近红外漫反射光谱法测定头孢克肟颗粒含量*

王海波，邓鸣，朱健萍，朱荣，陈宁周，朱斌

(广西食品药品检验所，南宁 530021)

近红外漫反射光谱法测定头孢克肟颗粒含量*

王海波，邓鸣，朱健萍，朱荣，陈宁周，朱斌

(广西食品药品检验所，南宁 530021)

目的 建立测定头孢克肟颗粒含量的近红外光谱(NIR)快速分析法。方法以全国不同企业生产的头孢克肟颗粒为分析对象,用光纤探头测定近红外漫反射光谱;定量模型的预处理方法为一阶导数与矢量归一化,波数范围为4 597.5～6 101.7 cm-1,采用偏最小二乘回归算法(PLS)。结果定量分析模型由77个样品经内部交叉验证,30个样品用于外部验证,浓度范围为2.4%～5.2%,相关系数为0.970 7,交叉验证均方差(RMSECV)为0.142%,相对标准偏差＜5%。结论该方法快速、简便,具有一定的专属性,可用于药品的快速检验。

头孢克肟颗粒；光谱,近红外；定量；定性

自20世纪90年代以来,近红外分析技术取得重要进展,已广泛应用于药品、化妆品、烟草、纺织品、煤炭和石油化工产品的质量监测。该技术具有操作简单、分析速度快、无需耗损样品和化学试剂、易于实现现场分析等特点[1-2]。作为其他分析化学的替代方法,近红外光谱(near infrared spectroscopy,NIR)法已较多地用于药物生产过程的实时在线分析、过程控制及药物质量鉴定,并表现出巨大的优越性[3-6]。《美国药典》、《英国药典》及《欧洲药典》的附录中均收载有近红外光谱法。头孢克肟属第3代头孢菌素,临床适用于敏感菌所致的咽炎、扁桃体炎、急性支气管炎、慢性支气管炎急性发作、中耳炎、尿路感染、单纯性淋病等,是国内基层应用最广泛的抗菌药物之一,已被多国药典收载,2010年版《中华人民共和国药典》将其收载[6]。笔者以高效液相色谱(HPLC)法为参比方法,首次用近红外漫反射法测定不同企业的样品,建立了测定头孢克肟颗粒含量的校正模型,用内部交叉方法验证优化模型,并对预测训练集外的样品进行了定性定量检验,可以在药品检测车上对头孢克肟颗粒进行现场快速定量分析。

1 仪器与试药

1.1 仪器 MATRIX-F型近红外光谱仪(德国BRUKER公司),配有光纤探头测样附件,铟镓砷(InGaAs)检测器,BRUKER公司OPUS5.0光谱分析软件。Agilent 1200型HPLC仪,包括二极管阵列式检测器,自动采样器,柱温箱,Agilent ChemStation工作站,色谱柱为依利特Hypersil ODS2 C18(4.6 mm×250 mm, 5 μm)。

1.2 试药 107批头孢克肟颗粒来自全国5个省7个企业(均为2012年全国抽检样品),涵盖国内生产头孢克肟颗粒的企业。为了使训练集样品涵盖所有分析样品及方便对校正模型的验证,将所有头孢克肟颗粒分为两组:训练集含有7个企业的77批样品,浓度范围为2.4%～5.2%；预测集含有30个样品,浓度范围为2.6%～5.1%。

2 方法与结果

2.1 HPLC参比方法 头孢克肟颗粒HPLC测定方法见《中华人民共和国药典》2010年版二部,以单位片质量(mg)中所含的头孢克肟质量(mg)表征头孢克肟颗粒的含量(%)。

2.2 NIR测定方法 将颗粒剂倒入称量瓶,轻轻颠几下小瓶,使颗粒在底部均匀,探头轻轻顶住瓶底,并扶好,在12 000～4 000 cm-1间扫描,分辨率为8 cm-1,扫描64次。每批取6袋样品分别测定,并计算平均光谱作为样品光谱。

2.3 含量测定模型的建立 头孢克肟原料及不同浓度头孢克肟颗粒的近红外漫反射光谱图,吸收度近红外漫反射光谱的基线有偏移与漂移现象。见图1。选定谱区范围为12 000～4 000 cm-1,用OPUS Quant2定量分析软件中所有的预处理方法,对训练集样品进行模型优化,比较内部交叉验证的均方差(RMSECV)值的大小,较优结果见表1。

1.头孢克肟原料;2.头孢克肟颗粒(HPLC 4.2%);3.头孢克肟颗粒(HPLC 4.5%)图1 近红外漫反射光谱图1.cefixime material；2.cefixime granules(HPLC 4.2%)；3. cefixime granules(HPLC 4.5%)Fig 1 Diffuse reflectance near-infrared spectra

表1 头孢克肟颗粒含量测定校正模型Tab.1 Calibration model for determination of the contents of cefixime granules

选择最优模型1为校正模型,利用偏最小二乘法把头孢克肟成分与其对应的校正集样品光谱数据进行统计拟合建立模型。经处理后的光谱基线基本重叠在一起,极大地消除了基线漂移的影响(图2)。经内部交叉验证和验证集进行外部验证,预测值与真实值之间有较好的相关性,见图3,4。

1.头孢克肟颗粒(HPLC 4.9%);2.头孢克肟颗粒(HPLC 3.1%)图2 近红外漫反射经一阶导数与矢量归一化处理光谱图1.cefixime granules(HPLC 4.9%)；2.cefixime granules(HPLC 3.1%)Fig.2 Diffusereflectancenear-infraredspectra pretreated by first derivation and vector normalization

图3 头孢克肟颗粒HPLC测定结果与NIR交叉验证测试结果相关性图Fig.3 Correlation of HPLC results and NIR cross validation for the contents(%)of cefixime granules

2.4 模型的验证 为了检验以上建立的近红外定量模型的预测准确度,用验证集样品进行预测,模型预测的结果和实验室测定的结果基本一致,见表2。与HPLC测定结果相比,NIR法测定结果的偏差均在±1%以内,相对标准偏差均在±5%以内。将表2中预测样品的NIR结果与HPLC测定结果在95%置信区间进行配对T检验,P＞0.05,两者差异无统计学意义,说明该模型能有效的预测头孢克肟颗粒的含量。

图4 头孢克肟颗粒HPLC测定结果与NIR预测集测试结果相关性图Fig.4 Correlation of HPLC results and NIR calibration for the contents(%)of cefixime granules

表2 模型测定结果及偏差Tab.2 Results and deviation of the model determination %

3 讨论

研究建立的模型对验证集样品进行预测,结果与HPLC法测定结果有些偏差较大,但这与模型所涵盖样品的复杂性有关,在95%置信区间进行配对t检验,其结果差异无统计学意义。说明该模型对快速分析是有意义的,具有一定的实用价值。

笔者运用内部交叉验证和外部验证法建模,将样品分成Calibration校正集和Test验证集样品, Calibration校正集图谱用定量软件优化建立模型,并用Test验证集图谱进行外部检验模型,主要根据验证集样品真实值与预测值的R2最大、RMSECV/RMSEP值最小组合,同时结合平均绝对误差、相关系数等其他综合评价指标来确定模型经优化后最优的参数组合。

利用近红外漫反射分析技术对颗粒剂样品进行无损分析,可以省去样品预处理过程,减少在预处理过程中带来的误差,达到了无损、快速定量分析的目的。

[1] 金少鸿.药品检测车的研制与应用[J].中国药事,2007, 21(1):8-11.

[2] LAASONEN M,PULKKINEN T H,SIMARD C,et al.Development and validation of a near-infrared method for the quantization of caffeine in intact single tablets[J].Anal Chem,2003,75(4):754-760.

[3] 周国雄.美、英、欧三部药典近红外光谱分析方法概述[J].中国药品标准,2003,4(2):6-7.

[4] FENG Y C,HU C Q.Construction of universal quantitative models for determination of roxithromycin and erythromyc in ethylsuccinatein tablets fromdifferent manufacturers using near infrared reflectance spectroscopy [J].J Pham Biomed Anal,2006,41(2):373-384.

[5] 田洁,冯艳春,胡昌勤.近红外光谱快速分析罗红霉素片的含量[J].药物分析杂志,2004,24(5):493-496.

[6] 逢焕欢,冯艳春,胡昌勤.不同生产厂家注射用头孢哌酮钠含量测定的近红外定量模型的建立[J].光谱学与光谱分析,2006,26(12):2214-2218.

[7] 国家药典委员会.中华人民共和国药典(一部)[M].北京:中国医药科技出版社,2010:184.

DOI 10.3870/yydb.2014.04.023

Development of Near-infrared Method for Rapid Determination of Content of Cefixime Granules

WANG Hai-bo,DENG Ming,ZHU Jian-ping,ZHU Rong,CHEN Ning-zhou,ZHU Bin
(Guangχi Institute for Food and Drug Control,Nanning 530021,China)

Objective NIR method was developed for rapid determination of content of cefixime granules.MethodsThe diffuse reflectance near-infrared spectra of cefixime granules from different pharmaceutical factories in China were determined by a fiber optic probe.For quantitative analysis,the first derivative combining vector normalization method was used for pre-treatment of the spectra,the wavelength rang of 4 597.5-6 101.7 cm-1was selected to set up the calibration curve by the Partial Least-squares Regression(PLSR)method.ResultsFor the quantitative model,77 batches were used as calibration set, and 30 batches as validation set,the concentration range was 2.4%-5.2%,and the correlation coefficient of cross validation was 0.970 7,the RMSECV was 0.142%,and the RSD was less than 5%.ConclusionThe method is simple,rapid,and can be applied for rapid determination of the content of Cefixime granules.

Cefixime granules;Spectra,near-infrared;Qualitative;Quantitative

R978.1;R927.2

A

1004-0781(2014)04-0490-03

2013-03-12

2013-05-23

*十二五国家科技重大专项“重大新药创制”课题(2011ZX09303-001)

王海波(1981-),男,广西博白人,主管药师,硕士,主要从事食品与药品检验和质量研究。电话:0771-2611583,E-mail：haibo_today@163.com。

朱斌(1968-),女,广东信宜人,主任药师,硕士,主要从事食品与药品检验和质量研究。电话:0771-2611583,E-mail：zhubin1226@sina.com。