近紅外漫反射光譜法快速測定金銀花中水分含量

楊天鳴，和順芳，孫麗英，龔小霞

(中南民族大學藥學院，湖北 武漢 430074)

金銀花為忍冬科植物忍冬(LonicerajaponicaThunb.)的花蕾，是一種常見中藥，性味甘寒，其主要功效是清熱解毒[1]。金銀花是連花清瘟膠囊(顆粒)中最主要的中藥之一，連花清瘟膠囊被列入國家基本藥物目錄[2]，其清瘟解毒、宣肺泄熱功效顯著。2020年2月，連花清瘟膠囊(顆粒)被列入國家衛生健康委《新型冠狀病毒肺炎診療方案(試行第六版)》，在當前抗擊新型冠狀病毒肺炎中發揮了重要作用。藥材的質量決定了中成藥制劑的質量，藥材中水分含量需要嚴格控制，《中華人民共和國藥典》中金銀花質量標準規定水分含量不得超過12.0%，按通則 0832第四法“甲苯法”測定水分含量[3]。該方法使用了易燃易爆有機試劑甲苯，甲苯被列入世界衛生組織公布的第三類致癌物，對空氣、水環境及水源可造成嚴重污染；且根據國家《易制毒化學品管理條例》，甲苯屬于易制毒化學品，受公安部門嚴格管制購買及使用；另操作需在通風櫥內長時間進行，實際應用極不方便，測定結果精密度不高。

作者曾成功應用傅立葉變換近紅外透射光譜技術測定了黃芪提取液中總皂苷含量[4]和銀杏葉提取液中總黃酮含量[5]，分析結果準確。鑒于此，作者基于近紅外漫反射光譜技術采集金銀花粉末的近紅外漫反射光譜，利用偏最小二乘回歸(PLSR)分析建立金銀花中水分含量的定量模型，擬開發一種快速測定中藥材中水分含量的分析方法。

1 實驗

1.1 材料與儀器

金銀花藥材，產于山東，經中南民族大學藥學院楊天鳴教授鑒定確認。

AntarisⅡ型近紅外光譜儀，Thermo Nicolet公司；DHS20-1型紅外水分儀，上海天平儀器廠；DZF-6021型真空干燥箱，上海一恒科技儀器有限公司。

1.2 樣品處理

用中藥粉碎機將金銀花藥材粉碎，過200目篩，于60 ℃下真空干燥不同時間，得7個金銀花樣品，用紅外水分儀測定樣品中水分含量分別為9.13%、11.59%、12.92%、16.16%、16.76%、17.87%、25.58%。將7個不同水分含量的金銀花樣品各分成3份，得21個建模樣本，置于干燥器(不裝干燥劑)中，備用。

1.3 金銀花近紅外漫反射光譜的采集

采用近紅外光譜儀(帶漫反射附件)采集金銀花樣品的近紅外漫反射光譜。采集條件：光譜范圍為10 000～4 000 cm-1，以金箔為參比，分辨率為8 cm-1，掃描次數為32次，每個建模樣本采集3張圖譜。

2 結果與討論

2.1 金銀花樣品的近紅外漫反射光譜

7個不同水分含量的金銀花樣品的近紅外漫反射光譜如圖1所示。通過篩選，選取5 245～4 331 cm-1波數區間進行光譜數據處理。

2.2 金銀花中水分含量定量模型的建立

2.2.1 金銀花樣品的近紅外光譜主成分分析(PCA)

將金銀花樣品的近紅外漫反射光譜用多元散射校正，利用儀器配套的TQ Analyst智能分析軟件進行主成分分析，考察預測殘差平方和(PRESS)與主成分數之間的關系，結果如圖2所示。

圖1 7個不同水分含量金銀花樣品的近紅外漫反射光譜Fig.1 Near-infrared diffuse reflectance spectra of 7 honeysuckle samples with different water contents

圖2 PRESS與主成分數的關系Fig.2 Relationship between PRESS and principal components

從圖2可知，主成分數為2時，PRESS最小。故確定建模的主成分數為2。

2.2.2 金銀花中水分含量定量模型的構建

在21個樣本中選擇14個樣本作為校正集(calibration)，以紅外水分儀測定金銀花中水分含量作為參考標準值用于建模，采用偏最小二乘法回歸分析建立金銀花中水分含量定量模型，并進行誤差分析，結果見圖3。

從圖3可知，所建立的金銀花中水分含量定量模型的相關系數為0.999 12、校正標準差(RMSEC)為0.243、預測標準差(RMSEP)為0.450。表明該定量模型線性好、預測能力強。

2.2.3 金銀花中水分含量定量模型的交叉驗證

在21個樣本中選擇剩余的7個樣本作為驗證集(validation)，以紅外水分儀測定金銀花中水分含量作為參考標準值，對金銀花中水分含量定量模型進行交叉驗證，結果見圖4。

從圖4可知，交叉驗證結果的相關系數為0.994 00，交叉驗證標準差(RMSECV)為0.777。表明該定量模型質量達到要求。

圖3 金銀花中水分含量定量模型(a)及其誤差分析(b)Fig.3 Quantitative model of water content in honeysuckle(a) and its error analysis(b)

圖4 金銀花中水分含量定量模型的交叉驗證結果Fig.4 Cross-validation of quantitative model of water content in honeysuckle

2.3 樣品測定

分別采用近紅外漫反射光譜法和紅外水分儀測定金銀花中水分含量，結果見表1。

表1 兩種方法測定的金銀花中水分含量比較/%

Tab.1 Comparison of water content in honeysuckle by two detection methods/%

通過t檢驗,兩種方法的測定結果無顯著差異(|t|=1.074

3 結論

《中華人共和國藥典》規定的金銀花中水分含量測定的“甲苯法”耗時長，而本研究建立的金銀花中水分含量定量模型的日常近紅外漫反射光譜檢測及數據處理在3 min內即可完成。利用近紅外漫反射光譜法測定中藥材中水分含量的方法具有分析時間短、樣品無損耗、不使用有毒有害試劑、結果可靠等優點。