香砂胃苓丸混合终点在线监测及质量评价近红外模型的建立

2024-03-20付立娟邢成边雨姜春凤郭敏曲佳乐高陆王宝成

安徽农业科学 2024年4期

付立娟邢成边雨姜春凤郭敏曲佳乐高陆王宝成

摘要［目的］利用近紅外光谱技术，快速判断香砂胃苓丸中间体的混合终点。结合高效液相色谱分析方法，建立中间体的近红外光谱模型，实现香砂胃苓丸中间体质量的快速评价。［方法］采用声光可调-近红外光谱（AOTF-NIR）技术，通过主成分分析法和移动窗标准偏差法判断中间体的混合终点。采用高效液相色谱法，检测35批香砂胃苓丸中间体中橙皮苷的含量，即得化学值。利用SNAP光谱软件进行光谱采集，以一阶导数法和平滑滤波系数法进行光谱预处理。采用The Unscrambler分析软件，将近红外光谱图与含量化学值相关联，以偏最小二乘法（PLS）和交叉-验证法（cross-validation）建立香砂胃苓丸中间体中橙皮苷含量的定量校正模型。［结果］香砂胃苓丸中间体在40 min时基本达到混合终点，且近红外光谱预测值与化学值混合终点的结果一致。香砂胃苓丸中间体中橙皮苷定量模型内外部验证相关系数均大于0.90，校正均方根偏差（RMSEC）为0.132 9，预测均方根偏差（RMSEP）为0.155 3，定量模型的外部验证结果相对标准偏差（RSD）均小于5%，表明橙皮苷含量预测值准确性较高。［结论］声光可调-近红外光谱技术能够实现香砂胃苓丸中间体混合终点的快速判断和质量的快速评价，缩短生产周期，提高生产效率。

关键词香砂胃苓丸；声光可调-近红外光谱技术；混合终点；在线监测；质量评价

中图分类号 R927 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2024）04-0153-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2024.04.034

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

On.line Monitoring of Mixed End Point and Establishment of Near Infrared Model for Quality Evaluation of Xiangsha Weiling Pills

FU Li.juan1，XING Cheng2，BIAN Yu1 et al

（1.Jilin Modern Chinese Medicine Engineering Research Center Co.， Ltd.，Changchun，Jilin 130102;2.Tongyao Pharmaceutical Group Co.， Ltd.， Baishan， Jilin 134300）

Abstract ［Objective］The mixed end point of intermediates in Xiangsha weiling pills were determined quickly by near.infrared spectroscopy.Based on the high.performance liquid chromatography analysis method， the near infrared spectroscopy model of the intermediates was established to realize the rapid quality evaluation of the intermediates of Xiangsha weiling pills.［Method］Acousto.optic tunable near infrared spectroscopy （AOTF.NIR） was used to determine the mixed endpoint of intermediates by principal component analysis and moving window standard deviation.The hesperidin content in 35 batches of Xiangsha weiling pill intermediates was determined by high.performance liquid chromatography method.The first derivative method and the smooth filtering coefficient method were used to preprocess the spectra.The Unscrambler software was used to correlate the NIR spectra with the chemical values of the contents， a quantitative calibration model for hesperidin content in the intermediates of Xiangsha weiling pills was established by using partial least squares test （PLS） and cross.validation.［Result］The intermediate of Xiangsha weiling pill basically reached the mixed end point at 40 min， and the predicted value of near infrared spectrum was consistent with the mixed end point of chemical value.The correlation coefficients between internal and external validation of hesperidin quantitative model in Xiangsha weiling pill intermediates were all greater than 0.90， the corrected root.mean.square deviation （RMSEC） was 0.132 9， and the predicted root.mean.square deviation （RMSEP） was 0.155 3，the relative standard deviation （RSD） of the quantitative model was less than 5%，which indicated that the prediction value of hesperidin content was accurate.［Conclusion］AOTF.NIR technology can be used to quickly judge the mixed end point and evaluate the quality of Xiangsha weiling pill intermediates， shorten the production cycle and improve the production efficiency.

Key words Xiangsha weiling pills;AOTF.NIR technology;Mixed end point;On.line monitoring;Quality evaluation

基金项目吉林省科技发展计划项目（202007087031YY）。

作者简介付立娟（1988—），女，吉林农安人，工程师，硕士，从事中药制剂研究。*通信作者，高级工程师，博士，从事中药制剂研究。

收稿日期 2023-01-30

香砂胃苓丸是由木香、砂仁、麸炒苍术、姜厚朴、麸炒白术、陈皮、茯苓、泽泻、猪苓、肉桂和甘草11味中药组成，祛湿运脾，行气和胃，用于水湿内停之呕吐、泻泄、浮肿、眩晕、小便不利等症［1］。香砂胃苓丸是由11味药材细粉混合以水泛丸制成，中间体药材细粉混合的均匀程度是直接影响产品质量的关键因素。传统的混合方法无法实现混合程度的在线监测和混合终点的快速判断。

现代近红外光谱（near infrared spectroscopy，NIRS）分析技术是近年来兴起的一种绿色分析技术，目前已达到较为成熟的水平，被广泛用于农业、食品、化工和制药等领域［2-5］。基于其快速、无损等优势，已被引入中药制造过程的原料检测、过程控制和成品质量快速检测等环节［6-8］。该研究采用声光可调-近红外光谱（AOTF-NIR）技术进行香砂胃苓丸中间体中药材细粉的混合终点的快速判断，并对30批次香砂胃苓丸中间体中橙皮苷含量建立近红外（NIR）定量模型，以实现香砂胃苓丸中间体质量的快速评价，保证产品的质量均一性，缩短生产周期，提高生产效率。

1 仪器与材料

1.1 仪器

AOTF便携式Luminar-5030型近红外光谱分析仪（美国BRIMROSE公司）；SNAP光谱分析软件；CAMO化学计量学软件；Thermo-U3000高效液相色谱仪（美国Thermo公司）；SB-1200D超声波清洗机（宁波新芝生物科技股份有限公司）；AB135-S电子天平［梅特勒-托利多仪器（上海）有限公司］。

1.2 试剂试药

橙皮苷（批号110710-201821），购自中国食品药品检定研究院。甲醇（分析纯），购自天津市富宇精细化工有限公司；冰醋酸（分析纯），购自北京化工厂；甲醇（色谱），购自美国Fisher；水为纯净水，购自娃哈哈集团有限公司。

1.3 样品

香砂胃苓丸中间产品药材混合细粉35批（批号180601、180602、180603、180604、180605、180606、180607、180608、180609、180611、180701、180702、180703、180704、180705、180706、180707、180708、180709、180710、180711、180712、180713、180714、180715、180801、180802、180807、180808、180809、180810、180901、180902、180903、180905）均由通药制药集团股份有限公司提供。

2 方法与结果

2.1 橙皮苷含量测定

2.1.1 色谱条件与系统适用性试验。以十八烷基硅烷键合硅胶为填充剂；以甲醇-水-醋酸（35∶61∶4）为流动相，检测波长为283 nm。理论板数按橙皮苷峰计算应不低于2 000。

2.1.2 对照品溶液的制备。取橙皮苷对照品适量，精密称定，加甲醇制成40 μg/mL的溶液，即得。

2.1.3 供试品溶液的制备。取本品0.55 g，精密称定，置具塞锥形瓶中，精密加入甲醇100 mL，称定重量，加热回流3 h，放冷，再称定重量，用甲醇补足减失的重量，摇匀，滤过，取续滤液，即得。

2.1.4 含量测定。由于香砂胃苓丸中间产品药材细粉加水泛丸，制成水丸，过程中未添加其他辅料，所以按照《中国药典》2020年版第一部香砂胃苓丸項与［含量测定］方法，分别精密吸取对照品溶液与供试品溶液各10 μL，注入液相色谱仪，测定35批香砂胃苓丸中间体中橙皮苷含量［1］，结果见表1。橙皮苷对照品溶液和供试品溶液液相色谱图见图1。

2.2 混合终点判断模型的建立与验证

2.2.1 NIR光谱的采集。

将NIR分析仪连接到物料方锥混合机进料口处，当药材细粉完全覆盖仪器采样窗口时，即采样窗口向上（180°）时进行光谱采集，扫描范围1 100～2 300 nm，扫描间隔为2.0 nm，扫描平均次数为200次。

2.2.2 模型的建立。

利用SNAP光谱分析软件，采用主成分分析法（PCA）和移动窗标准偏差法（MBSD），建立药材细粉混合程度的监测模型，判断混合终点。MBSD即选取n个连续记录的光谱作为一个区块，计算其在各个波长处吸光度的标准偏差和波长区段内的平均标准偏差。每移动一个时间点，去除区块内最早的一个光谱，并新添加一个光谱重新计算，依此类推。当标准偏差随着混合时间的延长越趋近于0且越稳定时，代表混合均匀，达到混合终点。

按“2.2.1”光谱采集方法，监测3批香砂胃苓丸药材细粉（批号180601、180602、180603）的混合过程，在线监测结果见图2。由图2可知，MBSD曲线刚开始波动剧烈，表明物料混合不均匀，但在40 min后MBSD曲线趋近平缓，以此判断40 min 时即达到混合均匀。

2.2.3 模型的验证。

药材细粉混合过程中，以取样探针每5 min采集一次样本，采样点分别为混合罐的上、中、下、前、后、左、右7个采样点，按“2.1”方法测定橙皮苷含量，计算每个时间点7个采样点指标含量的RSD，当某个时间点橙皮苷含量的RSD小于3.00%时，代表混合均匀，结果见表2。

从表2可以看出，随着混合时间的延长，各指标含量的RSD逐渐减小，并在40 min后趋近平稳且RSD均小于3.00%，代表在40 min达到混合终点。HPLC法实测的混合终点与NIR分析仪在线监测的終点一致，说明NIR分析仪判断混合终点模型准确性较高。

2.3 定量模型的建立

2.3.1 光谱采集。

取30批次中间体，扫描NIR光谱图。扫描条件：扫描范围1 100～2 300 nm，扫描间隔为2.0 nm，扫描平均次数为300次。每个样品测定3次，取平均值作为样品原始吸收光谱图，形成30批次中间体叠加图，见图3。

2.3.2 光谱预处理方法考察。

在建立模型前，利用SNAP光谱分析软件对原始光谱进行预处理，消除噪音和基线漂移等对光谱信息的影响，处理方法有校准归一化法（SNV）、一阶导数法（FD）、二阶导数法（SD）、平滑降噪法（SG）等。通过校正集交叉验证相关系数（R2）、校正均方根偏差（RMSEC）、预测均方根偏差（RMSEP）3个参数进行预处理方法的筛选优化［9-12］，其中R2分为内部验证相关系数（R2CV）和外部验证相关系数（R2Cal），R2在0.90以上且值越接近1，NIR模型预测值与实测值相关性越好；RMSEC与RMSEP值越小且越接近，且RMSEC略小于RMSEP，所建模型适用性越好，预测结果越准确。

光谱预处理方法比较结果见表3，光谱预处理见图4。结果显示，采用一阶导数平滑降噪法（FD+SG）处理的光谱预处理图建立的橙皮苷定量模型，R2最接近1，RMSEC与RMSEP最小且最接近，说明通过FD+SG法预处理，可有效消除噪音和基线漂移等因素对模型的影响。

2.3.3 NIR定量模型的建立。

采用The Unscrambler分析软件，以偏最小二乘法（PLS）和交叉-验证法（cross-validation）建立NIR模型与化学值的关联［9］，利用CAMO化学计量学软件建立橙皮苷含量的NIR模型［10-12］。采用光谱影响值Leverage和化学值误差Residual等统计量检验，剔除NIR光谱与各指标测定结果的异常值，得到精准的橙皮苷含量NIR定量模型，见图5。

橙皮苷含量NIR定量模型（图5）显示，香砂胃苓丸中间体橙皮苷含量模型R2CV为0.949 9，R2Cal为0.921 9，均在090以上，RMSEC为0.132 9，RMSEP为0.155 3。上述参数表明，参与建模的中间体NIR光谱与橙皮苷含量其相关性较好，所建立的NIR定量模型性能良好。

2.3.4 模型验证。

在线监测5批中间体（批号180810、180901、180902、180903、180905）混合终点，取混合终点中间体药材细粉扫描光谱，导入橙皮苷含量NIR定量模型，获得橙皮苷含量的预测结果，计算预测值与实测值偏差，验证模型准确性，结果见表4。从表4可以看出，5批次验证样品中橙皮苷含量的预测值与HPLC实测值偏差平均值为3.65%，偏差均值小于5.00%。由此可见，中间体橙皮苷含量NIR定量模型预测值与HPLC检测方法实测值之间相关性良好，测定准确性较高，可以采用NIR定量模型快速检测分析香砂胃苓丸中间体中橙皮苷含量。

3 结论

该研究首次利用AOTF-NIR技术建立判断香砂胃苓丸

中间体混合终点近红外在线监测模型和中间体质量评价的

橙皮苷含量定量模型。结果表明，HPLC法实测的混合终点与NIR分析仪在线监测的终点一致，说明模型准确性较高，可用于快速检测混合终点。橙皮苷含量NIR定量模型经外部验证，预测值与实测值间相关性良好，可用于香砂胃苓丸中间体质量快速评价。利用AOTF-NIR技术能够满足生产中间体快速检测需求，既保证产品的质量均一性，又缩短了检测周期，降低检测成本，提高生产效率。

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