用OPUS軟件，建立酚酞特征譜段相關(guān)系數(shù)法檢測模型，檢出限5%。

2.7 模型驗(yàn)證

2.7.1 專屬性驗(yàn)證將驗(yàn)證集樣本Z0、Z1、Z2、Z3、Z4、Z5，經(jīng)該模型檢測，Z0、Z1檢測為陰性，Z2、Z3、Z4、Z5檢測為陽性，相關(guān)系數(shù)分別為32.2%、49.5%、58.6%、83.0%，該結(jié)果表明，在檢出限以上，模型檢測結(jié)果準(zhǔn)確，能夠排除中藥粉末的干擾。同時，采用減肥功能產(chǎn)最常見的添加藥物的鹽酸西布曲明進(jìn)行驗(yàn)證。取驗(yàn)證集樣本Z6、Z7，經(jīng)該模型檢測，結(jié)果均顯示陰性，相關(guān)系數(shù)分別為2.1%、2.0%，該結(jié)果表明，模型能夠排除鹽酸西布曲明的干擾。

2.7.2 耐用性驗(yàn)證取驗(yàn)證集樣本Z1、Z2、Z3，分別經(jīng)3名操作人員的采集光譜，并經(jīng)該模型測定，結(jié)果顯示，Z1均為陰性，Z2、Z3均為陽性。

同時，對于驗(yàn)證集樣本Z1、Z2、Z3，筆者還驗(yàn)證了其他3種情況：①將近紅外光譜儀前后置于15、30℃環(huán)境中30 min，分別測試；②近紅外光譜儀光纖探頭的光學(xué)窗口分別對準(zhǔn)膠囊的囊帽和囊體分別采集光譜后測定；③更換光纖探頭，分別測定。結(jié)果顯示，Z1均為陰性，Z2、Z3均為陽性，表明操作中的細(xì)微變化不影響模型的準(zhǔn)確性。

2.7.3 模型的傳遞為驗(yàn)證該模型轉(zhuǎn)移后的準(zhǔn)確性，借用另外兩臺MATRIX-F型傅里《變換近紅外光譜儀（編號分別為2I100408、2I100608），加載該模型，進(jìn)行了設(shè)備間的驗(yàn)證，驗(yàn)證集樣本均與建模設(shè)備的檢測結(jié)果一致。

2.8 樣品測定

筆者在實(shí)際工作中收集到減肥功能食品35批，經(jīng)上述模型檢測，檢出15批顯示陽性，20批顯示陰性。經(jīng)實(shí)驗(yàn)室超高效液相色譜串聯(lián)質(zhì)譜法分析確證，15批顯示陽性樣本中14批檢出酚酞，樣品中酚酞的含量范圍為4.96%～12.75%，20批顯示陰性樣本均未檢出酚酞，綜合準(zhǔn)確率達(dá)97%。

3 論

近紅外原始譜圖通常含有較多與樣品無關(guān)的干擾信息，本研究采用矢量歸一、二階導(dǎo)數(shù)法和平滑處理技術(shù)，提取大量與添加成分相關(guān)的信息，增強(qiáng)了添加成分特征譜段抗干擾能力。

目前市場上的非法減肥藥一般以膠囊為主，該模型也僅適用于膠囊的檢測，具一定局限性，如遇到其他制劑，可以將其碾細(xì)，灌入膠囊后進(jìn)行檢測。在該模型專屬性驗(yàn)證時，筆者未能找到與酚酞分子結(jié)構(gòu)相似的化合物，采用了最常見添加成分鹽酸西布曲明進(jìn)行專屬性驗(yàn)證，不排除存在與酚酞結(jié)構(gòu)相似物質(zhì)對模型檢測產(chǎn)生干擾，影響模型準(zhǔn)確性。

目前，食品藥品監(jiān)管工作人力物力依然有限，面對種類繁多、數(shù)量龐大的保健食品市場，而僅僅依靠食品藥品檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)檢測，難以覆蓋。近紅外光譜檢測技術(shù)，具有簡單、快速、無損等優(yōu)咖，對于創(chuàng)新檢測模式，節(jié)省檢測資源具有重要意義。

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Near infrared correlation coefficient m ethod w ith characteristic spectral band for detection of addition of phenolphthalein in weight loss product

WANG Xincai CHEN Chujian ZHANG Chengxian
Huzhou Institute for Food and Drug Control，Zhejiang Province，Huzhou 313000，China

Objective To establish a near infrared spectroscopy for rapid detection of addition of phenolphthalein in weight loss product.M ethods The spectra were collected using the fiber probe of a near infrared spectroradiometer. The

pectra were set up using the spectra of certified phenolphthalein.All the spectra were preprocessed by derivative with smoothing points.The characteristic spectral band was chosen and the threshold was set to establish a model for the detection of phenolphthalein.Resu lts The spectral ranges of 6065-5960 cm-1and 4750-4650 cm-1were chosen as the characteristic spectral bands，and 30%was set as the threshold.Totally 35 batches of samples were validated themodel，and the accuracy was 97%.Conclusion Themethod is fast and inexpensive，which can be used in the detection of addition of phenolphthalein in weight loss product.

Near infrared spectroscopy；Phenolphthalein；Correlation coefficientmethod；Characteristic spectral band；Illegal addition

R917

A

1673-7210（2016）05（c）-0139-03

2016-01-22本文編輯：趙魯楓）

浙江省食品藥品監(jiān)管系統(tǒng)科技計(jì)劃項(xiàng)目（2014 014）。

王新財（1978-），男，碩士，副主任藥師；研究方向：藥物分析。