近红外光谱法对云南白药胶囊真伪的定性鉴别分析

吕晋 王黛莹

[摘要]目的 利用近红外光谱技术快速建立品牌药品云南白药胶囊的近红外定性鉴别模型，以打击假冒伪劣产品，为净化药品市场提供有力的技术保障。方法 采用近红外光谱系统，利用OPUS 5.0光谱分析软件进行处理，采用矢量归一化法，在9963～4200 cm-1谱段范围内建立快速鉴别定性模型。结果 建立的近红外光谱定性模型可以快速、准确地判断出云南白药胶囊的真伪。结论 此方法建立的品牌模型，能简便、快速、准确的对该品牌药品进行真伪鉴别，并可灵活地应用于日常监督检查过程中的药品快速筛查。

[关键词]近红外光谱法；定性模型；快速鉴别；云南白药胶囊

[中图分类号] R193.3 [文献标识码] A [文章编号] 1674-4721（2018）11（c）-0040-05

[Abstract] Objective To establish a near-infrared qualitative identification model of brand-based Yunnan Baiyao Capsules rapidly using near-infrared spectroscopy （NIS） technology to crack down counterfeit and sham products and provide a strong technical guarantee for the purification of drug market. Methods By NIS， the OPUS 5.0 spectral analysis software was used for processing. The qualitative identification model in the spectral range of 9963-4200 cm-1 was rapidly established using vector normalization. Results The established NIS qualitative model can determine the authenticity of Yunnan Baiyao Capsules quickly and accurately. Conclusion The brand model established by this method can verify the authenticity of the drugs easily， quickly and accurately， and can be flexibly applied to the rapid screening of drugs in the daily supervision and inspection process.

[Key words] Near-infrared spectrometry； Qualitative model； Rapid identification； Yunnan Baiyao Capsules

近紅外漫反射光谱法是一种快速、无损、多组分同时检测的绿色分析技术，作为一种二级分析方法，是通过分子的非谐振性使分子振动从基态向高能级跃迁时产生的，由于不同的基团或化学结构中含氢基团的不同波长（或波数）和吸收强度都有差别。其谱带较宽，重叠较严重，且吸收信号弱，信息解析复杂，特征性不强。由于近红外波段的光谱特征决定了近红外光谱分析技术对于药物制剂的分析具有独特的优越性，因此很少像其他光谱（如红外光谱和紫外光谱）那样，利用对化合物特定官能团的识别来进行结构鉴定[1-2]。

云南白药胶囊，为国家食品药品监督管理总局批准生产的独家品种，由于本品为国家保密方，其他成分均未被公布，仅知其含有草乌（制）。本品的功能主治为化瘀止血、活血止痛、解毒消肿，用于跌打损伤、瘀血肿痛、吐血、咳血、便血、痔血、崩漏下血、手术出血、疮疡肿毒及软组织挫伤、闭合性骨折、支气管扩张及肺结核咳血、溃疡病出血，以及皮肤感染性疾病，是临床治疗跌打损伤的常规用药[3]。为了达到快速、有效鉴别药品真伪和更有力地打击制假贩假分子的目的，笔者采用近红外光谱法建立了云南白药胶囊定性鉴别模型，用于本地区药品检测车中快速检测该品牌的假药，旨在为打击假劣药品提供依据，现报道如下。

1仪器与样品

1.1仪器

Matrix-F傅里叶变换近红外光谱仪（德国BRUKER公司，仪器号2I101406）；Matrix-F傅里叶变换近红外光谱仪（德国BRUKER公司，仪器号2I015904）；手持光纤探头，并配有光纤探头测样附件；OPUS 5.0（英文版）光谱分析软件及SFDA-INDENT 2.6.4软件。

1.2样品

正品云南白药胶囊18批，经过实验室法定检验，结果均符合《中国药典》（2015年版一部）的规定，其批号分别为：ZJA1608、ZJA1605、ZEA1607、ZEA1609、ZAA1604、ZCB1607、ZLB1611、ZKB1621、ZGB1502、ZDB1502、ZAB1602、ZLB1515、ZKB1504、ZHB1501、ZJA1602、ZGB1505、ZCB1714、ZCB1715。上述批次的药品分别购买于辖区内各大药店。

伪品云南白药胶囊2批，由市食品药品监督管理局提供，并经协查函确认为假药，批号分别为：ZAB1610、ZKB1605。

2方法与结果

2.1模型分组

将收集的20批云南白药胶囊分别用两台近红外光谱仪进行测定，其中仪器号2I101406近红外光谱仪测定的18批次正品，共108张原始光谱作为训练集光谱，用于建立定性模型，仪器号2I015904近红外光谱仪测定的18批次正品，共108张原始光谱，及2批次伪品的24张光谱全部作为用于评估模型的准确性、可行性的验证光谱。

2.2近红外光谱的采集与处理

将近红外光谱仪光纤探头直接抵住并紧贴胶囊壳的一端采集样品的原始光谱，其光谱范围选择全谱区进行扫描，即为4000～12 000 cm-1，扫描次数为64次，分辨率为8 cm-1。收集的20批云南白药胶囊，分别使用两台仪器，从每批样品中随机抽取6粒测定，得到12张原始光谱，求其平均光谱，用于模型的建立和验证。

2.3谱段和预处理方法的选择

在定性模型的建立中，谱段的选择是建立定性分析模型的关键，同时恰当运用光谱预处理方法，能够消除背景噪音及特定的物理因素的影响，提高谱图与化学成分的相关性。通过对该品种正品与伪品原始光谱在全谱段范围（12 000～4000 cm-1）内的比对，以及扣除12 000～10 000 cm-1几乎没有吸收峰的谱段和4200～4000 cm-1容易受到仪器电噪音干扰的边缘谱段[4-5]，发现在9963～4200 cm-1范围内存在着明显的差异（图1），故选用存在明显差异的谱段建模，能有效的将正品与伪品区分开来。

利用OPUS 5.0分析软件提供的常用谱图预处理方法，即矢量归一、一阶导数、二阶导数以及它们的组合，以阈值（DT）、实际光谱平均光谱距离的标准偏差（Sdev）和平均光谱距离（MD）为指标，研究不同预处理方法对鉴别模型参数的影响（表1）[6-7]。而矢量归一化法因选择了所有波长点从而避免了人为因素的影响；一阶导数和二阶导数是校正基线的常用方法，一阶导数对消除由样品表面物理性质差异及光纤采样位置不同引起的光谱图的变化较为有利，二阶导数对消除由样品颜色差异引起的光谱漂移更有效。通过采用不同预处理方法（图2），对原始光谱的近红外谱图进行比较，可以发现经矢量归一化法处理的谱图之间存在的明显性差异，故采用矢量归一法所得模型参数阈值（DT其值为0.053827）适合于该品种鉴别模型的建立，其正品与伪品的选择性S值>1，为1.763941（表1），而选择性S值是用來考虑模型好坏的一个重要指标最终的模型S均大于1方为合格模型[8-9]。

2.4模型的建立与验证

在OPUS的Setup Conformity Test模块建模软件中，利用谱段范围选取9963～4200 cm-1建立该品牌的一致性检验模型，计算每个波长点吸收度的平均值和标准偏差，将吸收度平均值±标准偏差6倍作为专属性波长点的可信区间（即CI限度=6），然后根据待测样品光谱CI值是否超出CI限度定性真假（图3）[10-11]。

云南白药胶囊定性模型参数的谱段范围选取9963～4200 cm-1，预处理采用矢量归一化法，化学计量学算法为标准算法。经上述模型参数测试，正品阈值为0.053827，伪品阈值为0.016944。

利用所建立的模型对132张验证光谱进行测定，均能准确得到正品、伪品的分析结果。同时将所建立的定性模型加载在SFDA-INDENT软件中进行测试，均能准确地对正品、伪品进行判定，如批号为ZCB1714样品的匹配值（即Hit值0.03125437）均小于参考光谱的阈值（0.0538279），被判别为正品；批号为ZAB1610、 ZKB1605样品的匹配值（即Hit值分别为0.1278702、0.1230067）大于参考光谱的阈值（0.0538279），均被判别为伪品，测定结果见表2。所测定的结果均与实验室测定结果相一致，能准确、快速的对云南白药胶囊进行鉴别。

3讨论

中成药大多数由复方组成，化学成分较为复杂，近红外分析技术通过对样品的一次近红外光谱简单测量，即可在几秒至几分钟的时间内同时测定样品中的几种或几十种性质的组分的数据，应用于中成药的分析具有简单、快速、高效的特点[12]。云南白药胶囊的质量标准收载于《中国药典》（2015年版一部），其鉴别主要是采用薄层色谱法，而薄层色谱法会受到温度、溶剂质量等多种因素的干扰，不适用于药品现场快速筛查，而近红外光谱法具有建模方法简单、操作简便快速、结果准确、适应性较强、能准确快速的定性定量分析样品而不损坏样品等特点，且样品不需任何前处理，扫描过程迅速，用于药品现场快速筛查有较大的优势，故笔者采用近红外光谱法对云南白药胶囊进行鉴别。

药品的常规检验通常是依据法定标准进行检验，主要是测定某种药品活性成分和指定项目，而近红外光谱是一种二级分析方法，本身是药品中所有成分的图谱叠加，图谱信息除含有活性成分外，还包括药品中所添加的辅料甚至包装材料等其他信息，只要活性成分的改变或者辅料的改变，近红外图谱都必然会发生变化，因此作为药品鉴别检验的一种有效辅助手段，可以用于发现药品中的非法添加、原料污染或物料配比异常等情况[13-15]。故采用本文所建立的定性鉴别模型可以迅速鉴别该品牌药品的真伪，对净化药品市场起到积极作用。

本文建立的是“一厂一品一规一模”的定性分析模型，采用了标准算法（Standard），即求谱图与谱图间的欧式距离，即两条光谱在所选波长范围内Y轴差异的综合，计算样品训练集中各样品光谱（参考谱）到样品平均光谱的距离（Hit值），并据此计算样品的阈值（DT）[16]。阈值选定后，如果被分析样品谱的光谱距离大于该限定值，将认为该光谱与参考光谱不一致。

近红外光谱技术可以针对“一厂一品一规”建立特定的鉴别模型，给出高效、准确的判定结论。在不同的近红外光谱仪、不同操作者、不同温度、湿度环境等变化下采集的近红外光谱，经计算均在设定的CI值范围内，说明建立的一致性检验模型耐用性好。再利用所建立的定性模型验证结果，表明该模型能准确区分已知样品的正品与伪品，其所收集的伪品谱图与正品之间存在显著差异，利用该模型均能准确判别为伪品。由于该模型专属性、耐用性较好，具有快速、简便、准确的特点，针对“品牌”药在特定谱段建立的通用性鉴别模型，既能做到鉴别是否为本品种，又能鉴定是否为该“品牌”厂家所生产，因此适用于对假劣药品的现场快速筛查，尤其是套牌产品的筛查，同时还可运用在制药企业对药品的在线质控管理[17-18]。但是，随着不法分子造假手段的不同变化，对于新型手段制造的假药，能否有效、准确地区别开来，有待进一步验证。

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