近红外光谱法快速鉴别硫酸亚铁片

周征，罗淑青，陈仲益

近红外光谱法快速鉴别硫酸亚铁片

周征*，罗淑青，陈仲益

(宁波市药品检验所，浙江宁波315040)

目的:利用近红外光谱技术建立一种快速鉴别不同厂家生产的硫酸亚铁片的方法。方法:用固体光纤探头采集了4个生产厂家的98批硫酸亚铁片的近红外漫反射光谱，采用化学计量学方法对光谱进行预处理，建立硫酸亚铁片的一致性检验模型，并进行模型验证。结果:将经一阶导数+矢量归一化法预处理所建立的模型用于识别各厂家生产的硫酸亚铁片，其准确性和专属性均良好。结论:所建模型可用于硫酸亚铁片的快速鉴别，为硫酸亚铁片的鉴别提供了一条准确、简单、有效的途径。

硫酸亚铁片;近红外光谱;定性分析;快速鉴别

近红外光是指介于可见光和中红外光之间的电磁波，其波长范围为780～2 500 nm［波数(σ)范围为12 800～4 000 cm－1］。近红外光谱分析法具有以下优点:样品无需预处理、操作简便快速、可进行高通量检测、不需消耗化学试剂，且测量过程对环境无污染［1］。近年来，近红外光谱分析法被广泛应用于制药企业原辅料和成品的鉴别，在假劣药的快速识别与鉴定中备受重视［2-5］。

硫酸亚铁片是我国基本药物目录收载品种之一，属矿物类非处方药，适用于各种原因(如慢性失血、营养不良、妊娠或儿童发育期等)引起的缺铁性贫血治疗，目前国内共有4个厂家生产。《中华人民共和国药典》2010年版中硫酸亚铁片的鉴别采用的是以化学方法鉴别亚铁盐和硫酸盐，本文采用近红外光谱与化学计量学相结合的方法，建立了硫酸亚铁片的近红外光谱识别模型，快速实现了对4个生产厂家的硫酸亚铁片的鉴别分析，判断其是否为特定企业的产品。

1 仪器与试药

Matrix-F型傅里叶变换近红外光谱仪(德国Bruker公司)，配有固体光纤探头，TE-InGaAs检测器和OPUS5.0光谱工作站。

硫酸亚铁片样品来自国内4个生产厂家，共98批(见表1)。

表1 硫酸亚铁片样品来源Table 1The source of ferrous sulfate tablets samples

2 方法

用锉刀磨去硫酸亚铁片外的糖衣，并用砂纸打磨成光滑平面，以光纤探头直接进行扫描，以仪器内置背景为参比，扫描σ范围为4 000～12 000 cm－1，采样分辨率为8 cm－1，扫描次数为32次，每批样品随机抽取3片，每片按上述仪器参数测定1次，获得原始光谱图。

3 结果与讨论

3.1 近红外光谱法测定样品的结果

4个生产厂家的硫酸亚铁片的近红外光谱图如图1所示。由图1可见，各厂家的硫酸亚铁片的近红外光谱图相似度较高，难以直接进行识别和分类分析。因此，必须采用合理的化学计量学方法对原始图谱进行数学处理，建立相应的模型。

图1 不同厂家的硫酸亚铁片的近红外图谱Figure 1The near-infrared spectrum of ferrous sulfate tablets produced by different manufacturers

3.2 模型的建立

3.2.1 光谱预处理方法的选择本文采用的近红外光谱分析并非直接测定法，而是先选定训练集样品，再以合理的化学计量学方法建立可反映样品光谱数据与样品性质或组成间关系的校正模型，进而预测未知样品的组成或性质。因此，训练集样品的组成和性质、数据准确性，以及所选化学计量学方法是否合理，均将影响未知样品最终分析结果。在采集样品光谱过程中，由于受仪器状态、样品状态(如背景噪声)及测量环境(如温度和湿度等)因素的影响，近红外光谱往往会包含一些与待测样品性质、组成及含量无关的干扰信息，需选用合理的预处理方法消除干扰。随机挑选4个生产厂家的硫酸亚铁片原始光谱，每家2批，分别采用矢量归一化(VN)法、一阶导数+矢量归一化(1FD+ VN)法和二阶导数+矢量归一化(2FD+VN)法，选择“平滑处理设置参数13”进行预处理，结果见图2。

结果表明:VN法可较好地消除物质粒径不均匀对光谱的影响，而导数光谱能够消除基线漂移，提高重叠峰的分辨率。与1FD+VN法相比，2FD+VN法预处理所得的光谱峰虽更尖锐，但背景噪声干扰更大，故选择1FD+VN法对样品光谱进行预处理，既消除了基线漂移，降低了背景及噪声干扰，又增加了重叠峰的分辨率，使样品近红外光谱的特征信息更加突出。

图2 预处理后的硫酸亚铁片样品近红外图谱Figure 2The pre-processed near-infrared spectrum of ferrous sulfate tablets samples

3.2.2 建立一致性模型进行筛查一致性模型是通过测试近红外光谱偏差是否在限定范围内以达到对特定产品进行质量控制的一种手段［6］。该法可显著区别来自各生产厂家的样本，避免了不同生产工艺和不同辅料等因素带来的影响，快速、准确、稳定、靶向性强，适用于药品的快检工作。参与建模的光谱应具有代表性，即能代表该组(如同一厂家生产的同一品种)或该类(如所有厂家生产的同一品种)药品的情况。建模的专属性与建模样品的代表性密切相关，对于同一品种的样品，不同厂家的生产工艺及辅料差异均会造成光谱的细微变化。本研究中获取原始光谱时，由于不同厂家生产的硫酸亚铁片的糖衣颜色及厚度各异，为消除糖衣对建模和模型使用的影响，须去除糖衣方可测定。用锉刀将表层糖衣磨掉，所磨掉的糖衣面积应大于光纤光斑的大小，测定表面不能有纹路，必须平整且均匀。

一致性指数(conformity index，CI)为一致性模型的建立和应用中涉及到的一个重要参数，其计算公式为:

其中，Asample，i为某个待测光谱在波长点i处的吸光值，¯Areference，i为所有参考光谱在波长点i处吸光值的平均值，σreference，i为各Areference，i的标准偏差。(Areference，i±σreference，i×CI限度)即为波长点i处的可信区间(confidence band)。

一致性检验的原理即:将待测光谱的CI与之前设定的CI限度进行比较，从而判断待测光谱与参考光谱是否具有一致性。按照“一厂家一品种一规格一模型”的原则，选取某一厂家的原始光谱为参考光谱，其他厂家随机挑选各2批产品的原始光谱作为验证光谱进行建模。如取济南永宁制药股份有限公司的38批样品的近红外图谱作为参考光谱建立一致性模型，该模型采用全谱处理，即数据处理谱段为4 000～12 000 cm－1。取其他3个厂家生产的样品各2批对该模型进行验证。结果表明:CI设定为5时，该模型可合理区分济南永宁制药股份有限公司和其他3个厂家生产的硫酸亚铁片(见图3A)。同样，分别以上海黄海制药有限责任公司、山西同达药业有限公司和太原市卫星制药有限公司生产的硫酸亚铁片的原始光谱作为参考光谱建模，亦能合理区分参考光谱和待测光谱(见图3B～3D)。

图3中，横坐标为某一厂家的参与建模的样本数，纵坐标为CI。因每个厂家参与建模的样品数量不同，故尺度各不相同(理论上，对建立近红外模型而言，参与建库的样本数量越多越好)。灰点代表每个厂家参与建模的样品，黑点代表验证样品。黑点与灰点间的离散程度越大，表明验证光谱与原始光谱区别越大。图3C和3D中，部分黑点出现在灰点区域中，原因是山西同达药业有限公司的硫酸亚铁片是委托太原卫星制药有限公司生产的，故实际上两家的产品相同。这也从一个侧面反映了“一厂家一品种一规格一模型”的完全可行。

图3 各厂家生产的硫酸亚铁样品的一致性检验结果Figure 3The conformity test results of ferrous sulfate tablets samples produced by different manufacturers

［1］陆婉珍，袁洪福，诸小立，等.现代近红外光谱分析技术［M］.2版.北京:中国石化出版社，2006:10.

［2］李臣贵，胡育筑.近红外光谱法无损快速鉴别头孢类原料药［J］.药学进展，2011，35(1):36-39.

［3］曾焕俊，韩莹.近红外光谱法在伊曲康唑胶囊打假中的应用［J］.今日药学，2010，20(10):34-36.

［4］胡昌勤，冯艳春.近红外光谱假药识别系统的设想及可行性探讨［J］.中国药事，2004，18(4):250.

［5］杨永健，毛丹卓，王小天，等.盐酸氨溴索片近红外光谱法的快速识别检测［J］.中国医药工业杂志，2010，41(4):280-283.

［6］张铮，王唯红，白瑞.近红外光谱法对三七片一致性检验的研究［J］.安徽医药，2011，15(6): 689-690.

Rapid Identification for Ferrous Sulfate Tablets by Near-infrared Spectroscopic Method

ZHOU Zheng，LUO Shu-qing，CHEN Zhong-yi
(Ningbo Institute for Drug Control，Ningbo 315040，China)

Objective:To develop a method for the rapid identification of ferrous sulfate tablets produced by different manufacturers through near-infrared spectroscopy technique.Methods:The near-infrared diffuse reflectance spectra of 98 batches of ferrous sulfate tablets produced by different manufacturers were recorded using optic fiber and pre-processed by chemometrics to establish a consistency test model.Then，the model validation was conducted.Results:The established model pre-processed by first derivative and vector normalization had good specificity and accuracy for identifying the ferrous sulfate tablets.Conclusion:The established model can be used to identify ferrous sulfate tablets rapidly.It provides an accurate，simple and effective approach for the identification of ferrous sulfate tablets.

ferrous sulfate tablet;near-infrared spectroscopy;qualitative analysis;rapid identification

O 657.33

B

1001－5094(2012)07－0321－04

［接受日期］2012-03-05

［项目资助］2011年度国家评价性抽验专项基金(No.86)

*通讯作者:周征，副主任药师，从事化学药品检验和标准研究工作;

Tel:0574-89075704;E-mail:zhou802z@hotmail.com