中试规模和不同提取时段的黄芩配方颗粒质量参数在线NIR监测研究(1)
[摘要]采用近红外光谱分析技术，在线监测黄芩配方颗粒提取过程中黄芩苷成分的含量变化。以高效液相色谱法为参考方法，采用Kennard-Stone法(KS)划分样本集，进而比较不同预处理方法，通过组合间隔偏最小二乘法(SiPLS)对建模波段进行筛选，建立偏最小二乘模型。采用相对误差法对黄芩3次提取时段的预测集样本进行预测。结果表明应用Savitzky-Golay11点平滑(SG11点)预处理方法所建模型最好，其交叉验证均方根(RMSECV)、校正均方根误差(RMSEC)和预测均方根误差(RMSEP)分别为0.092 7，0.134 4，0.114 8，决定系数R2均大于0.99，且黄芩苷含量的平均相对误差在5%以下，说明在线近红外光谱分析技术可以应用于黄芩配方颗粒提取过程中在线监测及其质量控制。
[关键词]黄芩；配方颗粒；在线近红外；组合间隔偏最小二乘；过程监测
中药配方颗粒是中药现代化生产的重要产物之一，是单味药材经过提取、浓缩、醇沉及后续制剂过程后形成的中药产品，其具有免于煎煮、携带方便以及安全卫生等优点。在我国已有超过300多种中药材被6家企业先行生产，供临床中医应用，并取得显著效果。
, http://www.100md.com
黄芩作为一种常用中药材，出自《神农本草经》，为唇形科植物黄芩Scutellaria baicalensis Georgi的干燥根[1]，性味苦寒，归肺、胆、脾、大肠和小肠经，有清热燥湿、泻火解毒及止血安胎等功效。其主要成分黄芩苷是从黄芩根中提取分离出来的一种黄酮类化合物[2]，具有抑菌、利尿、抗炎、抗变态和解痉作用[3]，同时具有较强的抗癌反应等生理效能[4]。黄芩不仅在中药方剂中配伍应用普遍，而且在配方颗粒生产中为常用中药种类。目前，配方颗粒的研究热点之一主要集中在其质量检测标准和提取工艺优化等方面，未有对黄芩配方颗粒生产过程中的关键环节——提取环节质量进行实时监测的文献报道。
近红外光谱技术具有快速、无损和实时分析等优点，凭借其与光纤的结合，已广泛应用到中药生产过程中，实时监控中药生产中关键工艺参数变化，控制产品质量。通过与化学计量学结合并建立相应的近红外校正模型，近红外光谱技术可以在线智能预测生产过程中各成分的含量变化，为中药现代化生产提供一种快捷检测手段。
, 百拇医药
因此，本文采用黄芩配方颗粒的提取过程作为研究对象，以2010年版《中国药典》中规定的黄芩指标性成分黄芩苷为监测指标，实时在线采集黄芩提取过程中近红外光谱信息。以高效液相色谱法(HPLC)作为参考方法，运用组合间隔偏最小二乘法(SiPLS)进行建模波段筛选，建立黄芩苷校正模型并对其进行相对误差分析，为实现黄芩配方颗粒提取过程在线质量控制提供科学合理的手段。
1 材料
XDS Rapid Liquid Analyzer近红外光谱仪及其透射光纤(美国Foss公司)，VISION工作站(美国Foss公司)；夹套式100 L多功能提取罐(天津隆业中药设备有限公司)；Waters 2695高效液相色谱仪及其Waters2996二极管阵列检测器(美国Waters公司)。
黄芩药材(北京本草方源药业有限公司)；黄芩苷对照品(中国食品药品检定研究院，批号110715-201004)；甲醇(色谱纯，美国Fisher公司)；娃哈哈纯净水(杭州娃哈哈集团有限公司)；提取用水为自制高纯水。
, 百拇医药
2 方法
2.1 黄芩饮片的中试提取过程
称取黄芩饮片6 kg置于100 L夹套式多功能提取罐中，加12倍水，提取3次，每次1 h。在提取过程中每隔一定时间在线采集近红外光谱，同时进行HPLC离线检测。
2.2 在线NIR采集光谱
在光程2 mm下，通过光纤附件在线采集提取液吸收光谱，光谱范围为800～2 200 nm，每个样品扫描32次。
光谱采集条件如下：第1次提取过程中，提取液沸腾后每4 min采集光谱1次；第2次提取过程中，提取液沸腾后每5 min采集光谱1次；第3次提取过程中，提取液沸腾后每5 min采集光谱1次。上述过程共收集到39份样品。
2.3 提取液中黄芩苷的HPLC测定方法
, 百拇医药
2.3.1 色谱条件[1] DIKMA Diamonsil C18色谱柱(4.6 mm×250 mm， 5 μm)；流动相甲醇-水-磷酸(47∶53∶0.2)，等度洗脱；柱温30 ℃；检测波长280 nm；流速1.0 mL·min-1；进样10 μL。
2.3.2 对照品溶液的配制 取在60 ℃下减压干燥4 h的黄芩苷对照品适量，精密称定，加甲醇制成每1 mL含104 μg的溶液，即得。
2.3.3 供试品溶液的配制 由于供试品原液浓度较大，需要对原液进行如下稀释：第1次提取煮沸阶段，取0.5 mL样品原液于25 mL量瓶中，加入20%甲醇稀释至刻度，用0.45 μm滤膜滤过，取滤液，即得；第2次提取煮沸阶段，取0.5mL样品原液于25 mL量瓶中，加入20%甲醇稀释至刻度，用0.45 μm滤膜滤过，取滤液，即得；第3次提取煮沸阶段，取2 mL样品原液于25 mL量瓶中，加入20%甲醇稀释至刻度，用0.45 μm滤膜滤过，取滤液，即得。
, http://www.100md.com
2.4 数据处理和软件
采用Kennard-Stone法(KS)划分39个样本集，划分后的校正集和验证集分别为26和13。采用不同的预处理方法，建立全波段偏最小二乘(PLS)模型，以交叉验证均方根(RMSECV)作为评价指标，选出最优预处理方法。采用组合间隔偏最小二乘法(SiPLS)对建模波段进行筛选，建立偏最小二乘模型，评价参数为交叉验证均方根(RMSECV)、校正均方根误差(RMSEC)、预测均方根误差(RMSEP)及其相应决定系数R2。为进一步验证模型可靠性，采用相对误差法对模型进行评价。上述数据处理均在Unscrambler数据分析软件(version9.6，挪威CAMO 软件公司)和MATLAB(version7.0，美国Math Works公司)软件上完成。, http://www.100md.com(李洋 吴志生 史新元 潘晓宁 张乔 乔延江)
[关键词]黄芩；配方颗粒；在线近红外；组合间隔偏最小二乘；过程监测
中药配方颗粒是中药现代化生产的重要产物之一，是单味药材经过提取、浓缩、醇沉及后续制剂过程后形成的中药产品，其具有免于煎煮、携带方便以及安全卫生等优点。在我国已有超过300多种中药材被6家企业先行生产，供临床中医应用，并取得显著效果。
, http://www.100md.com
黄芩作为一种常用中药材，出自《神农本草经》，为唇形科植物黄芩Scutellaria baicalensis Georgi的干燥根[1]，性味苦寒，归肺、胆、脾、大肠和小肠经，有清热燥湿、泻火解毒及止血安胎等功效。其主要成分黄芩苷是从黄芩根中提取分离出来的一种黄酮类化合物[2]，具有抑菌、利尿、抗炎、抗变态和解痉作用[3]，同时具有较强的抗癌反应等生理效能[4]。黄芩不仅在中药方剂中配伍应用普遍，而且在配方颗粒生产中为常用中药种类。目前，配方颗粒的研究热点之一主要集中在其质量检测标准和提取工艺优化等方面，未有对黄芩配方颗粒生产过程中的关键环节——提取环节质量进行实时监测的文献报道。
近红外光谱技术具有快速、无损和实时分析等优点，凭借其与光纤的结合，已广泛应用到中药生产过程中，实时监控中药生产中关键工艺参数变化，控制产品质量。通过与化学计量学结合并建立相应的近红外校正模型，近红外光谱技术可以在线智能预测生产过程中各成分的含量变化，为中药现代化生产提供一种快捷检测手段。
, 百拇医药
因此，本文采用黄芩配方颗粒的提取过程作为研究对象，以2010年版《中国药典》中规定的黄芩指标性成分黄芩苷为监测指标，实时在线采集黄芩提取过程中近红外光谱信息。以高效液相色谱法(HPLC)作为参考方法，运用组合间隔偏最小二乘法(SiPLS)进行建模波段筛选，建立黄芩苷校正模型并对其进行相对误差分析，为实现黄芩配方颗粒提取过程在线质量控制提供科学合理的手段。
1 材料
XDS Rapid Liquid Analyzer近红外光谱仪及其透射光纤(美国Foss公司)，VISION工作站(美国Foss公司)；夹套式100 L多功能提取罐(天津隆业中药设备有限公司)；Waters 2695高效液相色谱仪及其Waters2996二极管阵列检测器(美国Waters公司)。
黄芩药材(北京本草方源药业有限公司)；黄芩苷对照品(中国食品药品检定研究院，批号110715-201004)；甲醇(色谱纯，美国Fisher公司)；娃哈哈纯净水(杭州娃哈哈集团有限公司)；提取用水为自制高纯水。
, 百拇医药
2 方法
2.1 黄芩饮片的中试提取过程
称取黄芩饮片6 kg置于100 L夹套式多功能提取罐中，加12倍水，提取3次，每次1 h。在提取过程中每隔一定时间在线采集近红外光谱，同时进行HPLC离线检测。
2.2 在线NIR采集光谱
在光程2 mm下，通过光纤附件在线采集提取液吸收光谱，光谱范围为800～2 200 nm，每个样品扫描32次。
光谱采集条件如下：第1次提取过程中，提取液沸腾后每4 min采集光谱1次；第2次提取过程中，提取液沸腾后每5 min采集光谱1次；第3次提取过程中，提取液沸腾后每5 min采集光谱1次。上述过程共收集到39份样品。
2.3 提取液中黄芩苷的HPLC测定方法
, 百拇医药
2.3.1 色谱条件[1] DIKMA Diamonsil C18色谱柱(4.6 mm×250 mm， 5 μm)；流动相甲醇-水-磷酸(47∶53∶0.2)，等度洗脱；柱温30 ℃；检测波长280 nm；流速1.0 mL·min-1；进样10 μL。
2.3.2 对照品溶液的配制 取在60 ℃下减压干燥4 h的黄芩苷对照品适量，精密称定，加甲醇制成每1 mL含104 μg的溶液，即得。
2.3.3 供试品溶液的配制 由于供试品原液浓度较大，需要对原液进行如下稀释：第1次提取煮沸阶段，取0.5 mL样品原液于25 mL量瓶中，加入20%甲醇稀释至刻度，用0.45 μm滤膜滤过，取滤液，即得；第2次提取煮沸阶段，取0.5mL样品原液于25 mL量瓶中，加入20%甲醇稀释至刻度，用0.45 μm滤膜滤过，取滤液，即得；第3次提取煮沸阶段，取2 mL样品原液于25 mL量瓶中，加入20%甲醇稀释至刻度，用0.45 μm滤膜滤过，取滤液，即得。
, http://www.100md.com
2.4 数据处理和软件
采用Kennard-Stone法(KS)划分39个样本集，划分后的校正集和验证集分别为26和13。采用不同的预处理方法，建立全波段偏最小二乘(PLS)模型，以交叉验证均方根(RMSECV)作为评价指标，选出最优预处理方法。采用组合间隔偏最小二乘法(SiPLS)对建模波段进行筛选，建立偏最小二乘模型，评价参数为交叉验证均方根(RMSECV)、校正均方根误差(RMSEC)、预测均方根误差(RMSEP)及其相应决定系数R2。为进一步验证模型可靠性，采用相对误差法对模型进行评价。上述数据处理均在Unscrambler数据分析软件(version9.6，挪威CAMO 软件公司)和MATLAB(version7.0，美国Math Works公司)软件上完成。, http://www.100md.com(李洋 吴志生 史新元 潘晓宁 张乔 乔延江)