黃 潔，周 娜，王苑桃，陳德妙，單 敏

(西安市食品藥品檢驗所，西安 710054)

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氯硝西泮片近紅外光譜定量模型的建立與應(yīng)用

黃 潔，周 娜，王苑桃，陳德妙，單 敏

(西安市食品藥品檢驗所，西安 710054)

目的 對75批氯硝西泮片進(jìn)行快速光譜掃描，建立近紅外光譜定量模型，并用于氯硝西泮片的快速分析。方法 用光纖探頭測定氯硝西泮片的近紅外光譜，對原始光譜進(jìn)行矢量歸一化、二階導(dǎo)數(shù)、最大-最小歸一化處理，通過偏最小二乘法(PLS)建立氯硝西泮片定量模型，優(yōu)選最佳建模譜段，并對建立的最優(yōu)模型的適用性進(jìn)行驗證。結(jié)果 最優(yōu)譜段為6 102～4 597.7cm-1，經(jīng)矢量歸一化處理后光譜信息與各組分含量間的定量校正模型具有較好的預(yù)測能力，驗證集樣品NIR預(yù)測值與紫外測定真實值間的相關(guān)系數(shù)r=0.973 6，預(yù)測均方差(RMSEP)為0.094 6，相對偏差值小于5%。結(jié)論 該模型簡便、準(zhǔn)確，能快速、無損地預(yù)測氯硝西泮片的含量。

氯硝西泮片；近紅外光譜；定量分析

近紅外(NIR)光譜屬于分子光譜，波長范圍為780～2 500nm(12 820～4 000cm-1)，是介于可見光與中紅外光之間的電磁波，主要用于主藥含量較高的藥物制劑及原輔料的定量定性分析[1]。近紅外光譜由于其性質(zhì)穩(wěn)定、分析速度快、穿透力強、測定樣品時無需破壞樣品而被廣泛用于藥品快速檢測，初步篩查真假藥品，為藥品的市場監(jiān)管提供可靠的技術(shù)支撐[2-3]。通過測定物質(zhì)的近紅外光譜，結(jié)合用標(biāo)準(zhǔn)測定方法測得的樣品含量數(shù)值進(jìn)行定量分析，利用偏差最小二乘法建立模型快速預(yù)測未知樣品的含量[4]。

1 儀器與試藥

1.1 儀器MATRIX-F型近紅外光譜儀，光纖探頭(1.5m),OPUS5.0近紅外光譜譜圖處理軟件，Quant2定量分析軟件,均為德國BRUKER公司生產(chǎn)；TU-1901型紫外光譜儀(北京普析通用有限公司)；Mettler-ToledoM105型電子天平(梅特勒-托利多儀器有限公司)。

1.2 試藥 75批氯硝西泮片；氯硝西泮對照品(中國食品藥品檢定研究院，批號130858-200709，質(zhì)量分?jǐn)?shù)99.7%)；硫酸、乙醇(分析純，國藥集團化學(xué)試劑有限公司)。樣品信息見表1。

表1 實驗樣品信息

Tab.1Theinformationofexperimentalsamples

廠家名稱江蘇恩華藥業(yè)股份有限公司湖南洞庭藥業(yè)股份有限公司上海信誼藥廠有限公司濟南永寧制藥股份有限公司福州海王福藥制藥有限公司規(guī)格2mg0.5mg2mg2mg2mg2mg批數(shù)49711521

2 方法與結(jié)果

2.1 實驗方法

2.1.1 紫外分光光度法測定含量 用5mL·L-1的硫酸乙醇溶液溶解氯硝西泮，在307nm波長處測定吸光度，對照品法測定含量[6]。

2.1.2 近紅外光譜法測定含量 采用光纖探頭進(jìn)行測定，選擇氯硝西泮片無刻痕的一面用探頭壓緊，進(jìn)行測定。掃描范圍為12 000～4 000cm-1，分辨率為8cm-1，掃描次數(shù)為64次，每批樣品隨機測定6片，得到6張光譜，取平均光譜作為建模光譜。

2.2 實驗結(jié)果

2.2.1 驗證集與校正集的確定 用75批樣品建立模型，由軟件自動選擇驗證集與校正集，一般情況下1/3作為驗證集，2/3作為校正集。軟件篩選結(jié)果將濃度范圍為0.6%～3.07%的25批作為驗證集，濃度范圍為0.57%～3.08%的50批作為校正集。

2.2.2 光譜預(yù)處理方法選擇 由于原始光譜受到基線漂移、噪聲等影響，光譜的特征性不強。故要對原始圖譜進(jìn)行數(shù)學(xué)處理。近紅外光譜的常用數(shù)據(jù)預(yù)處理方法[7]有矢量歸一化處理、基線校正處理、求導(dǎo)處理、數(shù)據(jù)的平滑處理等。根據(jù)軟件優(yōu)化，選擇矢量歸一化作為光譜預(yù)處理方法。矢量歸一化法[7]先對所選頻率區(qū)的數(shù)據(jù)點Y值計算平均值，用光譜減去這個平均值，光譜的中值為0，計算所有Y值的平方和，再用光譜除以該平方和的平方根，結(jié)果光譜的矢量歸一化值是1。歸零校正就是用光譜減去最小的Y值，使最小Y值變成0。未經(jīng)處理的氯硝西泮片的平均光譜見圖1，經(jīng)矢量歸一化處理后的光譜見圖2。

圖1 原始光譜

Fig.1Theoriginalspectra

圖2 矢量歸一化處理光譜

Fig.2Thespectraprocessedbyvectornormalization

2.2.3 建模譜段的選擇優(yōu)化 由圖1可知，在7 000～6 500cm-1范圍內(nèi)光譜差異較大，考慮為廠家生產(chǎn)及輔料造成的差異。故在選擇建模譜段時剔除該段差異大的譜段。利用OPUS5.0近紅外光譜譜圖處理軟件，自動優(yōu)化選擇的譜段范圍為6 102～4 597.7cm-1。

2.2.4 模型的篩選與確定 將紫外分光光度法作為氯硝西泮片的含量測定方法，其測定結(jié)果作為真值。對模型進(jìn)行外部交叉驗證處理，以RMSEP值與r值作為指標(biāo)對不同處理方法和不同譜段建立的模型進(jìn)行篩選，RMSEP值越小、r值越大，表明該定量模型預(yù)測值與真值越接近，模型的預(yù)測能力越強。綜合考慮各模型驗證集樣品的RMSEP值和r值，發(fā)現(xiàn)模型1的各項參數(shù)比模型2理想，而模型3和模型4的譜段范圍較寬，包含了廠家生產(chǎn)差異及輔料等干擾因素的影響，故確定模型1是最理想的模型。結(jié)合軟件優(yōu)化結(jié)果，根據(jù)譜圖特征選取譜段范圍的4個定量模型，見表2。

表2 氯硝西泮片定量模型

Tab.2ThequantitativemodelsofClonazepamTablets

最初模型譜段范圍預(yù)處理方法驗證集r2/%RMSEP16102～4597.7矢量歸一化97.360.094626102～5446.3二階導(dǎo)數(shù)95.340.096337502.1～4597.7未進(jìn)行數(shù)據(jù)處理95.320.0987411995.7～4597.7最大-最小歸一94.320.0964

2.3 方法學(xué)驗證

2.3.1 重復(fù)性 取福州海王福藥制藥有限公司批號為131024的氯硝西泮片6片，光纖法測定近紅外光譜6次，分別求其平均光譜。利用建立的定量模型預(yù)測氯硝西泮的含量，6片近紅外含量測定值的相對偏差值為0.5%，真實值與預(yù)測值的相對偏差均小于5%，表明該模型的重復(fù)性良好，結(jié)果見表3。

表3NIR定量模型的重復(fù)性

Tab.3ThereproducibilityofNIRquantitativemodel

測定時間UV/%(mg/mg)NIR預(yù)測值/%(mg/mg)絕對偏差(mg/mg)相對偏差/%13.073.1410.0712.3123.073.1350.0652.1233.073.1490.0792.5743.073.1260.0561.8253.073.1610.0912.9663.073.1620.0923.00

2.3.2 準(zhǔn)確性 用該模型預(yù)測25批驗證集樣品的預(yù)測值與紫外分光光度法結(jié)果相比，NIR法測定結(jié)果平均預(yù)測絕對偏差為0.08，相對偏差小于5%。經(jīng)配對t檢驗，P=0.37>0.05。表明近紅外測定結(jié)果與紫外測定結(jié)果無顯著性差異。結(jié)果見表4。

表4 定量模型對25批驗證集氯硝西泮片的預(yù)測結(jié)果

Tab.4 The predictions for 25 batches of Clonazepam Tablets by quantitative model(n=6)

4 討論

本文建立了氯硝西泮片近紅外光譜定量測定模型，在0.57%～3.08%范圍內(nèi)線性關(guān)系良好，具有較好的重復(fù)性，準(zhǔn)確性高。將近紅外預(yù)測結(jié)果與紫外測定結(jié)果相比較，該模型相對偏差值均小于5%，預(yù)測結(jié)果能真實反映氯硝西泮片的含量，應(yīng)用性強。該模型選取了特征性強的譜段，消除了光譜漂移及噪聲的影響，排除了不同廠家在生產(chǎn)過程中由于提取工藝不同、生產(chǎn)工藝不同以及輔料不同造成的差異，可以快速準(zhǔn)確地用于氯硝西泮片的含量測定。

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Establishment and application of Clonazepam Tablets using near infrared spectroscopy quantitative model

HUANGJie，ZHOUNa，WANGYuantao，CHENDemiao，SHANMin

(Xi′anInstituteforFoodandDrugControl，Xi′an710054，China)

ObjectiveToestablishClonazepamTabletsnear-infraredquantitativemodelbyfastspectralscanning75batchesofsamples，andtoanalyzeClonazepamTabletsquickly.MethodsThenearinfraredspectroscopyofClonazepamTabletsweredeterminedbyafiberopticprobe.Theoriginalspectroscopywasdealtwithvectornormalized，secondderivativeandmax-minnormalized.Thepartialleastsquare(PLS)wasappliedtoestablishthequantitativemodel.Thebestmodelingspectralsegmentwasoptimizedandtheapplicabilityfortheestablishmentoftheoptimalmodelwasverificated.ResultsTheoptimalspectralsegmentwas6 102-4 597.7cm-1，Themodelhadagoodperformanceforeachcomponentpredictionbyvectornormalizedbetweenspectralinformationandquantitativecalibrationmodel.Thecorrelationcoefficient(r)betweenNIRpredictedvaluesofvalidationsetsamplesandUVtruevalueswas0.973 6，therootmeansquareerrorofprediction(RMSEP)was0.094 6，andtherelativedeviationwaslessthan5%.ConclusionThemodelissimple，accurate，andcannon-destructivelypredictthecontentofClonazepamTablets.

ClonazepamTablets；NIR；quantitativeanalysis

10.3969/j.issn.1004-2407.2016.06.011

R

A

2016-04-01)