一種基于聲光可調-近紅外光譜技術的復方丹參片快速定性分析方法

[摘要] 目的：建立復方丹參片 AOTF-近紅外光譜定性分析方法。方法：采用 PCA 主成分分 析法進行定性鑒別。結果：建立的復方丹參片 FFDS-C 定性分析模型，能有效地鑒別組成相 近的中成藥和陰性對照品，結果令人滿意。結論：該方法是一種簡便、快速、低耗的新型分 析技術，可用于為復方丹參片的定性鑒別。

[關鍵詞]：聲光可調濾光器；近紅外光譜技術；復方丹參片；PCA?????? 主成分分析；快速鑒別

復方丹參片的定性鑒別在 2005 版《中國藥典》中采用薄層層析的方法，以冰片、三七 為對照藥材、丹參酮ⅡA、三七皂苷 R1、人參皂苷 Rb1、人參皂苷 Rg1 等為對照品進行定性 鑒別分析，以上幾種成分鑒別需分別制備供試液進行薄層分析，操作煩瑣，成本較高，費事 費力，難以用于現場快速、鑒別分析。近紅外光譜分析方法是一種便捷、快速及無污染的分 析測試技術[1]，最大特點是：快速省時、操作簡便、采用 NIR 透射和漫反射等光學檢測方法 可直接對樣品粉末進行分析。目前，第 5 代聲光可調（AOTF）近紅外光譜儀，已開始應用于 煙草及化工行業[2] ,并取得了顯著的經濟效益和社會效益。本研究采用 AOTF–近紅外光譜分 析技術，以 15 個省 23 個生產廠家的復方丹參片為分析對象，采用 PCA 主成分定性分析的方 法，對驗證集樣品和陰性對照品進行預測，結果令人滿意，為復方丹參片的快速定性分析提 供了一種新方法。

1、儀器與試藥

?1.1 儀器：

美國 BRIMROSE 公司生產的 Luminar 5030 型便攜式 AOTF 技術近紅外光譜儀， 主要部件包括：光學部分、控制部分、電源適配器、筆記本電腦。儀器波長范圍為 1 100nm-2 300nm，波長增量 2 nm，掃描次數為 300，采用 InGaAs 檢測器。挪威CAMO 公司 The Unscrambler 分析軟件。

1.2 試驗材料

品：復方丹參片 收集北京同仁堂制藥廠、山東濟南宏濟堂制藥有限責任公司、廣奇星藥業有限公司、黑龍江紅豆杉藥業有限責任公司、云南白藥集團股份有限公司、安徽華 佗國藥廠、廣西廣明藥業有限公司等 15 個省 23 個生產廠家 44 個批號的復方丹參片。中成藥對照品；上海雷允上藥業有限公司的丹參片；天津天士力制藥股份有限公司復方丹參滴丸。

原料藥材：三七、丹參、冰片由濟南宏濟堂制藥有限責任公司提供。

2 實驗方法與結果

?2.1 樣品處理與制備：

供試樣品 分別取不同廠家不同批號復方丹參片供試樣品 15 片，研磨成粉末，過 80 目篩備用（其中糖衣片先將糖衣剝掉后再研磨，過 80 目篩備用）。 中成藥對照樣品 復方丹參滴丸和丹參片，按相同方法處理備用。

陰性對照品 根據 2005 版《中國藥典》復方丹參片組方、生產工藝和樣品處理與制備的方法，分別制成丹參、三七和冰片陰性對照樣品備用。

供試樣品、中成藥對照品和陰性對照品見表 1-3。

表 1、供試樣品一覽表

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表 2、中成藥對照品一覽表

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表 3、陰性對照品一覽表

2.2 近紅外光譜采集及光譜預處理

使用 Brimrose 公司 Luminar 5030 型近紅外光譜儀采集樣品粉末的光譜數據。將粉末 樣品放置于樣品盒槽中，用盒蓋將樣品刮平，連同盒蓋一起放置于支架上，光譜儀的探頭卡 在樣品盒蓋的圓孔中，垂直卡緊，采用漫反射的測樣方式采集光譜，波長范圍從 1100 nm 到2 300 nm，波長增量為 2 nm。每個樣品重復掃描十次，得到原始光譜圖，在建立模型前， 首先對掃描得到的原始吸收光譜進行光譜預處理，以消除噪音和基線漂移的影響。我們采用 的預處理方法為一階導數 9 點平滑法（savitzky-golay），經一階導數處理可以很好地消除 樣品由于顏色差別引起的光譜基線偏移和漂移。

2.3 建立復方丹參片定性分析模型

?在 23 個廠家生產的不同批號的 44 個復方丹參片樣品中，各廠取出 1 個樣品，組成校正 集（名稱為 ffds-c），用于建立復方丹參片校正集定性分析模型，其余的 21 個樣品作為驗 證集（名稱為 ffds-v），用來驗證所建立模型的預測能力。將校正集樣品光譜經過一階微分 處理后的光譜數據導入 The Unscrambler 分析軟件，然后利用 PCA（主成分分析）對光譜數 據進行計算建立定性分析模型 FFDS-C。23 個校正集復方丹參片樣品的 PC1、PC2 主成分空間 分布圖見圖 1。

1.4 檢測模型效果

?2.4.1 模型預測方法

對以 PCA 主成分分析法建立的復方丹參片 FFDS-C 定性分析模型性能的預測，可采用以下兩種方法：一是通過計算機 Excel 表格顯示的方法，二是模型區域判別法，見圖 2。在表格中，如果在 Excel 表中樣品編號后面是空白，說明該樣品被檢測為不屬于模型內樣品，如 果樣品編號后面有*號標記，說明該樣品被檢測為屬于模型內的樣品；圖 2 右側模型區域圖 中，紅色的點所在區域屬于復方丹參片模型區域，綠色 x 所在區域屬于預測的樣品著落區域。 x 號在紅點的范圍內，說明被檢測的樣品與建模樣品類型相同，在紅點范圍以外，說明被檢 測的樣品不屬于建模樣品。

? ?? 圖 2?? 驗證集復方丹參片樣品的預測結果

2.4.2 以 FFDS-C 定性分析模型預測驗證集樣品

?調用定性分析模型 FFDS-C，對 21 個驗證集的復方丹參片進行預測，得到的結果見圖 2。 由圖 2 顯示：在表格中所有 21 個驗證集樣品編號后面均有*號標記，說明他們屬于模型內樣 品，在模型區域圖中，21 個驗證集樣品均落在復方丹參片模型區域內，說明被檢測的樣品 與建模樣品相同，被 FFDS-C 定性分析模型認可，兩種方法都說明被檢測的樣品屬于建模樣 品，即是復方丹參片。

2.4.3 以 FFDS-C 定性分析模型預測中成藥對照品和三個陰性對照品

調用定性分析模型 FFDS-C，分別對中成藥對照品丹參片、復方丹參滴丸和三個陰性對照品進行預測，得到的結果見圖 3-5。

由圖 3-5 可見，中成藥對照品和三個陰性對照品在 Excel 表格中的樣品編號后都沒有* 號標記，說明他們不屬于模型內樣品；在模型區域圖中，中成藥對照品和三個陰性對照品均 沒有落在復方丹參片模型區域內，以上兩種方法均說明被檢測的樣品與建模樣品不相同，被 FFDS-C 定性分析模型排除，證明被檢測的樣品不屬于建模樣品，即不是復方丹參片。

3、討論

3.1 近紅外光譜是有機分子中含氫基團 C-H、N-H、O-H 振動的合頻與倍頻吸收，但由于 NIR 區的倍頻和合頻吸收弱、譜帶復雜、重疊嚴重，信息無法有效地分析和解離。因此，現代近 紅外光譜技術不是通過觀察供試品圖譜特征或測量供試品圖譜參數直接進行定性分析，需要 通過化學計量學軟件，利用計算機的強大功能，將其中有用信息提取出來，從而實現對待測物質的定性分析。

3.2 近紅外的定性分析常采用模式識別法，如主成分分析等，它基于的基本假設是“物以 類聚”，認為性質相近的樣本在模式空間中所處的位置相近，它們在空間形成“簇”。主成分 分析中心目的是將數據降維，以排除眾多化學信息共存中相互重疊的信息，它將原變量進行 轉換，使少數幾個新變量是原變量的線性組合。同時這些新變量要盡可能多地表征原變量的 數據結構特征而不丟失信息[9]。

3.3 通過用建立的復方丹參片 FFDS-C 定性分析模型對驗證集（21 個復方丹參片）、中成藥 對照品（丹參片，復方丹參滴丸）和三個陰性對照品的檢測分析，結果令人滿意，驗證集樣 品均被建立的復方丹參片 FFDS-C 定性分析模型判定為是復方丹參片；而中成藥對照組和陰 性對照組均被建立的復方丹參片 FFDS-C 定性分析模型排除，判定不是復方丹參片。由此可 見，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 個生廠家復方丹參 片的快速定性分析，如果繼續增加復方丹參片的樣品量，使建立的定性分析模型的使用范圍 更廣。

3.4?? 復方丹參片和復方丹參滴丸兩種中成藥都是由丹參、三七和冰片三味藥組成，丹參片含丹參一味藥，上述三種中成藥在藥物組成方面有相同之處，在 2005 版《中國藥典》三種 中成藥的定性定量分析中，均規定檢測丹參中的相關化學成分。利用 AOTF–近紅外光譜技術 建立的復方丹參片?? FFDS-C?? 定性分析模型可反映復方丹參片的綜合信息，能有效地將三種中成藥的粉末辨別，由此可見???? AOTF-近紅外光譜技術用于中成藥定性分析的獨到之處。

3.5 采用 Luminar 5030 便攜式近紅外光譜儀對復方丹參片粉末狀態的樣品直接進行掃描測 定，由計算機直接顯示分析結果，不用化學試劑、速度快，體現了 AOTF-NIR 光譜分析技術 可用于現場快速分析的特點，為復方丹參片提供了一種可用于現場快速鑒別分析的新方法。

圖 1、復方丹參片光譜圖

圖 2、丹參片光譜圖

圖 3、丹參滴丸光譜圖

圖 4、冰片陰性對照品光譜圖

圖 5、丹參陰性對照品光譜圖

圖 6、三七陰性對照品光譜圖

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