用于中药纯化过程的近红外光谱分析新方法

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摘 要：目前，在中草药的提炼过程中，我国普遍采用的是大孔吸附树脂的过程，并通过一定的技术检测手段进行处理。近些年来提出的光纤近红外透射光谱是一种新的方式和方法，这种方法是通过红外线照射提取微量元素的，比如黄连提取的过程是利用hplc分析测试仪来测定的。本文从中药纯化过程入手，重点阐述了红外光谱的分析方式和方法，对总生物碱的浓度配比和精度方面提供了最新的数据，供医学工作参考。

关键词：过程分析化学；近红外透射光谱；偏最小二乘算法；中药分析

过程分析化学是近些年来新兴的学科类型，它站在学科的前沿多我国的化学学科做出了表率，促进了化学的进步。在过程分析化学的实施过程中，将化学理论和实际的生产过程有机的结合，并重点提升了当前的工艺分析方法，解决了过程中质量检测的问题。由于我国的中药产品稳定性较低，因此在其制造的过程中，需要重点做好红外线的检测工作，对各种参数合理的控制。近红外光谱技术是一种重要的分析技术，它集各种技术的优点于一体，对中草药的各种元素的提炼都达到了炉火纯青的地步，同时，对于中药制药的过程进行分析，能够得出具有分析价值的数据。

1 原理和方法

红外光谱技术可以产生在光谱区和中红外光谱区之间，以电磁波的形式出现，光谱的信息通过分子进行传播，信息分析通过倍频和振动的形式吸收利用，这里面含有的化学信息量很大，而在一般的近红外光谱技测试过程中，首先需要测算好已有的化学信息，并运用校正模型进行多元校正。然后采用校正模型处理后的样品，进行化学元素的分析和处理，也就是说，利用已有的信息快速核实未知的样品的组成，或是利用合适的方法处理相关的光谱数据等。

在我国，常见的校正方法有多元线性回归法和主成分回归法等，这些不同的方法可以建立不同的校正模型，适用于不同的场合。采用pls计算法进行计算的模型结构要比其他的方法运算速度快，而且精度更好，因此，文中提及的方法主要是这种方法。在校正模型方式选择上，普遍采用内部交叉方差的形式，对于模型质量和未知的样表设计结果，需要核实其误差，进行处理。

2 实验

2.1 实验设备与试剂

近红外光谱仪是一种新兴的设备，它随机附带光程，采用渗透式的探头，通常在半导体冷却的过程中，会进行信息的采集和处理工作。一般来说，玻璃层析柱是由大型的工厂生产的，可以对当前的药品等进行测试，而比如小盐酸等化学药品则需要到正规的生物制药部门核实去例子，作为分析的原材料。

2.2 样品制备

采用中药工业进行大孔吸附树脂的过程需要按照一定的顺序进行，在使用之前，首先将大孔的树脂用一定浓度的乙醇浸泡24个小时，目的是为了使其能够充分的吸收水分，溶胀起来，然后采用润湿法进行装柱处理，用较大的氢氧化钠水溶液浸泡，清理干净杂质，在这个过程中，要保证水流的顺畅，冲掉杂质的同时，保留一定的盐酸和氢氧化钠含量。

正如实验中所说，原料需要提取后方可使用，拿黄连的提取过程来说，首先要使用浸膏粉溶解黄连，通过过滤器杂质之后，将溶液快速的注入到大孔的色谱柱中，进行加水处理和漂洗，以此来去掉更多的杂质。如果杂质很难被清除掉，那么在清洗之后，需要用乙醇溶液进行洗脱，并收集黄连生物碱溶解在杂质中。然后用百分之五十的乙醇含量水溶液洗脱，收集部分的黄连生物碱。

在预备实验中已经验证含量为50%的乙醇可将95%以上的黄连生物碱洗脱出来。收集的黄连生物碱洗脱液浓度很高，需稀释过滤后进行HPLC 分析。此时大孔树脂上仍然吸附有极性很弱的杂质，应进行再生处理。用20 倍柱床体积（ 约1000 mL） 的95%的乙醇水溶液进行清洗（ 该95%乙醇清洗液减压浓缩回收后，可以再次用于对柱床的再生处理） ，然后用大量水漂洗至无乙醇味道止。再生后的树脂可用于下一次纯化操作。

本文进行了4 次纯化实验，前3 次获得样品29 个，作为建立NIR 分析模型的校正集，第4 次获得的11 个样品作预测集。 黄连生物碱的洗脱曲线和洗脱剂梯度变化曲线。由于仅收集到盐酸小檗碱、盐酸巴马亭和盐酸药根碱对照品，故只对这三个生物碱进行了定量。在预备实验和前期研究中我们发现，盐酸小檗碱、盐酸巴马亭和盐酸药根碱三者的总和近似等于用比色法所测的总生物碱量，因此这里以它们三者的和表示总生物碱的浓度。

2.3 HPLC 分析

用RP-HPLC 方法对校正集和预测集的层析流出物里的黄连生物碱浓度进行分析，采用等强度溶剂系统洗脱，紫外检测。在25 min 内，黄连6 个主要生物碱获得了良好的分离。HPLC 方法测定盐酸小檗碱、盐酸巴马亭和盐酸药根碱的重现性变异系数分别为2.52%，2.44%和3.37%（ n= 5） 。

2.4 获取NIR 光谱

扫描光谱时在检测池中浸入NIR 光谱仪自带的光纤透射式探头，光纤长2 m，待溶液稳定并无气泡后进行扫描，以空气为参比。测试条件：扫描次数32 次，分辨率8 cm- 1，扫光谱范围为11000～ 4000 cm- 1。光谱信号经13 点平滑后，优化光谱预处理方法和用于建模的波段，用PLS 法建立校正模型。对校正集，采用留一法进行内部交叉验证，然后用所建立的模型来预测未知样品集。

3 结果与讨论

3.1 建模谱段的选择

水含有OH 基，极性很强，在近红外谱区的1440 nm（ 6944 cm- 1） ，1940 nm （ 5155 cm- 1） 附近有很强的合频与倍频吸收谱带，而其它各种物质分子的倍频与合频吸收相对较弱，因此对水溶液物质体系进行近红外吸收光谱分析时，应尽可能减少来自溶剂吸收的干扰，所以一般采用厚度较薄的样品池和较高浓度的溶液。本文中采用了光程仅为2 mm 探头，有效地降低了水的干扰吸收。随着水的两个强吸收带依次纳入PLS 建模谱段，模型的精度没有提高，RMSECV 随着光谱数据点数的增加而升高。可见，对水溶液体系进行NIR 分析时，合理去除水在1440 nm （ 6944 cm- 1） 与1940 nm（ 5155 cm- 1） 的两个强吸收峰，可显著提高模型的精度。光谱范围选得过宽，将包含大量的冗余信息，对RMSECV 具有负贡献效应。

3.2 光谱预处理方法的选择

为去除NIRS 信号中的基线飘移与光散射等各种干扰和噪声，充分提取NIRS 包含的有效特征信息，提高校正模型的预测精度，本文比较研究了各种光谱预处理方法对所得模型的RMSECV 的影响，可见，对原始光谱进行一阶微分处理，可有效净化图谱信息，找出光谱中被较强背景吸收所覆盖的特征光谱带的准确峰值范围，进一步将一阶微分处理和直线相减法。

4 结语

总而言之，在黄连的提取过程中，需要运用光线投射光谱技术，这种利用大孔吸附树脂纯化的过程是近几年新兴的一种方法。这种方法一经投入，立即受到广大医学工作这的欢迎，并大量的推广到各种中草药的提取过程中，整个过程只需要一分钟就可以完成，使用方便，逐渐成为近些年来提高中药治疗水平的新方法和新途径。

参考文献

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[2] 侯世祥，朱浩，孙毅毅，毛声俊. 影响大孔吸附树脂吸附纯化黄连提取液因素的初步考察[J]. 中国中药杂志. 2000（11）

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