非線性建模紅外光譜法測定對乙酰氨基酚原料藥的含量Δ

裘蘭蘭，李明梅（鹽城衛(wèi)生職業(yè)技術學院，江蘇鹽城　224005）

非線性建模紅外光譜法測定對乙酰氨基酚原料藥的含量Δ

裘蘭蘭＊，李明梅（鹽城衛(wèi)生職業(yè)技術學院，江蘇鹽城224005）

目的：為利用紅外光譜法進行對乙酰氨基酚無損檢測提供理論依據(jù)。方法：準確稱取0.002～0.02 g的對乙酰氨基酚原料藥，分別加入0.2 g的溴化鉀，充分研磨并混合均勻，采用溴化鉀壓片法配制成待測供試品。光源使用空心陰極燈，掃描頻次為30次，分辨率0.5 cm－1，掃描范圍4 000～400 cm－1，測定并記錄紅外吸收光譜，對藥物的特征吸收峰進行篩選，從而確定最佳的特征吸收峰。運用數(shù)學建模方法分別建立線性模型和非線性模型。結果：本試驗選擇用吸光強度較弱但特征性較強的1 016 cm－1吸收峰進行分析。通過建立模型并進行計算可知，非線性模型檢測的準確性遠高于線性模型檢測的準確性，非線性模型方程的r= 0.942。結論：非線性建模紅外光譜法測定對乙酰氨基酚原料藥含量是可行的，其適用于對乙酰氨基酚的無損、快速在線質量控制。

對乙酰氨基酚；非線性模型；紅外光譜法；含量測定

對乙酰氨基酚，又稱撲熱息痛，國際通用名稱為Paracetamol，簡稱為APAP，是一種臨床常用的非甾體類解熱鎮(zhèn)痛抗炎藥。該藥解熱鎮(zhèn)痛作用雖然緩慢，但是持續(xù)時間長，相對于阿司匹林而言，其具有作用持久、不良刺激小以及過敏反應發(fā)生率低等多種優(yōu)勢。但是，由于該藥化學性質并不十分穩(wěn)定，且難溶于水，所以較難控制質量。當前，對乙酰氨基酚的分析方法較多，主要有紫外分光光度法（UV）和高效液相色譜法（HPLC）［1］。而為了減小和避免檢測中的干擾，以上方法都必須進行前處理。紅外光譜法可對樣品進行無損非破壞性定量分析，具有定量速度快、操作簡便以及使用樣品數(shù)量較少等優(yōu)點［2］。以往對于對乙酰氨基酚的紅外光譜法研究多停留在譜圖分析的定性鑒別以及采用拉曼光譜進行定性分析，這種分析方式較為單一，未能實現(xiàn)對該藥的定量分析［3-4］。本試驗采用非線性建模紅外光譜法對該藥進行了含量測定的研究，并與線性建模方式的測定結果進行了比較，旨在為利用紅外光譜法進行對乙酰氨基酚無損檢測提供理論依據(jù)。

1　材料

1.1儀器

IR Affinity-1傅里葉變換紅外分光光度計（日本島津公司）；AL104電子天平［梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司］；

1.2藥品與試劑

對乙酰氨基酚原料藥（批號：0901001，純度＞99.9%）、溴化鉀（分析純）均來源于國藥集團化學試劑有限公司。

2　方法與結果

2.1樣品制備與光譜采集

使用溴化鉀作為樣品的稀釋劑。準確稱取0.01 g的對乙酰氨基酚原料藥，加入0.2 g的溴化鉀，放入到容器內，充分研磨并混合均勻，密封保存（作為對照）。

另分別準確稱取0.002、0.004、0.006、0.008、0.010、0.012、0.016、0.02 g的對乙酰氨基酚原料藥，分別加入0.2 g的溴化鉀，放入到容器內，充分研磨并混合均勻，密封保存（作為待測供試品）。準確稱取0.05 g的對乙酰氨基酚與溴化鉀的混合粉末進行壓片，并對每片進行檢測，保證對乙酰氨基酚的含量在0.002～0.02 g之間。

光源為空心陰極燈，掃描頻次為30次，分辨率0.5 cm－1，掃描范圍4 000～400 cm－1，對上述采用溴化鉀壓片法配制的對照和待測供試品，掃描3次，取平均值，記錄數(shù)據(jù)。

2.2對乙酰氨基酚的紅外光譜圖解析

采用“2.1”項下方法，分別采集對乙酰氨基酚（對照）的紅外光譜圖和不同含量對乙酰氨基酚原料藥的紅外光譜圖，詳見圖1和圖2。

圖2　不同含量對乙酰氨基酚原料藥的紅外光譜圖Fig 2　IR spectra of different contents of paracetamol

從圖1可見，在3 200 cm－1處出現(xiàn)一個強峰，經過分析可以得知，該峰為羥基的伸縮振動峰。在1 650～1 300 cm－1范圍內，存在較多吸收峰，該區(qū)域內的峰表明該藥中存在苯環(huán)。而在1 016 cm－1前后也存在明顯的吸收峰，這種吸收峰為C—O單鍵的伸縮振動峰。另外，在苯環(huán)取代基的位置上，也出現(xiàn)了吸收峰，從圖中可以看出在900～700 cm－1這個范圍。

從圖2可見，對乙酰氨基酚原料藥與溴化鉀混合的比例不同時，其吸光度也會不同，對乙酰氨基酚含量越高則吸光度越強。試驗過程中發(fā)現(xiàn)，在1 650 cm－1時吸光度陡然升高，從圖中可以看出吸收峰吸光強度太大，基本都＞1.5，所以本試驗選擇用吸光強度較弱但特征性較強的1 016 cm－1吸收峰進行分析，而沒有選擇吸光度較強而特征性較弱的1 650 cm－1吸收峰進行分析，提高了定量分析的準確性。

2.3非線性模型建立及應用分析

配制對乙酰氨基酚含量分別為1%、2%、3%、4%、5%、6%、7%、8%的系列待測供試品，按“2.1”項下方法分別進行測定。從結果來看，不同對乙酰氨基酚含量的供試品在1 016 cm－1所得到的峰值是不同的，會出現(xiàn)較為明顯的變化，因此將對乙酰氨基酚含量（%）作為橫坐標（x）、1 016 cm－1處的吸光度值作為縱坐標（y），運用數(shù)學建模方法分別建立線性模型與非線性模型（見圖3，直線為線性模型，曲線為非線性模型），得線性模型方程為y=0.103 3x+0.281 5（r=0.893 1），非線性模型方程為y=0.000 4x3－0.018x2+0.234 8x+0.077 6（r=0.942）。

圖3　線性模型與非線性模型Fig 3　Linear model and nonlinear model

從圖3可見，對乙酰氨基酚的吸光度與其含量之間基本呈正相關關系，即對乙酰氨基酚含量越高其吸光度值就會越大。

線性模型是一種較為傳統(tǒng)的建模方法，其難度較低，在一般藥物的初步分析中應用較廣泛；非線性模型則是難度較高的模型，而且這種模型適用范圍存在一定的局限性。從圖3可見，隨著對乙酰氨基酚含量的增加，其在1 016 cm－1處的吸光度值進一步增大，采用線性模型建模的r=0.893 1，非線性模型的r=0.942。表明此變化趨勢用非線性模型的擬合度要高于線性模型。由此可見，采用紅外光譜法測定對乙酰氨基酚原料藥的含量，線性模型在檢測中會出現(xiàn)較大的誤差，使用非線性模型檢測的結果更加準確。

3　討論

通過對乙酰氨基酚的紅外光譜圖解析可知，1 650 cm－1為最大吸收波長。但試驗發(fā)現(xiàn)，由于此處的吸光度太大，極少量的樣品就導致吸光度＞1.5，且不論樣品是否增加，對于該樣品的吸光度不會產生任何影響，從而使吸光度與取樣量不呈良好的定量關系。同時研究發(fā)現(xiàn)，采用1 016 cm－1進行定量時，當對乙酰氨基酚的含量增加時，其吸光度值也相應增大，呈現(xiàn)良好的定量關系，故選擇1 016 cm－1為測定波數(shù)。

研究發(fā)現(xiàn)，藥品取樣量的準確與否直接關系到試驗能否順利進行。由于紅外光譜法進行定量時，取樣的過程都在研缽中進行，這是紅外光譜法實現(xiàn)無損分析的一大優(yōu)點，同時也是其一個局限的方面，因為容易導致取樣不準確。本試驗中，筆者在取樣時嚴格控制好對乙酰氨基酚原料藥的量及溴化鉀的量，包括壓制片重的量，從而較為科學地計算出對乙酰氨基酚的含量，進而對其吸光度進行分析，記錄光譜圖，建立模型。在這個研究過程中，必須注意的是，原料藥檢測之前要對其進行研磨，保證其與溴化鉀充分攪拌，混合均勻。尤其是在供試品的測定中，應通過不斷地振動使原料藥與溴化鉀盡可能地緊密堆積［5-6］。如果在進行了兩次檢測操作后，光譜出現(xiàn)重疊，同時r接近了100%，即可表示樣品合格。為了消除檢測中出現(xiàn)的光譜漂移現(xiàn)象，可通過多元散射校正法（MSC）對測定的光譜進行預處理，從而去除預測當中可能存在的不等性影響［6］。

白雁、章順楠、聶黎行等［7-10］通過研究發(fā)現(xiàn)，紅外光譜能夠提供更加準確、全面的分子結構、分子振動狀態(tài)等方面的詳細信息，而且供試品的制備簡單，且譜峰較為尖銳，不易重疊，從而提高了振動頻率的分辨準確性，有利于解析的完成。盡管紅外光譜法有許多優(yōu)點，但也存在一些無法避免的缺點，如取樣的準確性問題，而這個問題也導致了整個方法的定量準確度比UV法、HPLC法要低一些?？梢酝ㄟ^采用在紅外光譜儀上添加一些準確度更高的進樣附件，如連接衰減全反射（ATR）光譜附件，或者與化學計量學相結合，來提高紅外定量時的準確度。

從對乙酰氨基酚原料藥的測定結果來看，建立非線性模型方程比線性模型方程的r更好，準確度更高。因此，可以通過非線性建模紅外光譜法來對其含量進行測定，利用此方法可以實現(xiàn)對乙酰氨基酚的無損、快速在線質量控制。

［1］王榮，孫東坡.高效液相色譜法測定感冒靈沖劑中的對乙酰氨基酚含量［J］.藥學進展，2001，25（3）：172.

［2］何書美，喬蘭俠，劉敬蘭.紅外光譜法測定芹菜葉提取物中總黃酮的含量［J］.分析科學學報，2008，24（2）：201.

［3］閻姝，徐茂玲，圖雅，等.紅外光譜法對雙黃連粉針劑的定性定量分析［J］.光譜學與光譜分析，2009，29（6）：1 558.

［4］李波霞.紅外光譜技術及化學計量學在黨參、當歸定性定量模型研究中的應用［D］.蘭州：蘭州大學，2009.

［5］蔣朝軍，陳渝飛，王冰，等.近紅外光譜法快速分析感康中對乙酰氨基酚和鹽酸金剛烷胺的含量［C］//當代中國近紅外光譜技術：全國第一屆近紅外光譜學術會議論文集.北京：中國石化出版社，2006：596-600.

［6］ Shervington LA，Sakhnini N.A quantitative and qualitative high performance liquid chromatographic determination of acetaminophen and five of its para-substituted derivatives［J］.J Pharm Biomed Anal，2000，24（1）：43.

［7］白雁，張威，王星.近紅外光譜法測定不同廠家銀黃顆粒中黃芩苷含量［J］.中國中藥雜志，2010，35（2）：166.

［8］章順楠，楊海雷，劉占強，等.近紅外光譜法在線監(jiān)測復方丹參滴丸料液中有效成分含量［J］.藥物分析雜志，2009，29（2）：192.

［9］聶黎行，王剛力，李志猛，等.近紅外光譜法在中藥輔料質量控制中的應用［J］.中國中藥雜志，2009，34（17）：2 185.

［10］白雁，李艷英.近紅外光譜法快速分析不同廠家的一清顆粒［J］.中國中藥雜志，2008，33（20）：2 413.

（編輯：周箐）

Content Determination of Paracetamol by the Nonlinear Quantitative Model with Infrared Spectroscopy

QIU Lanlan，LI Mingmei（Yancheng Vocational Institute of Health Sciences，Jiangsu Yancheng 224006，China）

OBJECTIVE：To provide theoretical basis for the detection of paracetamol by infrared spectroscopy.METHODS：0.002-0.02 g paracetamol was accurately weighed，added into 0.2 g potassium bromide，respectively，fully ground and well mixed，potassium bromide pressing plate method was used for to-be-tested test sample.Using hollow cathode lamp as light，scanning frequency was 30 times，resolution was 0.5 cm－1，scan range was 4000-400 cm－1，infrared absorption spectrum was determined and recorded to select the characteristic absorption peaks，then determine the optimized characteristic absorption peaks.Linear and nonlinear models were respectively established by using mathematics modeling methods.RESULTS：1 016 cm－1absorption peak with weaker absorbance but stronger features was selected for the analysis.According to the model establishing and calculation，the accuracy of the nonlinear model was much higher than the linear model，r=0.942.CONCLUSIONS：Nonlinear quantitative model for quantitatively determining the content of paracetamol is feasible，and suitable for the on-destructive and rapid on-line quality control of paracetamol.

Paracetamol；Nonlinear model；Infrared spectrum；Content determination

R927.2

A

1001-0408（2016）27-3850-03

10.6039/j.issn.1001-0408.2016.27.35

江蘇省高校品牌專業(yè)建設工程資助項目（No. PPZY2015A097）；江蘇省教育廳高校優(yōu)秀中青年教師和校長境外研修項目

＊講師，碩士。研究方向：藥物分析技術專業(yè)建設、藥物檢測技術課程建設及改革、藥品質量檢測方法的建立。E-mail：99809193@qq.com

（2015-10-09

2016-08-18）