近红外光谱建模法在中药质检中的应用
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近红外光谱技术在中药生产过程质量控制中的研究摘要:随着中药在中国的不断发展以及近红外在解决重要问题方面的卓越成果,NIRS技术在中药分析领域中越来越引起人们的关注,呈现出有望应用于解决中药产品质量快速检测难题的光明前景。
该项分析技术为二次分析技术,需要通过建立校正模型才能实现对未知样品的定性或者定量分析,鉴于中药本身就是一个复杂化学成分的混合物,其吸收光谱是所含各化合物吸收光谱的叠加,具有难以解析的复杂性,加之大多数药材的主体成分相似,图谱又具有一定的相似性,这使得建模方法学成为近红外光谱技术用于中药分析的关键和研究前沿。
因此,近红外光谱技术需要结合中药的特点,开发适应中药体系的近红外光谱特征信息提取和处理技术,才能更好地用于中药分析领域。
关键词:NIRS 中药生产过程质量控制1 近红外光谱分析技术1.1近红外光谱简介近红外(Near Infrared 简称NIR)光,是波长范围介于可见光(VIS)与中红外(MIR)区之间的电磁波,一般波长范围为780~2526nm ,波数范围12820~3959cm-1。
该谱区是1800年Herschel发现的,由于分子在NIR谱区的倍频和合频吸收信号弱,谱带相互重叠多,信息量大,解析复杂,受当时计算分析条件的限制以及化学计量学仍未发展应用于近红外光谱,一直“冷落”至20世纪50年代末,60年代后随着计算机技术的发展,近红外光谱分析技术得到迅速发展,应用领域不断扩大,在农业、医药、石油化工、纺织、化妆品、烟草、宝石鉴定等很多领域得到广泛应用[1,16-20]。
近红外光谱分析技术是综合光谱学、化学计量学(Chemometrics)和计算机应用等多学科知识的现代分析技术,分析过程的高效和绿色化又使其具有典型的现代分析特征,利于实现在线检测和放行,因而成为近年来发展较快、引人注目的光谱分析技术之一,被称为分析领域的“巨人”,分析技术的一次重大革命。
1.2近红外光谱分析技术的组成NIRS分析技术主要由硬件、软件、模型3部分组成硬件主要包括光谱仪、取样系统、测样装置和样品预处理系统;软件包括光谱实时采集软件和化学计量学光谱分析软件;模型在NIRS分析中处干核心地位,一般情况,在系统建立、调试初期,可利用一段时期内现场收集的有代表性样品,使用模型建立模拟系统建立一个初始模型,然后随着在线检测来逐渐扩充模型[2]。
近红外光谱技术在中药材鉴定中的应用研究近红外光谱技术是一种非破坏性、快速、高效的分析方法,已广泛应用于中药材鉴定中。
本文将重点探讨近红外光谱技术在中药材鉴定中的应用研究。
近红外光谱技术是利用近红外光波长范围(700-2500nm)内物质对光的吸收和散射的特性进行分析的一种方法。
中药材的主要成分包括生物碱、黄酮类、多糖、甾体类等,这些成分在近红外光谱范围内具有明显的吸收和散射特性。
近红外光谱技术可以通过比较不同中药材的光谱图谱来进行鉴定。
每种中药材都有其特定的光谱特征,在近红外光谱的图谱中可以观察到明显的峰谷特征。
通过建立光谱数据库,可以对不同中药材进行快速、准确的鉴定。
近红外光谱技术可以与化学分析方法相结合,提高中药材鉴定的准确性和可靠性。
通过对中药材进行近红外光谱分析并与其化学成分进行比对,可以确定中药材的主要有效成分。
近红外光谱技术还可以检测中药材中的杂质和其它非目标成分,确保中药材的质量和安全。
近红外光谱技术还可以进行中药材的质量控制和标准化研究。
通过对中药材样本的近红外光谱进行分析,可以得到大量的信息,如成分含量、药效成分的质量等。
这些信息可以为中药材的研发、生产、质量控制和标准化提供参考依据,推动中药材的现代化发展。
近红外光谱技术还可以实现中药材的快速检测和在线监测。
传统的中药材鉴定方法通常需要一定的样品制备和操作步骤,耗时且复杂。
而近红外光谱技术可以在不破坏样品的情况下进行分析,可以实现对中药材的在线监测和快速检测,大大提高分析效率。
近红外光谱技术在中药材鉴定中具有广阔的应用前景。
通过与化学分析方法相结合,可以进行中药材的快速、准确鉴定;通过与质量控制和标准化研究结合,可以推动中药材的现代化发展;通过快速检测和在线监测,可以提高分析效率,为中药材的生产和质量控制提供支持。
近红外光谱技术在中药材鉴定中的应用研究将为中药材产业的发展提供新的思路和方法。
近红外光谱在中药鉴别和质量控制中的应用分析摘要】目的对近红外光谱在中药鉴别和质量控制中的应用进行分析。
方法通过模型建立常用的化学计量学方法,分析近红色外光谱在中药鉴别领域以及质量控制当中的应用及效果。
结果近红外光谱在中药鉴别应用时,可起到差别药材产地、识别假药、测定药材主要成分含量、在线检测等作用,且该方法具有快速、高效、对样品无损坏等诸多优势,有效地控制中药鉴别的质量。
结论由于近红外光谱具备的高效、快速、准确、绿色环保、便于在线分析、不破坏样品等特点,使得其在中药鉴别和质量控制领域中的应用越来越广泛,进而也为从事光谱及中药研究人员的工作提供了诸多便利。
【关键词】近红外光谱中药鉴别质量控制应用【中图分类号】R282.5 【文献标识码】A 【文章编号】2095-1752(2014)08-0137-02【Abstract】Objective: the application of near infrared spectroscopy in identification of traditional Chinese medicine and the quality control in the analysis of. Methods: a chemometric methods commonly used by the model, application and effect analysis of near red spectroscopy in identification of traditional Chinese medicine and quality control. Results: near infrared spectroscopy in identification of traditional Chinese medicine application, can play different herbal origin, identification of counterfeit drugs, determination of main components of medicinal materials, online detection, and the method is fast, efficient, no damage to the sample and many other advantages, effectively control the quality identification of traditional Chinese medicine. Conclusion: the near infrared spectroscopy with efficient, fast, accurate, green environmental protection, convenient for online analysis, non-destructive technique, more and the identification and quality control applications more widely, and also provides much convenience as in spectroscopy and traditional Chinese medicine research staff.【keywords】 near infrared spectroscopy identification of traditional Chinese medicine quality control application近红外光谱主要是指介科于可见光与中红外之间的一种电磁辐射波,利用近外红光谱仪,对样品中的近红外光谱进行扫描,可以获取到样品中有机分子含氢基团的特征信息等[1]。
近红外光谱法在中药辅料质量控制中的应用中药辅料是指在中药制剂中所需的辅助成分,如填料、赋形剂、润滑剂、分散剂等。
它们的质量关乎中药制剂的稳定性和药效,因此中药辅料
的质量控制非常重要。
近红外光谱法是一种常用的无损检测技术,已经被
广泛应用于中药辅料的质量控制中。
近红外光谱法利用红外光谱区间的能量范围,即700到2500纳米,
对样品进行照射,使其吸收或者反射一部分光谱能量,并通过光谱仪得到
样品的光谱图像。
这个光谱图可以提供很多信息,如样品的成分、组成、
含量等。
通过将样品的光谱图与预先建立的库进行比较,可以判断样品的
质量是否符合标准。
近红外光谱法的优点是快速、无损、高效、准确,同时对样品的条件
和形态要求不高。
因此,它已被广泛应用于中药辅料的质量控制中。
例如,将近红外光谱仪与化学计量学方法相结合,可以对填料、分散剂、润滑剂、粘结剂等辅料进行质量控制。
这种方法能够精确地测量这些物质的含量和
成分,从而保证中药制剂的质量和稳定性。
总之,近红外光谱法已经成为一种高效、精确、无损的质量控制技术,对中药辅料的质量控制起到了重要的作用。
近红外光谱技术在中药材鉴定中的应用研究近红外光谱技术(NIRS)是近年来在中药材鉴定中备受关注的一种新兴技术。
以其快速、无损、高效的特点,NIRS技术在中药材鉴定中发挥着越来越重要的作用。
本文将从NIRS技术的原理和特点、在中药鉴定中的应用现状及未来发展方向等方面展开论述。
一、NIRS技术的原理和特点NIRS是一种基于化学分子振动引起的光的吸收和散射产生的光谱技术。
当近红外光照射到被检样品时,样品中的分子会产生振动,从而吸收和散射光线。
通过光谱仪测定这些光线的吸收和散射情况,就能得到样品的光谱图谱。
NIRS技术适用于几乎所有的有机和无机样品,包括固体、液体和气体。
NIRS技术的特点主要体现在以下几个方面:NIRS技术具有快速、无损、非破坏性的优势,可以在不破坏样品的前提下进行快速测定,节省样品和时间成本。
NIRS技术操作简单,不需要进行样品的复杂预处理,减少了操作失误的可能性。
NIRS技术可以对多个成分同时进行检测,大大提高了检测效率。
NIRS技术可以实现在线、实时监测,适用于生产现场和野外环境。
二、NIRS技术在中药鉴定中的应用现状近年来,NIRS技术在中药材鉴定中得到了广泛的应用。
一方面,NIRS可以用于中药材的成分分析和含量测定。
通过建立中药材的近红外光谱数据库,结合化学计量学方法,可以对中药材中的活性成分进行快速、准确的定量分析。
NIRS可以用于中药材的真伪鉴别和地理产地鉴定。
通过与中药材的物种、产地、生长环境等相关信息进行对比分析,可以快速判断中药材的真伪和产地地理。
NIRS技术还可以用于中药鉴别的质量控制和过程监测。
在生产过程中,可以通过在线检测样品的近红外光谱,及时发现生产中的问题并进行调整,实现质量的实时控制。
在传统的中药鉴定方法中,往往需要耗费大量的时间和物力成本,同时受到操作技术人员的水平和主观判断的影响。
NIRS技术的应用可以在一定程度上解决这些问题,提高中药材鉴定的准确性和可靠性。
近红外光谱技术在中药鉴定中的应用研究近红外光谱技术在中药鉴定中的应用研究【摘要】中药鉴定在中药质量监督和控制中的作用逐渐增大,近年来,近红外光谱技术应用越来越广泛,在中药鉴定中发挥着重要的作用,本文主要分析总结了近红外光谱技术对于中药品种、真假及产地等特性鉴定中的作用,为近红外光谱技术的进一步发展和应用提供依据。
【关键词】中药鉴定;近红外光谱;应用我国中药材种类繁多,来源较多,药物质量参差不齐,对于中药的鉴定工作带来了一定的困难,传统上常用的根据性状鉴定,显微鉴定,根据理化性质鉴定等虽然可以在一定程度上鉴定重要良莠,但是前两种方法需要积累一定经验,而理化鉴定耗费的时间很长【1】,因此,找到一种操作简单,结果可靠的鉴定方法至关重要,本文主要分析总结了近红外光谱技术对于中药品种、真假及产地等特性鉴定中的作用。
近红外光是一种波长在可见光与中红外光之间的一种电磁波,是21世纪以来发展较为迅速的高新技术之一,其将电子技术、光谱技术、计算机技术及化学技术融为一体,在对于复杂样品的分析中具有重要的作用,其操作简单,分析迅速,效率高,花费少,结果重复性好【2】,同时采用近红外光谱技术在检测过程中样品不需要处理,不会破坏受检品,使得在线分析便于实现,是一种典型无损伤的分析方法,已经得到了广泛应用。
1近红外光谱技术的原理及其特点11原理近红外光谱技术是一种结合了光谱技术与化学技术的新型检测技术,是近年来发展较快的分析方法,其主要是以分子的振动为基础,但是与中红外的分子振动不同,近红外区的振动频率比较高,分子主要是采用倍频吸收(含氢集团)及合频吸收两种方式对其吸收,近红外光谱技术主要是通过测定相应的光谱,利用其组成或者性质的相关数据库,采用适当的化学方法建立准确的校正模型【3】,将未知样品与建立的校正模型进行比较,从而达到定性及定量分析。
12近红外光谱技术特点①分析速度快,一般在30 s内就可以鉴定完成。
②操作及制备样品简单易行。
近红外光谱技术在中药材鉴定中的应用研究随着现代化的进程和科技的不断发展,人们对于传统中草药的生产、加工和鉴定要求也越来越高。
传统的中草药鉴定方法多采用人工观察和试验室检测等方法,这种方法存在着速度慢、结果不确定、易出现误判等缺点。
近红外光谱技术因其非破坏性、高效快速的特点,在中药材鉴定领域得到了广泛的应用。
近红外光谱技术是一种快速准确的分析技术,它利用光束穿过样品,通过分析样品对入射光的吸收和反射,来确定样品的成分和结构。
近红外光谱技术对于中药材的鉴定非常适用,因为近红外光谱可以检测到分子结构的一些细小变化,这些变化可以用来区分不同种类、不同产地和不同质量等级的中草药。
中药材鉴定中的近红外光谱技术主要分为两种方法:基于光谱法和基于化学计量学的方法。
基于光谱法主要是利用近红外光谱图来判定样品的成分和结构,而基于化学计量学的方法是通过数学模型来建立样品的成分分析模型,从而实现对样品成分的精准鉴定。
近年来,基于近红外光谱技术的中药材鉴定取得了广泛的应用和研究。
一些学者针对特定的中药材进行了研究,如黄芪、人参、当归、枸杞、中蒟等。
研究表明,利用近红外光谱技术可以准确鉴定药材的品种、产地、质量等级等信息。
此外,近红外光谱技术还可以用于中草药的混伪品鉴别、有效成分含量的测定等方面。
目前,近红外光谱技术已经应用到了中草药的生产加工、贮存和销售等方面。
近红外光谱技术可以帮助制药企业对中草药进行高效率的鉴别和筛选,减少药材资源的浪费,提高中药制品的质量和有效性。
同时,近红外光谱技术也可以帮助监管部门对中草药的质量进行检测和评估,保障中草药的安全和有效性。
总之,近红外光谱技术在中草药鉴定中具有很大的潜力,它可以快速、准确地鉴定中草药的品种、产地、质量等级等信息,减少误判和资源浪费,有着广阔的应用前景。
近红外光谱技术在中药材鉴定中的应用研究近红外光谱技术(Near-infrared spectroscopy, NIR)是一种非侵入性、无损伤的分析技术,能够快速、准确地获取物质的光谱信息。
近年来,随着中药材质量控制要求的提高,近红外光谱技术在中药材鉴定中的应用得到了广泛关注。
近红外光谱技术的优点之一是样品制备简单,无需破坏性的化学试剂和处理过程。
它可以直接测量中药材的光谱信号,对中药材的成分进行快速、准确的分析。
近红外光谱技术具有高度的可靠性和重复性,在不同实验条件下,仪器仍能保持稳定的测量结果。
中药材的鉴定是中药生产过程中非常重要的一环。
传统的鉴定方法需要经验丰富的中药专家进行人工观察和分析,费时费力且结果容易受主观因素影响。
而近红外光谱技术能够直接获取中药材的光谱信息,通过建立光谱与成分的关系模型,可以实现对中药材进行快速、准确的鉴定。
近红外光谱技术在中药材鉴定中的应用主要通过建立光谱与成分的定量或定性关系模型实现。
使用近红外光谱仪对各种中药材进行光谱扫描,得到一系列光谱数据。
然后,将这些光谱数据与已知成分含量进行相关分析,建立光谱与成分之间的数学模型。
通过这个模型可以对未知样品进行成分分析和鉴定。
近年来,很多研究已经证明了近红外光谱技术在中药材鉴定中的成功应用。
有研究使用近红外光谱技术对不同产地的人参进行鉴定,结果表明该技术可以快速、准确地区分不同产地的人参。
类似地,近红外光谱技术也被成功应用于枸杞、黄芪等中药材的鉴定。
值得注意的是,近红外光谱技术在中药材的鉴定中还存在一些挑战。
中药材成分复杂多样,提取过程中可能存在不同程度的成分损失。
中药材的质量可能受到种植地、收获季节、炮制工艺等因素的影响。
为了保证近红外光谱技术的可靠性和准确性,需要建立大量的样品库,覆盖不同地区、不同批次的中药材,以及与其他化学分析方法相结合,进行结果验证和相互校正。
近红外光谱技术在中药材鉴定中具有广阔的应用前景。
通过建立光谱与成分的关系模型,可以实现对中药材的快速、准确的鉴定。
近红外光谱技术在中药材鉴定中的应用研究
近红外光谱技术(NIR)是一种快速、非破坏性分析方法,已被广泛应用于中药材鉴定领域。
本文旨在介绍NIR在中药材鉴定中的应用研究进展,包括光谱预处理、化学计量学方法以及NIR与其他技术的结合应用等方面。
1.光谱预处理
在NIR分析中,光谱预处理是十分重要的一步,能够消除光谱噪声、增强光谱信号以及降低光谱干扰等。
目前在中药材鉴定中,常用的光谱预处理方法包括:1)二次多项式基线校正法;2)标准正交化校正法;3)对数变换法;4)标准正交化变量选择法等。
在光谱预处理方面,研究人员还对传统的预处理方法进行了改进及优化,如基线校正方法和统计分析模型等。
2.化学计量学方法
化学计量学方法根据已知的化学计量学模型建立预测模型,从而实现物质定性定量分析。
在中药材鉴定中,常用的化学计量学方法包括主成分分析(PCA)、偏最小二乘回归(PLS)以及支持向量机(SVM)等。
其中,PLS是最常用的一种化学计量学方法,在实际应用中已被广泛采用。
3.NIR与其他技术的结合应用
在中药材鉴定中,为了得到更加准确的分析结果,研究人员还结合了其他技术,如近红外光谱和色谱联用、近红外光谱和质谱联用、近红外光谱和形态学特征联用等。
其中,近红外光谱和液相色谱联用已被广泛应用于中药材的定性和定量分析中,取得了优秀的分析结果。
总之,NIR技术在中药材鉴定中的应用研究已取得重要进展,对保证中药材的质量、安全和有效性具有重大意义。
未来,研究人员将进一步深入探索NIR在中药材鉴定中的应用,为中药材的质量控制和生产提供更加有效的技术支持。
近红外光谱技术在中药材鉴定中的应用研究近红外光谱技术是一种非破坏性、快速、准确的分析方法,在中药材的鉴定和质量控制中得到了广泛的应用。
本文将介绍近红外光谱技术在中药材鉴定中的应用研究。
近红外光谱技术是一种基于物质与电磁辐射的相互作用而进行的分析方法。
近红外光谱仪可以测量样品在近红外光波段(700-2500nm)的吸收、散射和透射光谱信息。
与传统的化学分析方法相比,近红外光谱技术具有无需样品前处理、无需消耗试剂、快速、准确等优点,因此在中药材的鉴定中具有广阔的应用前景。
中药材的鉴定是指通过对中药材的形态、理化性质、成分等进行分析,判断其真伪和质量。
传统的中药材鉴定方法主要依靠人眼观察和化学分析,存在着时间长、耗时、耗费大量试剂和化学物品等缺点。
而近红外光谱技术能够利用样品天然存在的物质的近红外光谱特征,通过光谱数据分析,进行中药材的快速、准确鉴定,成为中药材鉴定的一种重要手段。
近年来,许多学者对中药材的近红外光谱进行了广泛的研究。
以黄芪为例,利用近红外光谱技术可以快速、准确地鉴别不同地区产的黄芪,并且可以通过光谱数据进行质量评价;以当归为例,利用近红外光谱技术可以实现对不同品种的当归进行鉴别,并且可以通过建立光谱模型进行定量分析。
这些研究结果表明,近红外光谱技术在中药材鉴定中具有很大的潜力。
在中药材鉴定中,近红外光谱技术的应用可以分为两个方面:鉴别和质量评价。
鉴别是指通过对中药材的近红外光谱进行比较和分析,判断中药材的真伪和种类;质量评价是指通过对中药材的近红外光谱进行定量分析,判断中药材的质量。
为了实现中药材的鉴定,需要建立近红外光谱库。
近红外光谱库是由一系列已知成分和性质的中药材样品组成的。
建立光谱库的过程包括收集中药材样品、测量样品的近红外光谱特征、处理光谱数据和建立数学模型等。
通过这样的光谱库,可以对未知样品进行鉴定和分析。
根据已有的研究结果,可以得出以下结论:近红外光谱技术在中药材鉴定中具有良好的应用前景;建立光谱库是实现中药材鉴定的关键;近红外光谱技术可以为中药材鉴定提供快速、准确的分析结果,减少对试剂和化学物品的依赖,节省时间和成本。
山东农业大学学报(自然科学版),2018,49(5):787-790VOL.49NO.52018Journal of Shandong Agricultural University (Natural Science Edition )doi:10.3969/j.issn.1000-2324.2018.05.012数字优先出版:2018-09-05近红外光谱建模法在中药质检中的应用汪方舟山东农业大学化学与材料科学学院,山东泰安271018摘要:近红外光谱技术近年来应用广泛,发展极快,本文简要介绍了近红外光谱技术的原理和快速、无损、可在线分析等特点,对近红外光谱分析模型的建立过程进行了阐述,分析了近红外光谱技术在中药质量检验方面的应用情况。
关键词:近红外光谱;标准建模;中药质量鉴定中图法分类号:O657.33文献标识码:A 文章编号:1000-2324(2018)05-0787-04The Application of Near-infrared Spectroscopy (NIR)Modeling in the Quality Detection for Traditional Chinese MedicineWANG Fang-zhouCollege of Chemistry and Materials Science/Shandong Agricultural University,Tai‘an 271018,ChinaAbstract:Near infrared spectrum technology has developed rapidly and been widely applied in recent years,especially,this paper briefly introduces the principle of near infrared spectrum technology and characteristics of fast,nondestructive and on-line analysis,process of near infrared spectral analysis model,analysis of near infrared spectroscopy in the application of traditional Chinese medicine quality detection.Keywords:Near infrared spectroscopy;standard modeling;quality detection for traditional Chinese medicine近红外光谱技术(Near Infrared Reflectance Spectroscopy ,NIRS )是近年来发展迅速的一种绿色分析技术,是把化学计量学算法与近红外光谱检测技术融合到一起,根据不同物质对近红外光的吸收特性对物质的结构和组成进行定性、定量分析的一门技术,具有实时、快速、无损、环保和可进行多组分分析的特点,己经得到了广泛的重视和应用[1]。
由于包括中药在内的天然产物分子绝大部分成分的基团基频振动的合频与倍频吸收都在近红外区,所以近红外光谱技术十分适于进行中药材的鉴别研究。
中药材组成十分复杂,其红外光谱是其中多个组分红外光谱的叠加,光谱的吸收峰强度与峰形是相同或不同的官能团互相作用的结果,但随着近年来红外光谱仪器和化学计量方法学的发展进步,近红外光谱分析的准确性进一步提高,越来越多地应用于中药材的鉴别研究[2]。
文章就近红外光谱分析技术的原理、分析过程、标准模型的建立作一简述以期为后续研究奠定基础。
1近红外光谱原理红外光谱(Infrared spectra,IR)是指以连续波长的红外线为光源照射样品所测得的吸收光谱,它是由于分子发生振动能级的跃迁而产生的,又称振动光谱。
近红外光谱与中红外光谱之间的一段谱区,波长范围在780 2526nm 之间,分为短波(780~1100nm )和长波(1100~2526nm )[3]。
是X—H (如C—H ,N—H 和O—H )或多键振动的倍频和合频的主要吸收区,对于含氢原子的官能团的化合物,如醇、酚、胺和碳氢化合物,末端亚甲基、环氧基和顺反双键、氢键等具有较好的研究效果[4]。
绝大多数有机物的一些主要结构和组成都可以在其的近红外光谱中找到信号,而且获取光谱容易,谱图稳定[5]。
2近红外光谱应用于中药质检我国中药资源十分丰富且使用历史悠久,在医药行业中占据重要的地位。
目前市场上存在很多以次充好、以假乱真的中药材,而中药材中的伪品、混淆品直接影响中药的质量,中药质量的可控性研究是医药行业关注的焦点。
中药成分复杂,传统鉴定有性状鉴定、显微鉴定和理化鉴定等方法,这些方法大多需要预处理,分析过程耗时长且操作繁琐,而近红外光谱技术则可以实现中药材的快收稿日期:2018-03-05修回日期:2018-04-01作者简介:汪方舟(1990-),女,硕士研究生,研究方向天然产物分析.E-mail:1274591349@·788·山东农业大学学报(自然科学版)第49卷速、无损坏、在线鉴定。
因此近红外光谱法近年来在中药领域中的应用广泛,包括真伪鉴别、品种鉴定、产地鉴别、质量评价等,节约了生产成本,减少了工作量,并提升了经济效益。
2.1真伪鉴别药材的鉴别是药物质量标准的核心,假药是危害国民身体健康的原因之一,目前全球范围的假药比例达5% 10%。
近红外光谱法作为一种快速无损鉴定技术,适用于假药的识别与鉴定。
王良金等应用近红外图谱直观法分析鉴别假药,与已知真品药物的近红外光谱对比,验证了复方甘草片、六味地黄丸等13个中成药品种,证明了应用近红外谱图直观对比法筛查市场上常见的假药是切实可行的。
刘荔荔等用近红外漫反射峰位鉴别法成功地对天麻进行了真伪鉴别。
王刚力等用近红外光谱技术准确地鉴别了红参及其伪品,显示了将近红外光谱技术应用于中药鉴别分析的良好前景。
钟健理等采用近红外光谱技术对黄茶及其染色品进行了研究,结果表明这种便捷的技术可以快速准确地鉴别真伪并便于在药品检测车上推广使用[6]。
目前药检部门快速打假就采用了近红外光谱分析技术,中国药品生物制品检定所将近红外识别系统与化学快速鉴别系统结合建立快速检测平台,研发了集药品快速检测技术、信息技术于一体的流动实验室,即药品检测车,以实现“掌握信息,快速筛查,靶向抽样,目标检验”的目的[7],药品检测车用于基层现场快速鉴别假药具有很大使用价值。
2.2品种鉴定药用植物同属药材之间亲缘关系较近,其化学成分也非常接近,对这些药材及其制品的生药之间的存在鉴别困难,但不同种药材中化学成分的种类及含量还是存在差异的,利用近红外光谱技术和化学计量学方法相结合,更具科学性,更加准确、快速,可有效辅助性应用于药用植物近缘种之间的分类鉴定[8]。
Lau CC 等应用近红外光谱区分葛根属的不同品种,建立了一套快速的分析检测技术。
刘国林等四对不同产地的42种中药蛇床子的类别进行了分析,二维平面分布图显示不同种的蛇床子在近红外光谱上存在重大差异,为中药的类别分析提供了可能[6]。
2.3产地鉴别我国中药药材产地分布区域广泛,不同的产地会直接影响药材成分、药用价值和应用效果,因此中药材产地的鉴定分析是保证中药的品质,确保疗效和用药安全的关键环节。
应用近红外光谱技术可以反映不同产地的同种药材在化学成分上的细微变化,有效的实现产地的快速鉴别。
目前,已成功运用基线校正和方差处理方法,对黄蔑和人参进行了地域性鉴别,结合非线性映射法和系统聚类分析法,对不同产地的5种自芷类中药进行鉴定研究,获得相同的结果,方法可靠[9]。
2.4质量评价由于中药制剂生产过程中的提取、浓缩、混合、压片、包衣等步骤的工艺参数的变化将直接影响最终产品的质量,目前存在生产加工中间过程不可控、产品质量均一性差等问题[10],随着对药品质量要求的不断提高,过程质量控制技术在我国中药生产过程中的应用逐渐被人们重视。
而近红外光谱分析技术的快速、多参数测定、无污染等优点,成为目前实现中药制剂生产全过程的在线监测的有力工具。
近年来,不少学者对NIRS 技术在中药生产过程中的在线监测进行了研究,如Huang 等[11]将NIRS 结合多元统计过程控制方法用于中药丹参注射液醇沉过程的在线控制,所建立控制模型可用于生产过程异常批次快速诊断。
3近红外光谱法分析过程由于近红外光谱存在吸收强度弱、光谱重叠严重等缺点,要想进行准确的定性定量分析,必须借助化学计量学方法所建立的高质量的模型[12]NIR 定量分析流程是系统地解决NIR 测定各种难点、完成分析的过程,是建立在传统分析方法上的一种二级分析方法。
分析流程如图1所示[13]。
3.1收集样品图1近红外光谱法的分析过程图Fig.1The analytic process of near infrared spectroscopy第5期汪方舟:近红外光谱建模法在中药质检中的应用·789·建立校正模型前,需要广泛收集的代表性祥品作为训练集,样品应分布均匀且能覆盖以后要分析样品的范围。
样品的覆盖范围越大,适用范围就越宽,相应的分析精度就可能变差;范围越小,分析结果的精度就相对较高,但适用范围会变窄。
3.2用标准方法测定样品对于较复杂的天然产物(如中药材),必须用国家标准方法或者常规方法来得到测定目标组分准确的参数数据,并尽量减少人为误差,这是能够准确建模的前提。
3.3样品光谱的采集不同性状的样品的选择不同的光谱釆集方式,均匀且流动性好的液体样品或者固体样品使用采用透射光谱,固体颗粒、粉末、纤维、织物等不规则物品采用漫反射光谱。
釆集样品光谱时,需选择适当的采集模块和参数。
为了采集光谱的稳定性,同一样品需釆集多次光谱。
3.4光谱的预处理在近红外光区间样品吸收较弱,为了解决各种背景干扰如随机噪音、信号本底、光散射等因素对光谱的干扰,需要对光谱采用预处理方法。
光谱分析化学计量学软件中包含各种处理方式,如光谱的扣减、微分、多元散射校正、归一化处理等功能,能将干扰消除或减到最小,把较弱的信号放大出来,提高光谱的分辨率。
表1不同光谱预处理对矫正模型样品识别结果的影响(主成分数为10)Table 1Effect of different spectral pretreatments on recognition rate of calibration samples (The number of principal componets =10)[14]波数范围/cm -1Scope of wave number 处理方式Process mode 识别率/%Recognition percentage 9000~4000原始光谱95.2%一阶求导88.1%二阶求导76.2%原始光谱95.2%一阶求导88.1%6800~5000二阶求导78.6%原始光谱结合MSC95.2%原始光谱结合SNV 92.9%原始光谱92.9%一阶求导88.1%二阶求导76.2%原始光谱结合MSC 100%6500~5200一阶求导MSC88.1%二阶求导MSC 78.6%原始光谱结合SNV 100%一阶求导SNV88.1%二阶求导SNV78.6%图3枸杞子的判别分析结果[14]Fig.3Distance discrimination plots for Chinese wolfberry3.5建立校正模型采用一定的数学方法分别对采用不同预处理方法的光谱进行分析,寻找建立数学模型的最佳校正范围和最佳因子数建立模型。