背景
正紅花油是一種主要用于治療風(fēng)濕骨痛、扭傷瘀腫、跌打損傷和蚊蟲(chóng)叮咬等的藥油，在中國(guó)和東南亞地區(qū)經(jīng)常使用。冬青油、松節(jié)油、丁香油、桂葉油是一般正紅花油的主要組成。冬青油的主要成分為水楊酸甲酯(含量可高達(dá)99%以上)，松節(jié)油主要成分是α-蒎烯和β-蒎烯，丁香油和桂葉油的主要成分都是丁香酚。根據(jù)衛(wèi)生部頒布標(biāo)準(zhǔn)WS3-B-2699-97，要求正紅花油中所含水楊酸甲酯按體積分?jǐn)?shù)計(jì)不得少于33.5%，丁香酚不得少于38.0%。還有一些標(biāo)準(zhǔn)對(duì)其中α-蒎烯的含量也有所要求。由于丁香油和桂葉油成本較高，某些廠家會(huì)減少其使用量，反之會(huì)添加可工業(yè)合成因而成本低廉的水楊酸甲酯。所以，在某些質(zhì)量較差的產(chǎn)品中，水楊酸甲酯的含量雖然很高，但丁香酚的含量卻很低。
對(duì)正紅花油中幾種指標(biāo)成分的含量進(jìn)行分析時(shí)，通常使用的是氣相色譜的方法，需要消耗載氣和較多的測(cè)試時(shí)間，增加了檢測(cè)的繁瑣程度和成本。在之前的一篇應(yīng)用報(bào)告中1 ，我們使用傅里葉變換紅外光譜對(duì)不同廠家的正紅花油產(chǎn)品進(jìn)行了定性分析。結(jié)果表明，作為正紅花油產(chǎn)品質(zhì)量評(píng)價(jià)的主要指標(biāo)成分，水楊酸甲酯和丁香酚都有顯著的特征峰，根據(jù)產(chǎn)品紅外光譜中相應(yīng)特征峰的強(qiáng)度，可以初步判斷二者在該產(chǎn)品中含量的高低，從而實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量的快速定性控制。在本應(yīng)用報(bào)告里，我們使用紅外光譜結(jié)合偏最小二乘法，對(duì)正紅花油中水楊酸甲酯、丁香酚和α-蒎烯的含量進(jìn)行分析，其結(jié)果與使用氣相色譜方法所得結(jié)果高度一致。
上述結(jié)果表明，使用傅里葉變換紅外光譜結(jié)合衰減全反射（ATR）采樣技術(shù)，可以對(duì)正紅花油中主要的指標(biāo)成分進(jìn)行快速準(zhǔn)確的定性和定量分析，大大縮短了測(cè)試所需時(shí)間，降低了正紅花油質(zhì)量檢測(cè)的成本。
01 實(shí)驗(yàn)部分
實(shí)驗(yàn)中用到的9個(gè)廠家生產(chǎn)的48個(gè)正紅花油樣本全部購(gòu)自普通藥店，其中36個(gè)樣本作為校正集，另外12個(gè)樣本作為獨(dú)立驗(yàn)證集。根據(jù)參考文獻(xiàn)中描述的氣相色譜實(shí)驗(yàn)方法測(cè)定所有樣本中水楊酸甲酯、丁香酚和α-蒎烯的準(zhǔn)確含量。
樣本的紅外光譜測(cè)試使用珀金埃爾默傅里葉變換紅外光譜儀和硒化鋅水平衰減全反射(H-ATR)附件，光譜范圍4000-650 cm-1，分辨率4 cm-1，累加掃描32次以獲得一個(gè)樣本的光譜。使用珀金埃爾默的Quant+軟件建立相應(yīng)的定量分析校正模型。
02 結(jié)果與討論
三種指標(biāo)成分的紅外光譜有部分重疊峰，而且產(chǎn)品中含有其他一些未知的成分，所以選擇偏最小二乘算法進(jìn)行建模。4000-650 cm-1范圍內(nèi)紅外光譜在經(jīng)過(guò)ATR校正處理后，不進(jìn)行任何其他預(yù)處理操作或光譜范圍選擇，直接用于建立模型。
校正模型的建立和驗(yàn)證結(jié)果如表1和圖1所示。在建模過(guò)程中沒(méi)有發(fā)現(xiàn)明顯異常的樣本；兩個(gè)水楊酸甲酯含量很低的樣本雖然具有較高的權(quán)重值，但其殘差很小，而且驗(yàn)證集中水楊酸甲酯含量較低的樣本也都得到了準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)結(jié)果。
表1.正紅花油指標(biāo)成分校正模型和驗(yàn)證集預(yù)測(cè)結(jié)果
(點(diǎn)擊查看大圖)
圖1.正紅花油指標(biāo)成分校正模型交叉驗(yàn)證(上)和獨(dú)立驗(yàn)證(下)預(yù)測(cè)結(jié)果(點(diǎn)擊查看大圖)
?驗(yàn)證集的預(yù)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)誤差(Standard Error of Prediction, SEP)可以看作使用該模型預(yù)測(cè)新樣本時(shí)所得結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)偏差(standard deviations)。本模型對(duì)于丁香酚和α-蒎烯的含量預(yù)測(cè)偏差小于1%，對(duì)于水楊酸甲酯的含量預(yù)測(cè)誤差小于2%，說(shuō)明該方法可以對(duì)正紅花油中水楊酸甲酯、丁香酚和α-蒎烯三種指標(biāo)成分的含量進(jìn)行準(zhǔn)確的測(cè)量。
?上述模型使用了4000-650 cm-1范圍內(nèi)的整體光譜，涵蓋了較寬的指標(biāo)成分濃度范圍，容納了校正集樣本中存在的具有一定含量的其他成分。如果某個(gè)新樣本中存在一些含量較高的未知成分，就會(huì)被模型標(biāo)記為異常樣本?？梢允褂脷庀嗌V等方法對(duì)這些異常樣本進(jìn)一步分析，并將其加入到校正集樣本中，使校正模型在以后遇到此類(lèi)樣本時(shí)同樣可以得到準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)結(jié)果。
結(jié)論
使用紅外光譜結(jié)合偏最小二乘法建立校正模型，可以對(duì)正紅花油中水楊酸甲酯、丁香酚和α-蒎烯的含量進(jìn)行準(zhǔn)確的測(cè)量，其結(jié)果與氣相色譜方法所得結(jié)果一致。與氣相色譜方法相比，傅里葉變換紅外光譜結(jié)合衰減全反射（ATR）采樣技術(shù)，在保證成分含量測(cè)試準(zhǔn)確度的前提下，可以大大縮短測(cè)試所需時(shí)間，降低質(zhì)量檢測(cè)的成本，是對(duì)正紅花油及其他類(lèi)似產(chǎn)品進(jìn)行簡(jiǎn)單快速質(zhì)量控制的有效方法。
參考文獻(xiàn)
[1] 陳建波，周群，孫素琴，Ben Perston，Patrick Courtney.
紅外光譜在正紅花油快速質(zhì)量控制中的應(yīng)用.
PerkinElmer, Application Note 009319_CHN_01.
[2] Wu YW, Sun SQ, Zhou Q, Leung HW. Fourier transform mid-infrared (MIR) and near-infrared (NIR) spectroscopy for rapid quality assessment of Chinese medicine preparation Honghua Oil. Journal of Pharmaceutical and Biomedical Analysis, 2008, 46: 498-504.
服務(wù)咨詢(xún)微信
手機(jī)版
制藥網(wǎng)手機(jī)版
制藥網(wǎng)小程序
官方微信
公眾號(hào)：zyzhan
直播中 
直播中 
直播中 
