近红外光谱在中药提取浓缩在线检测中的应用

近红外光谱在中药提取浓缩在线检测中的应用

李鑫1 ，孟宪生1※ ，潘英2，韩凌2

（1辽宁中医药大学大连 116600 ；2辽宁华润本溪三药有限公司本溪 117004）

[作者简介］李鑫（1987—），男，汉族，辽宁省沈阳市人，辽宁中医药大学研究生，目前在辽宁华润本溪三药有限公司实习。电话：(0)[1**********]；E-mail：[email protected]

[基金项目] “组分中药配伍研究技术子平台” “十一五”“重大新药创制”科技重大专项。项目编号2010ZX09401-304-105C

[通讯作者] 孟宪生（1964-），男，辽宁中医药大学教授，博士，研究方向：中药质量分析。

摘要

近红外光谱分析技术自20世纪90年代以来发展迅速，该技术在药学领域有着广泛的应用。本文根据近年来国内外文献，概述了近红外光谱技术的特点及应用。提出了利用近红外光谱技术进行中药提取浓缩在线检测的可行性，为近红外技术在中药提取浓缩在线控制上的应用和发展提供了参考依据。随着近红外光谱分析技术及相关理论的发展，及近红外光谱分析技术具有分析速度快、不需试剂、不破坏样品和在线测定的优势等特点，近红外光谱分析技术将在中药领域具有较好的应用前景。 关键词 近红外光谱，提取，浓缩，在线检测，综述。

中图分类号：O657.33 文献标识码：A 文章编号：

1 引言

中药的提取和浓缩是中药企业药品生产的重要过程，药品生产过程中的各种工艺参数的细微变化直接影响产品的质量[1]。

随着我国药物生产过程自动化程度的提高，生产过程中所有组分实时在线检测具有了重要的意义。传统的分析技术通常采用离

线的分析手段，由于分析过程繁琐这就大大的影响了生产效率，并且难以表达出复杂的物理和化学变化过程[2]。如果将近红外光谱仪安装在药品生产线上[3]，直接非破坏性的检测每一步生产过程中各种成分的含量和性质，可以在短时间内得到待测参数，实现生产过程的在线控制[4-5]。

2 近红外光谱简介

近红外光谱(简称NIRS)介于可见光谱区与中红外谱区之间，按美国材料检测协会（ASTM）定义是指波长在780～2526n

m范围内的电磁波，谱区主要是C—H、N—H、O—H等含氢基团的倍频及合频吸收。由于其吸收谱带强度较弱[6] ，且在NIRS区谱峰的重叠严重，数据的处理非常困难[7]，因此，近红外光谱的应用受到了严重的限制。随着计算机技术的普及和化学计

量学的发展，“沉睡”半个世纪的近红外光谱才逐渐被人们“唤醒”。经过计量学方法在解决近红外光谱的信息提取和噪音干扰方面获得的良好效果[8]，使人们更加重视近红外光谱的价值。近红外光谱在各领域中的应用研究也陆续展开，并取得良好的社会效益和经济效益，尤其近几年有关近红外光谱的研究应用文献几乎呈指数增长，使之成为发展最快的分析技术之一，从此近红外光谱技术进入了一个快速发展的新时期。目前已有大量文献介绍了该技术在药学领域的应用，该方法具有非破坏性、不污染环

境、实时在线性、分析速度快、综合评价、分析对象广泛、准确度高等特点。而这些特点使得近红外分析技术特别适宜于药物

的提取和浓缩过程的实时在线检测[9]。

3 近红外光谱技术在中药制药过程中的应用

3.1 近红外光谱广泛应用

目前近红外技术己经广泛的应用于石油化工、农业、医药等领域[10]。在石油化工领域可检测油品的辛烷值、冰点、族组

成、闪点、馏程、凝固点、十六烷值等[11]；在农业领域可以检测农产品的纤维、蛋白质、脂肪、糖、水分含量等[12]；在医药领域可以检测药品生产过程中有效成分的组成和含量[13]。而其中药上的应用是一个典型例子，目前近红外已经广泛应用于中药的药物原料药分析、包装材料分析、辅料识别、成药鉴别、天然药物鉴别、药物混合过程监控等方面，显示了广泛的应用前景

和优越性。本文主要就其中药提取浓缩在线检测中的研究进展做一介绍。

3.2 中药提取过程中在线检测应用

提取过程是中药生产过程中非常重要的一个环节。根据提取溶剂分类主要有水提、醇提等，根据提取方法分类有静态提

取、动态提取、连续逆流、渗漉、超声、微波辅助提取等多种提取方式。由于中药的复杂性以及产地间的差异性等原因，无论

选取何种溶剂何种提取方式，提取物之间的重复性均不理想。将近红外在线检测技术应用于中药提取过程，可以实时检测提取

液中目标成分的变化，进而判断提取时间以及提取次数等，既可保证产品质量，又可以避免能源浪费，降低生产成本。杨辉华[14]等以吉林敖东延边药业股份有限公司生产车间为例，设计并且实现了一套中药生产提取过程中在线组分含量分析与智能检测系

统，针对安神补脑液与血府透瘀口服液，实现了中药提取过程中药液的主要成分或指标性成分含量的实时在线检测。从而对中

药提取工艺可行与否做出快速诊断，为生产过程提供实时反馈信息。杨男林[15]等用黄连提取物为具体实施例，用HPLC分析的测定值作为参比，用偏最小二乘法建立了近红外光谱的校正模型，并成功地用于预测黄连生物碱通过大孔树脂纯化的洗脱曲线。此方法简单、快速，并且可同时检测洗脱物中盐酸巴马亭、盐酸药根碱、盐酸小蘖碱和黄连总生物碱的浓度，预测准确度满足

工业生产过程分析要求，为提升中药质量分析水平提供了新的方法。陈雪英[16]等用赤芍提取物为具体实施例，采用偏最小二乘法建立了赤芍提取过程中芍药苷含量的定量模型，将近红外光谱技术应用于赤芍提取过程中芍药苷含量的快速检测，为实现中

药提取过程的质量分析快速检测提供了依据。白雁[17]等利用近红外光谱法快速测定连翘提取物中连翘苷含量。通过HPLC法测定各样品中连翘苷含量，结合偏最小二乘法建立了连翘苷含量的定量校正模型。结果表明该方法快速、简便、无损。结果准确

可靠，为连翘提取物质量的快速评价和在线检测提供了参考和依据。如上所述将近红外检测技术应用于中药提取过程可以优化

提取时间及提取次数，减少提取物中杂质的含量，提高提取物质量并能降低生产成本。

3.3 中药浓缩过程中在线检测应用

中药的浓缩过程主要用于挥发水分或溶剂，可以通过检测水分（溶剂）或目标成分浓度、密度、固含量等进行控制，从

而对浓缩过程终点做出即时判断。传统的分析方法一般采用离线的分析手段，通常要经过复杂的样品前处理环节，需要将药液

从浓缩罐取出带到实验室进行HPLC、GC等分析，分析时间长，无法对中药浓缩过程进行实时在线分析，更谈不上及时的控制，这是目前导致我国中药产品质量的稳定性和均一性较低，阻碍中药国际化与现代化进程的主要原因之一。胡浩武[18]等以六味地黄丸生产过程中的浓缩过程为实施例，结合偏最小二乘法分别建立了含量和密度的校正模型，并对在线过程中的预测集样品进

行了含量预测来验证所建模型。结果发现该技术用于浓缩六味地黄丸浓缩液比重及马钱苷、丹皮酚的含量分析，具有快速、直

接、多成分同时测定，并能实现实时在线分析的特点。蔡绍松[19]等利用偏最小二乘回归法对浓缩溶液密度和黄芪甲苷两个参数进行回归、建模。对浓缩过程中溶液的物理指标密度进行在线检测，有效地对整个浓缩过程进行监控，实现浓缩过程的全自动

控制。翟海斌[20]等以红参提取液的浓缩过程为具体实施例，用标准正态变量法建立近红外光谱与浓度之间的校正模型，该模型能够实时检测红参提取液浓缩过程中浓缩液中的乙醇和人参总皂苷的浓度，在线反映了浓缩过程的实时动态，为中药制药过程

的质量控制提供了新方法。如上所述将近红外检测技术应用于中药浓缩过程中可以快速、直接的测定中药的浓度、密度、固含

量等指标，提高浓缩过程中药物质量。

4 结束语

我国在近红外光谱技术领域的研究起步较晚，研究与应用水平相对落后，只有国内少数几个单位在从事该领域的研究。

研究的广度和深度都很不够，因此，我国中药生产企业和科研机构应加强合作，紧跟国际前沿，积极开展近红外光谱技术在制

药上的基础研究与仪器设备的研制。建立完善可靠的近红外药物分析方法和质量控制标准。以降低生产费用、提高产品的合格

率，增强我国企业的国际竞争力。希望能够早日实现中药制药过程质控参数的在线检测和快速分析。

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899．

Application of Near Infrared Spectroscopy to On-line Detection of Chinese

Medicine Extraction and Condensation

Li Xin1, Meng Xian-Sheng1※ , Pan Ying2, Han Ling2

（1Liaoning University of Traditional Chinese Medicine,116600 ,P.R.China

；2Liaoning CR Benxi Three Pharmaceutical co., LTD. ,117004 ,P.R.China）

Abstract

Near Infrared Spectroscopy has developed rapidly since the

1990s ， and this technology has a wide range of applications in the field of pharmacy. According to the literature between domestic and

overseas in recent years.This article provides an overview of the

characteristics and applications of near-infrared spectroscopy

technology, and presents the feasibility of On-line Detection of Chinese Medicine Extraction and Condensation, provides a reference for

concentrated application and development of on-line control of the

near-infrared technology in traditional Chinese Medicine Extraction and Condensation .With the development of near-infrared technology and theory, and near-infrared technology has the characteristics of fast、without determination reagent、non-destructive and detection online．This

technology has good application prospects in the field of traditional Chinese medicine.

Key words Near Infrared Spectroscopy，Extraction ，Condensation，

On-line Detection， Review．