近紅外光譜法對云南白藥膠囊真?zhèn)蔚亩ㄐ澡b別分析

呂晉 王黛瑩

[摘要]目的 利用近紅外光譜技術(shù)快速建立品牌藥品云南白藥膠囊的近紅外定性鑒別模型，以打擊假冒偽劣產(chǎn)品，為凈化藥品市場提供有力的技術(shù)保障。方法 采用近紅外光譜系統(tǒng)，利用OPUS 5.0光譜分析軟件進(jìn)行處理，采用矢量歸一化法，在9963～4200 cm-1譜段范圍內(nèi)建立快速鑒別定性模型。結(jié)果 建立的近紅外光譜定性模型可以快速、準(zhǔn)確地判斷出云南白藥膠囊的真?zhèn)?。結(jié)論 此方法建立的品牌模型，能簡便、快速、準(zhǔn)確的對該品牌藥品進(jìn)行真?zhèn)舞b別，并可靈活地應(yīng)用于日常監(jiān)督檢查過程中的藥品快速篩查。

[關(guān)鍵詞]近紅外光譜法；定性模型；快速鑒別；云南白藥膠囊

[中圖分類號] R193.3 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A [文章編號] 1674-4721（2018）11（c）-0040-05

[Abstract] Objective To establish a near-infrared qualitative identification model of brand-based Yunnan Baiyao Capsules rapidly using near-infrared spectroscopy （NIS） technology to crack down counterfeit and sham products and provide a strong technical guarantee for the purification of drug market. Methods By NIS， the OPUS 5.0 spectral analysis software was used for processing. The qualitative identification model in the spectral range of 9963-4200 cm-1 was rapidly established using vector normalization. Results The established NIS qualitative model can determine the authenticity of Yunnan Baiyao Capsules quickly and accurately. Conclusion The brand model established by this method can verify the authenticity of the drugs easily， quickly and accurately， and can be flexibly applied to the rapid screening of drugs in the daily supervision and inspection process.

[Key words] Near-infrared spectrometry； Qualitative model； Rapid identification； Yunnan Baiyao Capsules

近紅外漫反射光譜法是一種快速、無損、多組分同時檢測的綠色分析技術(shù)，作為一種二級分析方法，是通過分子的非諧振性使分子振動從基態(tài)向高能級躍遷時產(chǎn)生的，由于不同的基團(tuán)或化學(xué)結(jié)構(gòu)中含氫基團(tuán)的不同波長（或波數(shù)）和吸收強(qiáng)度都有差別。其譜帶較寬，重疊較嚴(yán)重，且吸收信號弱，信息解析復(fù)雜，特征性不強(qiáng)。由于近紅外波段的光譜特征決定了近紅外光譜分析技術(shù)對于藥物制劑的分析具有獨(dú)特的優(yōu)越性，因此很少像其他光譜（如紅外光譜和紫外光譜）那樣，利用對化合物特定官能團(tuán)的識別來進(jìn)行結(jié)構(gòu)鑒定[1-2]。

云南白藥膠囊，為國家食品藥品監(jiān)督管理總局批準(zhǔn)生產(chǎn)的獨(dú)家品種，由于本品為國家保密方，其他成分均未被公布，僅知其含有草烏（制）。本品的功能主治為化瘀止血、活血止痛、解毒消腫，用于跌打損傷、瘀血腫痛、吐血、咳血、便血、痔血、崩漏下血、手術(shù)出血、瘡瘍腫毒及軟組織挫傷、閉合性骨折、支氣管擴(kuò)張及肺結(jié)核咳血、潰瘍病出血，以及皮膚感染性疾病，是臨床治療跌打損傷的常規(guī)用藥[3]。為了達(dá)到快速、有效鑒別藥品真?zhèn)魏透辛Φ卮驌糁萍儇溂俜肿拥哪康模P者采用近紅外光譜法建立了云南白藥膠囊定性鑒別模型，用于本地區(qū)藥品檢測車中快速檢測該品牌的假藥，旨在為打擊假劣藥品提供依據(jù)，現(xiàn)報道如下。

1儀器與樣品

1.1儀器

Matrix-F傅里葉變換近紅外光譜儀（德國BRUKER公司，儀器號2I101406）；Matrix-F傅里葉變換近紅外光譜儀（德國BRUKER公司，儀器號2I015904）；手持光纖探頭，并配有光纖探頭測樣附件；OPUS 5.0（英文版）光譜分析軟件及SFDA-INDENT 2.6.4軟件。

1.2樣品

正品云南白藥膠囊18批，經(jīng)過實(shí)驗(yàn)室法定檢驗(yàn)，結(jié)果均符合《中國藥典》（2015年版一部）的規(guī)定，其批號分別為：ZJA1608、ZJA1605、ZEA1607、ZEA1609、ZAA1604、ZCB1607、ZLB1611、ZKB1621、ZGB1502、ZDB1502、ZAB1602、ZLB1515、ZKB1504、ZHB1501、ZJA1602、ZGB1505、ZCB1714、ZCB1715。上述批次的藥品分別購買于轄區(qū)內(nèi)各大藥店。

偽品云南白藥膠囊2批，由市食品藥品監(jiān)督管理局提供，并經(jīng)協(xié)查函確認(rèn)為假藥，批號分別為：ZAB1610、ZKB1605。

2方法與結(jié)果

2.1模型分組

將收集的20批云南白藥膠囊分別用兩臺近紅外光譜儀進(jìn)行測定，其中儀器號2I101406近紅外光譜儀測定的18批次正品，共108張?jiān)脊庾V作為訓(xùn)練集光譜，用于建立定性模型，儀器號2I015904近紅外光譜儀測定的18批次正品，共108張?jiān)脊庾V，及2批次偽品的24張光譜全部作為用于評估模型的準(zhǔn)確性、可行性的驗(yàn)證光譜。

2.2近紅外光譜的采集與處理

將近紅外光譜儀光纖探頭直接抵住并緊貼膠囊殼的一端采集樣品的原始光譜，其光譜范圍選擇全譜區(qū)進(jìn)行掃描，即為4000～12 000 cm-1，掃描次數(shù)為64次，分辨率為8 cm-1。收集的20批云南白藥膠囊，分別使用兩臺儀器，從每批樣品中隨機(jī)抽取6粒測定，得到12張?jiān)脊庾V，求其平均光譜，用于模型的建立和驗(yàn)證。

2.3譜段和預(yù)處理方法的選擇

在定性模型的建立中，譜段的選擇是建立定性分析模型的關(guān)鍵，同時恰當(dāng)運(yùn)用光譜預(yù)處理方法，能夠消除背景噪音及特定的物理因素的影響，提高譜圖與化學(xué)成分的相關(guān)性。通過對該品種正品與偽品原始光譜在全譜段范圍（12 000～4000 cm-1）內(nèi)的比對，以及扣除12 000～10 000 cm-1幾乎沒有吸收峰的譜段和4200～4000 cm-1容易受到儀器電噪音干擾的邊緣譜段[4-5]，發(fā)現(xiàn)在9963～4200 cm-1范圍內(nèi)存在著明顯的差異（圖1），故選用存在明顯差異的譜段建模，能有效的將正品與偽品區(qū)分開來。

利用OPUS 5.0分析軟件提供的常用譜圖預(yù)處理方法，即矢量歸一、一階導(dǎo)數(shù)、二階導(dǎo)數(shù)以及它們的組合，以閾值（DT）、實(shí)際光譜平均光譜距離的標(biāo)準(zhǔn)偏差（Sdev）和平均光譜距離（MD）為指標(biāo)，研究不同預(yù)處理方法對鑒別模型參數(shù)的影響（表1）[6-7]。而矢量歸一化法因選擇了所有波長點(diǎn)從而避免了人為因素的影響；一階導(dǎo)數(shù)和二階導(dǎo)數(shù)是校正基線的常用方法，一階導(dǎo)數(shù)對消除由樣品表面物理性質(zhì)差異及光纖采樣位置不同引起的光譜圖的變化較為有利，二階導(dǎo)數(shù)對消除由樣品顏色差異引起的光譜漂移更有效。通過采用不同預(yù)處理方法（圖2），對原始光譜的近紅外譜圖進(jìn)行比較，可以發(fā)現(xiàn)經(jīng)矢量歸一化法處理的譜圖之間存在的明顯性差異，故采用矢量歸一法所得模型參數(shù)閾值（DT其值為0.053827）適合于該品種鑒別模型的建立，其正品與偽品的選擇性S值>1，為1.763941（表1），而選擇性S值是用來考慮模型好壞的一個重要指標(biāo)最終的模型S均大于1方為合格模型[8-9]。

2.4模型的建立與驗(yàn)證

在OPUS的Setup Conformity Test模塊建模軟件中，利用譜段范圍選取9963～4200 cm-1建立該品牌的一致性檢驗(yàn)?zāi)Ｐ停嬎忝總€波長點(diǎn)吸收度的平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差，將吸收度平均值±標(biāo)準(zhǔn)偏差6倍作為專屬性波長點(diǎn)的可信區(qū)間（即CI限度=6），然后根據(jù)待測樣品光譜CI值是否超出CI限度定性真假（圖3）[10-11]。

云南白藥膠囊定性模型參數(shù)的譜段范圍選取9963～4200 cm-1，預(yù)處理采用矢量歸一化法，化學(xué)計量學(xué)算法為標(biāo)準(zhǔn)算法。經(jīng)上述模型參數(shù)測試，正品閾值為0.053827，偽品閾值為0.016944。

利用所建立的模型對132張驗(yàn)證光譜進(jìn)行測定，均能準(zhǔn)確得到正品、偽品的分析結(jié)果。同時將所建立的定性模型加載在SFDA-INDENT軟件中進(jìn)行測試，均能準(zhǔn)確地對正品、偽品進(jìn)行判定，如批號為ZCB1714樣品的匹配值（即Hit值0.03125437）均小于參考光譜的閾值（0.0538279），被判別為正品；批號為ZAB1610、 ZKB1605樣品的匹配值（即Hit值分別為0.1278702、0.1230067）大于參考光譜的閾值（0.0538279），均被判別為偽品，測定結(jié)果見表2。所測定的結(jié)果均與實(shí)驗(yàn)室測定結(jié)果相一致，能準(zhǔn)確、快速的對云南白藥膠囊進(jìn)行鑒別。

3討論

中成藥大多數(shù)由復(fù)方組成，化學(xué)成分較為復(fù)雜，近紅外分析技術(shù)通過對樣品的一次近紅外光譜簡單測量，即可在幾秒至幾分鐘的時間內(nèi)同時測定樣品中的幾種或幾十種性質(zhì)的組分的數(shù)據(jù)，應(yīng)用于中成藥的分析具有簡單、快速、高效的特點(diǎn)[12]。云南白藥膠囊的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)收載于《中國藥典》（2015年版一部），其鑒別主要是采用薄層色譜法，而薄層色譜法會受到溫度、溶劑質(zhì)量等多種因素的干擾，不適用于藥品現(xiàn)場快速篩查，而近紅外光譜法具有建模方法簡單、操作簡便快速、結(jié)果準(zhǔn)確、適應(yīng)性較強(qiáng)、能準(zhǔn)確快速的定性定量分析樣品而不損壞樣品等特點(diǎn)，且樣品不需任何前處理，掃描過程迅速，用于藥品現(xiàn)場快速篩查有較大的優(yōu)勢，故筆者采用近紅外光譜法對云南白藥膠囊進(jìn)行鑒別。

藥品的常規(guī)檢驗(yàn)通常是依據(jù)法定標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢驗(yàn)，主要是測定某種藥品活性成分和指定項(xiàng)目，而近紅外光譜是一種二級分析方法，本身是藥品中所有成分的圖譜疊加，圖譜信息除含有活性成分外，還包括藥品中所添加的輔料甚至包裝材料等其他信息，只要活性成分的改變或者輔料的改變，近紅外圖譜都必然會發(fā)生變化，因此作為藥品鑒別檢驗(yàn)的一種有效輔助手段，可以用于發(fā)現(xiàn)藥品中的非法添加、原料污染或物料配比異常等情況[13-15]。故采用本文所建立的定性鑒別模型可以迅速鑒別該品牌藥品的真?zhèn)危瑢艋幤肥袌銎鸬椒e極作用。

本文建立的是“一廠一品一規(guī)一模”的定性分析模型，采用了標(biāo)準(zhǔn)算法（Standard），即求譜圖與譜圖間的歐式距離，即兩條光譜在所選波長范圍內(nèi)Y軸差異的綜合，計算樣品訓(xùn)練集中各樣品光譜（參考譜）到樣品平均光譜的距離（Hit值），并據(jù)此計算樣品的閾值（DT）[16]。閾值選定后，如果被分析樣品譜的光譜距離大于該限定值，將認(rèn)為該光譜與參考光譜不一致。

近紅外光譜技術(shù)可以針對“一廠一品一規(guī)”建立特定的鑒別模型，給出高效、準(zhǔn)確的判定結(jié)論。在不同的近紅外光譜儀、不同操作者、不同溫度、濕度環(huán)境等變化下采集的近紅外光譜，經(jīng)計算均在設(shè)定的CI值范圍內(nèi)，說明建立的一致性檢驗(yàn)?zāi)Ｐ湍陀眯院?。再利用所建立的定性模型?yàn)證結(jié)果，表明該模型能準(zhǔn)確區(qū)分已知樣品的正品與偽品，其所收集的偽品譜圖與正品之間存在顯著差異，利用該模型均能準(zhǔn)確判別為偽品。由于該模型專屬性、耐用性較好，具有快速、簡便、準(zhǔn)確的特點(diǎn)，針對“品牌”藥在特定譜段建立的通用性鑒別模型，既能做到鑒別是否為本品種，又能鑒定是否為該“品牌”廠家所生產(chǎn)，因此適用于對假劣藥品的現(xiàn)場快速篩查，尤其是套牌產(chǎn)品的篩查，同時還可運(yùn)用在制藥企業(yè)對藥品的在線質(zhì)控管理[17-18]。但是，隨著不法分子造假手段的不同變化，對于新型手段制造的假藥，能否有效、準(zhǔn)確地區(qū)別開來，有待進(jìn)一步驗(yàn)證。

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