近紅外在中藥領域的應用綜述

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1、文獻綜述近紅外光譜技術在中藥生產(chǎn)過程質量控制中的研究摘要:隨著中藥在中國的不斷發(fā)展以及近紅外在解決重要問題方面的卓越成果，NIRS技術在中藥分析領域中越來越引起人們的關注，呈現(xiàn)出有望應用于解決中藥產(chǎn)品質量快速檢測難題的光明前景。該項分析技術為二次分析技術，需要通過建立校正模型才能實現(xiàn)對未知樣品的定性或者定量分析，鑒于中藥本身就是一個復雜化學成分的混合物，其吸收光譜是所含各化合物吸收光譜的疊加，具有難以解析的復雜性，加之大多數(shù)藥材的主體成分相似，圖譜又具有一定的相似性，這使得建模方法學成為近紅外光譜技術用于中藥分析的關鍵和研究前沿。因此，近紅外光譜技術需要結合中

2、藥的特點，開發(fā)適應中藥體系的近紅外光譜特征信息提取和處理技術，才能更好地用于中藥分析領域。關鍵詞：NIRS中藥生產(chǎn)過程質量控制1近紅外光譜分析技術1.1近紅外光譜簡介近紅外(Near?Infrared?簡稱NIR)光，是波長范圍介于可見光(VIS)與中紅外(MIR)區(qū)之間的電磁波,一般波長范圍為780～2526nm?,波數(shù)范圍12820～3959cm-1。該譜區(qū)是1800年Herschel發(fā)現(xiàn)的,由于分子在NIR譜區(qū)的倍頻和合頻吸收信號弱,譜帶相互重疊多,信息量大,解析復雜,受當時計算分析條件的限制以及化學計量學仍未發(fā)展應用于近紅外光譜,一直“冷落”至20世紀

3、50年代末,60年代后隨著計算機技術的發(fā)展,近紅外光譜分析技術得到迅速發(fā)展,應用領域不斷擴大,在農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥、石油化工、紡織、化妝品、煙草、寶石鑒定等很多領域得到廣泛應用[1，16-20]。?近紅外光譜分析技術是綜合光譜學、化學計量學(Chemometrics)和計算機應用等多學科知識的現(xiàn)代分析技術，分析過程的高效和綠色化又使其具有典型的現(xiàn)代分析特征，利于實現(xiàn)在線檢測和放行，因而成為近年來發(fā)展較快、引人注目的光譜分析技術之一，被稱為分析領域的“巨人”，分析技術的一次重大革命。?1.2近紅外光譜分析技術的組成NIRS分析技術主要由硬件、軟件、模型3部分組成硬件主要

4、包括光譜儀、取樣系統(tǒng)、測樣裝置和樣品預處理系統(tǒng);軟件包括光譜實時采集軟件和化學計量學光譜分析軟件;模型在NIRS分析中處干核心地位，一般情況，在系統(tǒng)建立、調(diào)試初期，可利用一段時期內(nèi)現(xiàn)場收集的有代表性樣品，使用模型建立模擬系統(tǒng)建立一個初始模型，然后隨著在線檢測來逐漸擴充模型[2]。1.3模型的建立與評價近紅外光譜分析常用的建模方法有偏最小二乘法(PLS)、多元線性回歸(MLR)、主成分回歸(PCR)、主成分分析(PCA)、拓撲學方法和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(ANN)等。本實驗采用偏最小二乘法建模。偏最小二乘法具有較強的抗干擾能力，在光譜多元校正分析中應用最為廣泛[1]。通

5、過篩選出的近紅外光譜最佳預處理方法、最優(yōu)波段和維數(shù)，采用校正集建立校正模型并進行內(nèi)部交叉驗證。所謂的內(nèi)部交叉驗證即每次從校正集中選出一個樣品作為驗證品，用剩余的樣品來建立模型，再用建好的模型預測被選出樣品的含量，將它與真實值進行比較，看兩者之間的偏差。1.4近紅外光譜分析技術的特點與傳統(tǒng)分析技術相比,NIRS技術具有諸多優(yōu)點1:分析速度快、產(chǎn)出多，能在幾分鐘內(nèi)，僅通過對被測樣品完成1次NIRS的采集測量，即可完成其多項性能指標的測定(最多可達10余項指標);2光譜測量時不需要對分析樣品進行前處理，分析過程中不消耗其他材料或破壞樣品;3可通過光纖實現(xiàn)遠即離測量，

6、實現(xiàn)在線檢測(質量過程控制);角適用固態(tài)、半固態(tài)、液態(tài)等各種樣本。2近紅外光譜技術在中藥領域的應用中藥是由眾多化學成分所組成的典型復雜物質體系，待研究的藥效成分往往不是單一化合物，而是復雜的混合體系，比如各種中藥制劑（包括復方制劑）和天然藥物（包括中成藥）等。在中藥質量控制中，待測成分因提取、炮制、煎煮等中藥生產(chǎn)方式，又存在著動態(tài)化學變化和新成分的生成，導致其內(nèi)部有效組分的復雜多變，難以闡明。對中藥藥品的質量分析，不僅要求分析方法能夠快速不經(jīng)分離的測定其成分，前處理不應過于復雜以免與實際生產(chǎn)過程不符，同時應能對其單體化合物、有效成分、總提取物、生產(chǎn)過程等各個層

7、次和環(huán)節(jié)能進行分析，實現(xiàn)多指標成分分析【4】。近紅外光譜（Nearinfraredspectrometry，NIRS）分析是近年來進入制藥行業(yè)的高效綠色分析新技術。NIRS分析的最大特點是對樣品無破壞性，操作簡便，分析迅速，測量信號可以遠距離傳輸和分析，特別是與多種化學計量學方法、計算機技術和光導纖維技術相結合，采用近紅外透射、散射、漫反射等光學檢測方法，直接對樣品進行分析?！?】目前已成功的運用于中藥的提取【5】，純化【6】，濃縮【7】，質量評價【8】等各個環(huán)節(jié)。2.1中藥材的定性鑒別與分析在中藥材的定性鑒別與分析方面，NIRS常被用于區(qū)別不同產(chǎn)地或者近似但

8、不同物種的中藥材的快速分析以提供中藥材