差示掃描量熱法對芝麻酚純度標準物質的定值*

郭永輝 周浩輝 徐維盛 龔寧波 呂 揚

（北京協和醫學院，中國醫學科學院藥物研究所，北京 100050）

差示掃描量熱法對芝麻酚純度標準物質的定值*

郭永輝 周浩輝 徐維盛 龔寧波 呂 揚

（北京協和醫學院，中國醫學科學院藥物研究所，北京 100050）

建立了采用差示掃描量熱法對芝麻酚純度標準物質的定值及不確定度評價的數學模型、有效檢測技術和分析方法。采用差示掃描量熱法測量芝麻酚樣品純度的實驗條件為升溫速率3.0 K／min，稱樣量3.4～4.7 mg，爐內氣體為靜態空氣。對通過均勻性檢驗和長期穩定性考察的芝麻酚純度標準物質進行定值和不確定度評價，同時采用高效液相色譜法進行實驗結果驗證。芝麻酚在3.4～4.7 mg范圍內與峰面積呈線性關系（r2=0.999 2，n=6）；方法精密度為0.89%(n=6)；采用差示掃描量熱法及建立的數學模型對芝麻酚純度標準物質定值及不確定度評價結果為99.46%±0.09%（k=2，P=0.95）。HPLC法測定純度平均值為99.53%。建立的差示掃描量熱法檢測技術可實現對芝麻酚純度標準物質的定值及不確定度評價，該檢測分析方法具有簡便、快速、準確的特點。

芝麻酚 純度標準物質 差示掃描量熱法 定值及不確定度評價 HPLC

芝麻酚是中藥材黑芝麻中的主要有效成分之一，又名3,4-亞甲二氧基苯酚，是芝麻油的重要香氣成分和品質穩定劑。芝麻酚具有非常強的抗氧化能力，常用于食品、醫藥的抗氧化劑，同時它更是合成抗高血壓藥物、心血管藥物的重要起始原料，也是農藥胡椒基丁基醚的原料[1,2]。目前芝麻酚在國際上非常緊俏，尤其是藥物合成領域的需求量很大。研究芝麻酚純度標準物質對于我國藥物質量控制具有重要的科學意義。

依據我國標準物質研制的技術規范管理要求和定值的一般原則及統計方法[3,4]，筆者基于差示掃描量熱法（DSC）建立了芝麻酚高純度標準物質定值檢測分析方法和不確定度評價數學模型，為研制國家有證標準物質提供了有效檢測技術和分析方法。差示掃描量熱法測量物質純度是依據物質的熔點因雜質成分存在而下降的基本原理。其樣品中的雜質成分含量越多，其熔點值下降越大。只有當物質化學純度中的雜質成分摩爾分數小于2%時，物質熔點的下降與雜質含量的關系可用Van’t Hoff方程表示，即建立不確定度評價數學模型為：

式中：T0——理想中的純物質熔點值（凝固點），K；

Tm——物質的真實熔點值（凝固點），K；

R——氣體常數，即8.314 J／（K·mol）；

x——純物質的摩爾分數；

ΔH——物質的摩爾熔融焓變值，J／mol；

T0-Tm——物質純度值因各種雜質成分存在而導致的熔點下降量。

目前文獻報道芝麻酚純度測定的方法僅限于高效液相色譜法[5,6]，而差示掃描量熱法在純度測定中已經開始廣泛應用[7-10]。利用建立的DSC檢測芝麻酚純度分析方法，實現對芝麻酚純度標準物質的均勻性檢驗和穩定性考察，完成對芝麻酚純度標準物質的純度定值和不確定度評價。利用高效液相色譜法對芝麻酚純度標準物質的純度進行了不同原理檢測方法的結果驗證。結果表明筆者建立的差示掃描量熱法測定芝麻酚純度標準物質的檢測分析方法具有簡便、快速、準確等優點。

1 實驗部分

1.1 主要儀器與試劑

差示掃描量熱儀：DSC-1型，標準40 μL 鋁坩堝，瑞士Mettler Toledo公司；

電子天平：XS105型，感量0.01 mg，瑞士Mettler Toledo公司；

高效液相色譜儀：1200型，配有DAD檢測器，Agilent Chemstation色譜工作站，美國Agilent 公司；

甲醇：HPLC級，美國Thermo Fisher Scientific有限公司；

純凈水：杭州娃哈哈集團有限公司；

一級銦標準物質：GBW13202，熔 點(429.75±0.01) K；

芝麻酚純度標準物質：中國醫學科學院藥物研究所。

1.2 實驗條件

(1)差示掃描量熱法

精密稱取芝麻酚純度標準物質樣品適量，置于40 μL的標準鋁坩堝中，壓蓋，放置于差示掃描量熱儀中，采用空的40 μL標準鋁坩堝作為參比。實驗條件：升溫速率3.0 K／min，稱樣量為3.4～4.7 mg，爐內氣體為靜態空氣。記錄DSC熱流值變化曲線，采用Mettler Toledo公司的STARe分析軟件計算其純度。圖1為芝麻酚純度標準物質DSC檢測圖譜。

圖1 芝麻酚純度標準物質DSC檢測圖譜

(2)高效液相色譜法

根據文獻報道的高效液相色譜條件[5,6]經優化后進行芝麻酚純度測定。采用Agilent Eclipse XDB C18(150 mm×4.6 mm, 5 μm)色譜柱；流動相：甲醇-水（40∶60）；檢測波長：295 nm；流速：1.0 mL／min；柱溫：45℃；進樣量：10 μL。記錄色譜圖及峰面積，利用峰面積歸一化法進行純度測定。

2 DSC方法學驗證

2.1 線性方程與線性范圍

分別精密稱取6份3.4～4.7 mg之間不同質量的芝麻酚純度標準物質，按1.2(1)條件進樣測定，記錄熱流值變化曲線及峰面積。以樣品的質量X（mg）為橫坐標，吸熱峰面積Y為縱坐標繪制標準曲線。試驗結果表明，芝麻酚的質量在3.4～4.7 mg內與峰面積呈良好的線性關系，回歸方程為Y=115.074 7X+51.518 2，r2=0.999 2（n=6）。

2.2 方法的精密度

分別精密稱取6份4.25 mg左右的芝麻酚純度標準物質，按1.2(1)條件每份測定1次。6份芝麻酚峰面積測定結果的相對標準偏差為0.89%，表明方法的精密度良好。

3 標準物質的均勻性、穩定性驗證與定值

3.1 均勻性檢驗

從500個已經分裝成最小包裝單元（瓶）中，隨機抽取j（15）瓶樣品，按1.2(1)條件采用DSC法進行均勻性檢驗。在重復性條件下對每瓶進行i（3）次獨立檢測，共獲得Xij（45）個數據；采用單因素方差分析對均勻性檢驗數據進行統計分析。計算每瓶在重復性條件下獲得的3個數據的平方和，獲得組內平方和數據。計算每一瓶i（3）個數據的平均值，共獲得j（15）個平均值，以j個平均值作為一組數據，計算j（15）個數據的平方和，獲得組間平方和數據。計算組內和組間各自相應的均方差（MS），并用組間均方差除以組內均方差計算得統計量F值。計算各自的自由度N1（組間）和N2（組內），確定顯著性水平α。查F分布表中相應N1、N2、α所對應的F臨界值，并與計算獲得的統計量F進行比較，若統計量F小于臨界值F，則瓶與瓶之間樣品非均勻引入的離散性與測量方法引入的離散性相比，可以忽略不計，認為樣品均勻；反之樣品不均勻。

芝麻酚純度標準物質均勻性檢驗結果見表1，方差分析結果見表2。經上述方法分析，得到F值為1.75，查F檢驗臨界值表知：F0.05(14,30)= 2.04，即，F＜F0.05(14,30)。結果表明，芝麻酚純度標準物質的純度具有良好的均勻性。

表1 芝麻酚純度標準物質均勻性檢驗結果

表2 芝麻酚純度標準物質均勻性檢驗方差分析結果

3.2 穩定性考察

對均勻性檢驗合格的樣品采用DSC法，在12月內按“先密后疏”的原則對標準物質進行穩定性考察，每個時間點隨機取樣6瓶，每瓶取樣1次，按1.2(1)條件進行檢驗，以樣品純度為指標考察樣品穩定性。按照《國際標準化組織標準物質指南35》[2]規定，以X代表時間，以Y代表標準物質的特性量值（芝麻酚的純度），擬合成一條直線，獲得直線方程為Y= -0.000 002X+0.994 524，則斜率為：

自由度為n-2=6-2=4，P=0.95（95%置信區間）的t因子等于2.7 7 6。由于故斜率是不顯著的，因而未觀察到不穩定性。因此包裝后的芝麻酚純度標準物質在12月內穩定性良好，穩定性考察數據見表3。

表3 芝麻酚純度標準物質穩定性考察檢測結果

3.3 芝麻酚純度標準物質DSC法定值

(1)定值測定

隨機抽取通過均勻性檢驗及穩定性考察的芝麻酚純度標準物質樣品10瓶，按1.2(1)條件進樣測定，計算其純度。檢測結果見表4。

表4 芝麻酚純度標準物質的DSC純度檢測結果

(2)可疑值剔除—格拉布斯（Grubbs）檢驗

采用格拉布斯檢驗對得到的10組芝麻酚純度標準物質的純度值進行可疑值剔除，得到的純度值經計算得G=1.967。查格拉布斯臨界值表可知：G0.95(10)=2.176。因G＜G0.95(10)，故10組數據中無可疑值存在。

(3)標準值確定

通過格拉布斯（Grubbs）檢驗的10組純度值的平均值即為標準值。由表4的定值數據確定芝麻酚純度標準物質純度的標準值為99.46%。

(4)不確定度評定

標準值的不確定度由3部分組成：（1）通過測量數據的標準偏差、測量次數及所要求的置信水平按統計方法計算；（2）通過對測量影響因素的分析，估計出其大?。唬?）物質不均勻性和物質在有效期內的變動性所引起的不確定度。由于該芝麻酚純度標準物質已通過均勻性檢驗及長期穩定性考察，因此由物質不均勻性和物質在有效期內的變動性所引起的不確定度可忽略不計。根據JJF 1059-1999[11]及建立的數學模型，不確定度評定結果見表5。

表5 芝麻酚純度標準物質不確定度評定結果

合成不確定度u為：

擴展不確定度U=ku，k取2，計算擴展不確定度為U=0.000 400 3×2=0.000 800 6，P=0.95。則芝麻酚純度標準物質純度定值結果及不確定度表示為：99.46%±0.09%（k=2，P=0.95）。

4 高效液相色譜法方法學驗證

4.1 線性方程與線性范圍

精密稱取芝麻酚純度標準物質樣品24.98 mg，置于25 mL容量瓶中，用流動相溶解并定容至刻度，配制成濃度為999.2 μg／mL儲備液。分別精密吸取0.1、0.5、1.0、2.5、5.0、8.0 mL至10 mL容量瓶中，用流動相稀釋至刻度，獲得10.0、50.0、99.9、249.8、499.6、799.4 μg／mL 6種濃度溶液。按1.2(2)色譜條件進樣測定。以芝麻酚濃度X（μg／mL）為橫坐標，峰面積Y為縱坐標繪制標準曲線。實驗結果表明，芝麻酚純度標準物質溶液濃度在10.0～799.4 μg／mL內與峰面積呈良好的線性關系，回歸方程為：Y=15.871X+56.088，r2=0.999 8(n=6)。

4.2 儀器精密度

精密稱取1份12.5 mg的芝麻酚純度標準物質，置于25 mL容量瓶中，使用流動相定容，按1.2(2)條件進行測定。重復測定6次芝麻酚純度標準物質峰面積的相對標準偏差為0.16%，表明儀器精密度良好。

4.3 方法精密度

精密稱取6份芝麻酚純度標準物質12.5 mg，置于25 mL容量瓶中，用流動相溶解并定容至刻度，按1.2(2)項下色譜條件進行測定。實驗結果表明，測定的6份芝麻酚峰面積的相對標準偏差為0.76%，表明方法精密度良好。

4.4 高效液相色譜法純度驗證

按1.2(2)色譜條件對3份芝麻酚純度標準物質進行了化學純度測定。精密稱取約12.5 mg芝麻酚純度標準物質，置于25 mL容量瓶中，用流動相溶解并定容至刻度。每份樣品測定3次，利用峰面積歸一化法計算純度值。芝麻酚純度標準物質高效液相色譜法的定值檢測結果見表6。

表6 芝麻酚純度標準物質的HPLC純度檢測結果

5 結論

采用差示掃描量熱法對芝麻酚純度標準物質進行定值，對定值結果的不確定度進行了評定，并用高效液相色譜法進行結果驗證，兩種方法測定結果一致。實驗結果表明，研制的芝麻酚純度標準物質為高純度化學物質。該物質已于2011年5月成功申報為國家一級化學成分純度標準物質（GBW09538）。

差示掃描量熱法具有樣品用量少、樣品前處理簡單、操作快速、不使用溶劑，檢測結果準確度高、重現性好等優點。采用差示掃描量熱法測定芝麻酚化學純度的檢測方法具有科學性和應用性，為高純度化學物質的純度檢測提供了一種新的檢測技術和分析方法。

鑒于目前用于化學純度的檢測分析方法較為有限，由多種不同原理檢測技術對結果驗證是分析測量的一種趨勢，新技術、新方法的研究和應用將有助于推動科學技術的不斷進步和發展。

[1] 國家藥典委員會. 中華人民共和國藥典一部[M].北京：中國醫藥科技出版社，2010：323.

[2] 劉雅茹, 馮雪松, 劉俊亭, 等.芝麻酚的合成方法改進[J].解放軍藥學學報, 2006,22(2)：140-142.

[3] JJF 1006-1994 一級標準物質技術規范[S].

[4] CNAS-GL29 標準物質/標準樣品定值的一般原則和統計方法[S].

[5] 黃紀念, 宋國輝, 孫強, 等. HPLC測定芝麻油中木脂素類化合物含量研究[J].中國糧油學報, 2011.01：29-32.

[6] 李丹丹, 曾曉雄. 高效液相色譜法測定芝麻油中木酚素的含量[J].湖北農業科學, 2011,50(4)：821-824.

[7] 郭永輝, 楊德智, 龔寧波, 等. 采用差示掃描量熱技術建立苦參堿純度測定新分析方法[J].河北醫藥, 2010,32(24)：3 438-3 440.

[8] Mathkar S, Kumar S, Bystol A, et al. The use of differential scanning calorimetry for the purity verification of pharmaceutical reference standards[J]. Journal of Pharmaceutical and Biomedical Analysis,2009, 49： 627-631.

[9] Giron D, Goldbronn C. Place of DSC purity analysis in pharmaceutical development[J]. Journal of Thermal Analysis,1995, 44： 217-251.

[10] 魏莉萍, 林景雪, 馬月琴, 等. 差示掃描量熱法測量純度的不確定度分析[J].化學分析計量, 2001, 10(4)： 4-6.

[11] JJF 1059-1999 測量不確定度評定與表示[S].

DEFINING VALUE OF SESAMOL PURITY REFERENCE MATERIALS BY DIFFERENTIAL SCANNING CALORIMETRY

Guo Yonghui， Zhou Haohui， Xu Weisheng， Gong Ningbo， Lü Yang
(Peking Union Medical College, Institute of Materia Medica & Chinese Academy of Medical Sciences, Beijing 10050, China)

The analytical method and mathematical model for purity and uncertainty evaluation of sesamol purity reference materials were established. The purity of the substance was measured by the DSC. The experimental conditions were listed below：the heating rate at 3.0 K／min, the sample weight was 3.4-4.7 mg, furnace gas as a static air. The purity and uncertainty value of sesamol was determined, which through the uniformity test and long-term stability inspection. The purity value results were verified by HPLC method. The calibration curves showed good linearity (r2=0.9992,n=6) within tested mass ranges of sesamol (3.4-4.7 mg). The RSD was 0.89%(n=6). The purity value of sesamol purity reference materials determined by DSC was 99.46%±0.09%(k=2，P=0.95), and 99.53% by HPLC. The differential scanning calorimetry method developed in this study was validated to be simple, rapid, accurate, reliable, and was successfully applied to the purity and uncertainty evaluation of sesamol purity reference materials.

sesamol, purity reference materials， DSC， purity value and uncertainty evaluation， HPLC

*科技部科技基礎性工作專項重點項目(2007FY130100)；重大新藥創制“十一五”規劃項目(2009ZX09501-021)；衛生行業科研專項(200902008-02)

2011-08-17