基于近紅外光譜技術(shù)的砂仁提取物混合工藝研究△

劉燎原，梁志毅*，劉麗萍，鐘如帆

1.廣東一方制藥有限公司，廣東 佛山 528244；2.廣東省中藥配方顆粒企業(yè)重點實驗室，廣東 佛山 528244

砂仁為姜科植物陽春砂AmomumvillosumLour.、綠殼砂AmomumvillosumLour.var.xanthioidesT.L.Wu et Senjen或海南砂AmomumlongiligulareT.L.Wu的干燥成熟果實，具有化濕開胃、溫脾止瀉、理氣安胎的功效[1]，砂仁揮發(fā)油具有抗?jié)儭⒋龠M胃腸蠕動、胃腸保護等藥理作用[2]，為砂仁主要有效部位之一。砂仁配方顆粒在生產(chǎn)中需通過水蒸氣蒸餾法收集揮發(fā)油，揮發(fā)油經(jīng)β-環(huán)糊精包合并干燥后，與砂仁水提浸膏混合均勻后再制粒。為保證砂仁配方顆粒的臨床功效，其中揮發(fā)油β-環(huán)糊精包合物混合均勻度是其重要質(zhì)量指標(biāo)，但砂仁揮發(fā)油類成分在β-環(huán)糊精包合物和砂仁提取物中的含量比例非常小，難以通過一般的檢驗手段檢測提取物的混合均勻性。

傳統(tǒng)的混合均勻度檢測方法是在混合過程的不同時間點，多次暫停混合，于混合器的不同空間位置取樣，通過物理、化學(xué)或儀器分析方法如高效液相色譜法、氣相色譜法、紫外可見吸收光譜法等檢測樣品之間的相似程度和變化趨勢。傳統(tǒng)檢查方法，由于樣品個數(shù)多、供測定的樣品制備過程繁雜、測定周期長、且消耗大量的有機試劑及對照品，檢測效率較低；而近紅外光譜法的定性、定量檢測具有快速、非破壞性、無試劑分析、無需對照品、安全、高效、成本低及同時測定多種組分等特點[3]，使其可以對混料過程中的物料均勻度進行在線檢測和分析，進而應(yīng)用到在線質(zhì)量控制，這一技術(shù)對中藥原材料的質(zhì)量控制及中藥制藥過程的實時監(jiān)控均有獨特的優(yōu)勢。且該技術(shù)正在從傳統(tǒng)的植物藥及中藥復(fù)方中個別有效成分或指標(biāo)性成分的定量檢測向礦物藥檢測、中藥提取及制劑過程實時監(jiān)測發(fā)展，且檢測對象正在向多質(zhì)量控制指標(biāo)及安全性檢測指標(biāo)發(fā)展[4]。

本研究擬采用近紅外光譜法，測定砂仁提取物中揮發(fā)油β-環(huán)糊精包合物的含量，并計算各部位的RSD，以此來判斷提取物的混合均勻程度，從而優(yōu)選砂仁提取物混合工藝。

1 材料

1.1 儀器

傅立葉變換近紅外光譜儀(德國Bruker Tango)；ME204E萬分之一天平(梅特勒-托利多)；HGD-8000固定料斗混合機(浙江迦南科技股份有限公司)。

1.2 試藥

砂仁水提浸膏粉(批號分別為T1605011-1、T1605011-2、T1605011-3，廣東一方制藥有限公司)；砂仁揮發(fā)油β-環(huán)糊精包合物(各批批號分別為B1605011-1、B1605011-2、B1605011-3，廣東一方制藥有限公司)。

2 方法

2.1 砂仁提取物混合工藝

稱取砂仁水提浸膏粉約1500 kg，砂仁揮發(fā)油β-環(huán)糊精包合物約179 kg，各3份，分別將浸膏粉和揮發(fā)油β-環(huán)糊精包合物裝入混合機進行混合，混合機轉(zhuǎn)速設(shè)定為5 r·min-1。各批混合物中揮發(fā)油β-環(huán)糊精包合物占比見表1。

表1 各批混合物中揮發(fā)油β-環(huán)糊精包合物占比

2.2 取樣方法

分別在設(shè)備開機混合運行到5、10、20、30 min時，停機，將取樣器從混合機的頂部插入，在規(guī)定的取樣部位進行取樣，樣品編號保存。將4個運行時間的樣品全部取完，編號，備用。

取樣部位見圖1，ΔS1S4S7為等邊三角形，自S1點垂直向下到接觸錐體斜面處為S3點，S1與S3中間點為S2點，同樣的自S4向下有取樣點S5和S6，自S7向下有取樣點S8和S9。樣品編號與混合時間的對應(yīng)關(guān)系見表2。

注：A.混合機取樣正視圖；B.混合機取樣俯視圖；C.混合機取樣左視圖。圖1 混合機取樣部位示意圖

表2 樣品編號與混合時間對應(yīng)關(guān)系

2.3 砂仁揮發(fā)油β-環(huán)糊精包合物近紅外模型的建立

2.3.1樣品的制備 精密稱取砂仁水提浸膏粉和砂仁揮發(fā)油β-環(huán)糊精包合物適量，混合均勻，并根據(jù)實際加入量計算出砂仁揮發(fā)油β-環(huán)糊精包合物所占比例，即為β-環(huán)糊精包合物含量真實值。制成樣品共70份，將其分成2組，一組43份作為校正集，其揮發(fā)油β-環(huán)糊精包合物質(zhì)量分數(shù)為0%～19.98%，另一組27份作為驗證集，其揮發(fā)油β-環(huán)糊精包合物質(zhì)量分數(shù)為3.42%～17.33%。包合物含量數(shù)據(jù)見表3。

表3 砂仁包合物含量真實值

2.3.2近紅外光譜的采集 取混合均勻的砂仁提取物，置具塞玻璃樣品瓶中，采用積分球漫反射，采集近紅外光譜。采集條件：以儀器內(nèi)置背景為參比，掃描范圍4000～12 000 cm-1，分辨率8 cm-1，掃描次數(shù)32次，取平均光譜。所得砂仁提取物近紅外光譜圖見圖2。

圖2 砂仁提取物原始NIRS圖

2.3.3模型性能評價指標(biāo) 通過交叉驗證的相關(guān)系數(shù)(r)、交叉驗證均方差(RMSECV)、相對分析誤差(RPD)和主成分維數(shù)考察模型性能，選擇合適的光譜范圍及光譜預(yù)處理方法建立定量模型。以r無限趨近于1，RMSECV越小，評價模型性能越好[5]。采用近紅外OPUS7.5分析軟件，自動優(yōu)選預(yù)處理方法與光譜范圍，優(yōu)化結(jié)果見表4，預(yù)處理后的光譜圖見圖3。方法1“一階導(dǎo)數(shù)+矢量歸一化”和方法2“一階導(dǎo)數(shù)+MSC”2種處理方法的RMSECV、RPD、光譜范圍、r及維數(shù)結(jié)果均相同，故選擇其中1種處理方法即可。采用“一階導(dǎo)數(shù)+MSC”法對原始吸收光譜進行預(yù)處理，建模的光譜范圍選取7 500.1～5 447.6 cm-1特征波段，維數(shù)選為3，經(jīng)交叉驗證r=0.995 5，RMSECV=0.383，RPD=14.9。

2.3.4近紅外定量模型的建立 采用近紅外OPUS7.5分析軟件，選擇2.3.3項下的預(yù)處理方法與光譜范圍。運用偏最小二乘(PLS)法建立砂仁揮發(fā)油β-環(huán)糊精包合物定量校正模型，其預(yù)測值與真實值相關(guān)圖見圖4。

表4 砂仁揮發(fā)油β-環(huán)糊精包合物模型在不同光譜范圍與預(yù)處理方法下的模型參數(shù)

圖3 砂仁提取物“一階導(dǎo)數(shù)+MSC”處理圖

注：維數(shù)為3；r=0.995 5；RMSECV=0.383；偏移為-0.002 06；RPD為14.9。圖4 揮發(fā)油β-環(huán)糊精包合物定量校正模型預(yù)測值與真實值相關(guān)圖

2.3.5近紅外定量模型的驗證 將27個驗證集樣品近紅外圖譜導(dǎo)入2.3.4項下所建砂仁揮發(fā)油β-環(huán)糊精包合物定量模型，預(yù)測其砂仁揮發(fā)油β-環(huán)糊精包合物的含量，并與真實值進行比較，平均相對偏差為0.98%，平均預(yù)測回收率為98.22%，在可接受范圍內(nèi)，表明該方法可行。

2.3.6方法學(xué)考察

2.3.6.1精密度試驗 取同一供試品(T1605011-3-C8)重復(fù)掃描，按2.3.4項下的方法測量8次，所得砂仁揮發(fā)油β-環(huán)糊精包合物含量預(yù)測值的RSD為2.67%，表明該方法精密度良好。

2.3.6.2重復(fù)性試驗 取同一批號供試品(T1605011-3-C8)，分別取6 份樣品，按2.3.4項下的方法采集光譜，所得砂仁揮發(fā)油β-環(huán)糊精包合物含量預(yù)測值的RSD值為2.34%，表明該方法重復(fù)性良好。

2.3.6.3穩(wěn)定性試驗 取同一供試品(T1605011-3-C8)，分別于取樣后0、1、2、3、4、5、6 h，按2.3.4項下的方法采集光譜，所得砂仁揮發(fā)油β-環(huán)糊精包合物含量預(yù)測值的RSD為2.70%，表明該方法穩(wěn)定性良好。

2.4 砂仁提取物中揮發(fā)油β-環(huán)糊精包合物含量測定結(jié)果

按2.2項下方法，取砂仁提取物(批號分別為T1605011-1、T1605011-2、T1605011-3，每批各36份)供試品共108份，按2.3.4項下的方法掃描測量，結(jié)果見表5。

表5 砂仁提取物中揮發(fā)油β-環(huán)糊精包合物含量測定結(jié)果 %

由表可知，砂仁提取物中揮發(fā)油β-環(huán)糊精包合物的含量測定結(jié)果顯示，3批樣品在混合20 min以后，提取物不同部位中揮發(fā)油β-環(huán)糊精包合物含量測定的RSD分別為2.48%、3.42%、2.25%，均小于5.0%，說明混合均勻，確定砂仁提取物混合工藝為：混合轉(zhuǎn)速5 r·min-1，混合時間20 min。

3 討論

本研究通過建立砂仁提取物近紅外含量檢測模型并進行方法學(xué)考察，建立了近紅外光譜快速測定砂仁提取物中揮發(fā)油β-環(huán)糊精包合物含量檢測方法，解決了采用高效液相色譜法、氣相色譜法檢測樣品制備過程繁雜、測定周期長、消耗大量的有機試劑及對照品、效率較低的問題，提高了測定效率。

應(yīng)用近紅外光譜技術(shù)建立砂仁提取物中揮發(fā)油β-環(huán)糊精包合物的定量測定模型，測定了混合不同時間砂仁提取物中揮發(fā)油β-環(huán)糊精包合物的含量，確

定了砂仁提取物的混合工藝條件，確保最終產(chǎn)品中各組分分布的均勻性，實現(xiàn)藥品均一性，同時可實現(xiàn)砂仁水提浸膏粉與揮發(fā)油包合物混合的在線均勻度檢測，提高藥品質(zhì)量的可控性。

隨著分析儀器的不斷改進、計算機的快速發(fā)展以及數(shù)據(jù)處理方法的應(yīng)用，近紅外光譜憑借其獨特的優(yōu)勢，發(fā)展成為了一門獨立的分析技術(shù)，廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域。近紅外光譜分析技術(shù)在制藥過程主要環(huán)節(jié)也均有應(yīng)用研究，包括原料藥的質(zhì)量控制、化學(xué)反應(yīng)過程監(jiān)測、制劑過程監(jiān)測等[6-8]。而其在中藥配方顆粒領(lǐng)域應(yīng)用還鮮有報道，本研究將近紅外光譜分析技術(shù)應(yīng)用于配方顆粒制備過程中混合工藝的質(zhì)量控制，為今后近紅外光譜技術(shù)在配方顆粒領(lǐng)域的應(yīng)用提供參考，對提高配方顆粒生產(chǎn)以及質(zhì)量控制效率具有重要的現(xiàn)實意義。