近紅外光譜法快速鑒別硫酸亞鐵片

周征，羅淑青，陳仲益

近紅外光譜法快速鑒別硫酸亞鐵片

周征*，羅淑青，陳仲益

(寧波市藥品檢驗所，浙江寧波315040)

目的:利用近紅外光譜技術建立一種快速鑒別不同廠家生產的硫酸亞鐵片的方法。方法:用固體光纖探頭采集了4個生產廠家的98批硫酸亞鐵片的近紅外漫反射光譜，采用化學計量學方法對光譜進行預處理，建立硫酸亞鐵片的一致性檢驗模型，并進行模型驗證。結果:將經一階導數+矢量歸一化法預處理所建立的模型用于識別各廠家生產的硫酸亞鐵片，其準確性和專屬性均良好。結論:所建模型可用于硫酸亞鐵片的快速鑒別，為硫酸亞鐵片的鑒別提供了一條準確、簡單、有效的途徑。

硫酸亞鐵片;近紅外光譜;定性分析;快速鑒別

近紅外光是指介于可見光和中紅外光之間的電磁波，其波長范圍為780～2 500 nm［波數(σ)范圍為12 800～4 000 cm－1］。近紅外光譜分析法具有以下優點:樣品無需預處理、操作簡便快速、可進行高通量檢測、不需消耗化學試劑，且測量過程對環境無污染［1］。近年來，近紅外光譜分析法被廣泛應用于制藥企業原輔料和成品的鑒別，在假劣藥的快速識別與鑒定中備受重視［2-5］。

硫酸亞鐵片是我國基本藥物目錄收載品種之一，屬礦物類非處方藥，適用于各種原因(如慢性失血、營養不良、妊娠或兒童發育期等)引起的缺鐵性貧血治療，目前國內共有4個廠家生產?！吨腥A人民共和國藥典》2010年版中硫酸亞鐵片的鑒別采用的是以化學方法鑒別亞鐵鹽和硫酸鹽，本文采用近紅外光譜與化學計量學相結合的方法，建立了硫酸亞鐵片的近紅外光譜識別模型，快速實現了對4個生產廠家的硫酸亞鐵片的鑒別分析，判斷其是否為特定企業的產品。

1 儀器與試藥

Matrix-F型傅里葉變換近紅外光譜儀(德國Bruker公司)，配有固體光纖探頭，TE-InGaAs檢測器和OPUS5.0光譜工作站。

硫酸亞鐵片樣品來自國內4個生產廠家，共98批(見表1)。

表1 硫酸亞鐵片樣品來源Table 1The source of ferrous sulfate tablets samples

2 方法

用銼刀磨去硫酸亞鐵片外的糖衣，并用砂紙打磨成光滑平面，以光纖探頭直接進行掃描，以儀器內置背景為參比，掃描σ范圍為4 000～12 000 cm－1，采樣分辨率為8 cm－1，掃描次數為32次，每批樣品隨機抽取3片，每片按上述儀器參數測定1次，獲得原始光譜圖。

3 結果與討論

3.1 近紅外光譜法測定樣品的結果

4個生產廠家的硫酸亞鐵片的近紅外光譜圖如圖1所示。由圖1可見，各廠家的硫酸亞鐵片的近紅外光譜圖相似度較高，難以直接進行識別和分類分析。因此，必須采用合理的化學計量學方法對原始圖譜進行數學處理，建立相應的模型。

圖1 不同廠家的硫酸亞鐵片的近紅外圖譜Figure 1The near-infrared spectrum of ferrous sulfate tablets produced by different manufacturers

3.2 模型的建立

3.2.1 光譜預處理方法的選擇本文采用的近紅外光譜分析并非直接測定法，而是先選定訓練集樣品，再以合理的化學計量學方法建立可反映樣品光譜數據與樣品性質或組成間關系的校正模型，進而預測未知樣品的組成或性質。因此，訓練集樣品的組成和性質、數據準確性，以及所選化學計量學方法是否合理，均將影響未知樣品最終分析結果。在采集樣品光譜過程中，由于受儀器狀態、樣品狀態(如背景噪聲)及測量環境(如溫度和濕度等)因素的影響，近紅外光譜往往會包含一些與待測樣品性質、組成及含量無關的干擾信息，需選用合理的預處理方法消除干擾。隨機挑選4個生產廠家的硫酸亞鐵片原始光譜，每家2批，分別采用矢量歸一化(VN)法、一階導數+矢量歸一化(1FD+ VN)法和二階導數+矢量歸一化(2FD+VN)法，選擇“平滑處理設置參數13”進行預處理，結果見圖2。

結果表明:VN法可較好地消除物質粒徑不均勻對光譜的影響，而導數光譜能夠消除基線漂移，提高重疊峰的分辨率。與1FD+VN法相比，2FD+VN法預處理所得的光譜峰雖更尖銳，但背景噪聲干擾更大，故選擇1FD+VN法對樣品光譜進行預處理，既消除了基線漂移，降低了背景及噪聲干擾，又增加了重疊峰的分辨率，使樣品近紅外光譜的特征信息更加突出。

圖2 預處理后的硫酸亞鐵片樣品近紅外圖譜Figure 2The pre-processed near-infrared spectrum of ferrous sulfate tablets samples

3.2.2 建立一致性模型進行篩查一致性模型是通過測試近紅外光譜偏差是否在限定范圍內以達到對特定產品進行質量控制的一種手段［6］。該法可顯著區別來自各生產廠家的樣本，避免了不同生產工藝和不同輔料等因素帶來的影響，快速、準確、穩定、靶向性強，適用于藥品的快檢工作。參與建模的光譜應具有代表性，即能代表該組(如同一廠家生產的同一品種)或該類(如所有廠家生產的同一品種)藥品的情況。建模的專屬性與建模樣品的代表性密切相關，對于同一品種的樣品，不同廠家的生產工藝及輔料差異均會造成光譜的細微變化。本研究中獲取原始光譜時，由于不同廠家生產的硫酸亞鐵片的糖衣顏色及厚度各異，為消除糖衣對建模和模型使用的影響，須去除糖衣方可測定。用銼刀將表層糖衣磨掉，所磨掉的糖衣面積應大于光纖光斑的大小，測定表面不能有紋路，必須平整且均勻。

一致性指數(conformity index，CI)為一致性模型的建立和應用中涉及到的一個重要參數，其計算公式為:

其中，Asample，i為某個待測光譜在波長點i處的吸光值，ˉAreference，i為所有參考光譜在波長點i處吸光值的平均值，σreference，i為各Areference，i的標準偏差。(Areference，i±σreference，i×CI限度)即為波長點i處的可信區間(confidence band)。

一致性檢驗的原理即:將待測光譜的CI與之前設定的CI限度進行比較，從而判斷待測光譜與參考光譜是否具有一致性。按照“一廠家一品種一規格一模型”的原則，選取某一廠家的原始光譜為參考光譜，其他廠家隨機挑選各2批產品的原始光譜作為驗證光譜進行建模。如取濟南永寧制藥股份有限公司的38批樣品的近紅外圖譜作為參考光譜建立一致性模型，該模型采用全譜處理，即數據處理譜段為4 000～12 000 cm－1。取其他3個廠家生產的樣品各2批對該模型進行驗證。結果表明:CI設定為5時，該模型可合理區分濟南永寧制藥股份有限公司和其他3個廠家生產的硫酸亞鐵片(見圖3A)。同樣，分別以上海黃海制藥有限責任公司、山西同達藥業有限公司和太原市衛星制藥有限公司生產的硫酸亞鐵片的原始光譜作為參考光譜建模，亦能合理區分參考光譜和待測光譜(見圖3B～3D)。

圖3中，橫坐標為某一廠家的參與建模的樣本數，縱坐標為CI。因每個廠家參與建模的樣品數量不同，故尺度各不相同(理論上，對建立近紅外模型而言，參與建庫的樣本數量越多越好)。灰點代表每個廠家參與建模的樣品，黑點代表驗證樣品。黑點與灰點間的離散程度越大，表明驗證光譜與原始光譜區別越大。圖3C和3D中，部分黑點出現在灰點區域中，原因是山西同達藥業有限公司的硫酸亞鐵片是委托太原衛星制藥有限公司生產的，故實際上兩家的產品相同。這也從一個側面反映了“一廠家一品種一規格一模型”的完全可行。

圖3 各廠家生產的硫酸亞鐵樣品的一致性檢驗結果Figure 3The conformity test results of ferrous sulfate tablets samples produced by different manufacturers

［1］陸婉珍，袁洪福，諸小立，等.現代近紅外光譜分析技術［M］.2版.北京:中國石化出版社，2006:10.

［2］李臣貴，胡育筑.近紅外光譜法無損快速鑒別頭孢類原料藥［J］.藥學進展，2011，35(1):36-39.

［3］曾煥俊，韓瑩.近紅外光譜法在伊曲康唑膠囊打假中的應用［J］.今日藥學，2010，20(10):34-36.

［4］胡昌勤，馮艷春.近紅外光譜假藥識別系統的設想及可行性探討［J］.中國藥事，2004，18(4):250.

［5］楊永健，毛丹卓，王小天，等.鹽酸氨溴索片近紅外光譜法的快速識別檢測［J］.中國醫藥工業雜志，2010，41(4):280-283.

［6］張錚，王唯紅，白瑞.近紅外光譜法對三七片一致性檢驗的研究［J］.安徽醫藥，2011，15(6): 689-690.

Rapid Identification for Ferrous Sulfate Tablets by Near-infrared Spectroscopic Method

ZHOU Zheng，LUO Shu-qing，CHEN Zhong-yi
(Ningbo Institute for Drug Control，Ningbo 315040，China)

Objective:To develop a method for the rapid identification of ferrous sulfate tablets produced by different manufacturers through near-infrared spectroscopy technique.Methods:The near-infrared diffuse reflectance spectra of 98 batches of ferrous sulfate tablets produced by different manufacturers were recorded using optic fiber and pre-processed by chemometrics to establish a consistency test model.Then，the model validation was conducted.Results:The established model pre-processed by first derivative and vector normalization had good specificity and accuracy for identifying the ferrous sulfate tablets.Conclusion:The established model can be used to identify ferrous sulfate tablets rapidly.It provides an accurate，simple and effective approach for the identification of ferrous sulfate tablets.

ferrous sulfate tablet;near-infrared spectroscopy;qualitative analysis;rapid identification

O 657.33

B

1001－5094(2012)07－0321－04

［接受日期］2012-03-05

［項目資助］2011年度國家評價性抽驗專項基金(No.86)

*通訊作者:周征，副主任藥師，從事化學藥品檢驗和標準研究工作;

Tel:0574-89075704;E-mail:zhou802z@hotmail.com