近红外特征谱段相关系数法测定减肥产品中的添加物酚酞

王新财 陈褚建 张诚贤

浙江省湖州市食品药品检验研究；，浙江湖州313000

近红外特征谱段相关系数法测定减肥产品中的添加物酚酞

王新财 陈褚建 张诚贤

浙江省湖州市食品药品检验研究；，浙江湖州313000

目的建立近红外特征谱段相关系数法快速筛查减肥产品是否添加酚酞。方法采用近红外光谱仪的光纤探头采集光谱，以酚酞对照品的近红外光谱为参照光谱，运用导数、平滑等图谱处理技术，确定特征谱段、阈值等参数，建立酚酞检测模型。结果选定6065～5960 cm-1、4750～4650 cm-1为特征谱段，阈值设为30%，对35批样品进行检测，准确率达97%。结论该近红外特征谱段相关系数法模型可用于筛查减肥产品是否添加酚酞，速度快、成本低。

近红外光谱；酚酞；相关系数法；特征谱段；非法添加

由于受当下审美观念的影响，减肥成为是多数年轻女性趋之若鹜的时尚课题。服用减肥产品（俗称减肥药）成为许多年轻女性首选的减肥方法。为了追求功效，不法分子往往在减肥功能食品中加入了化学药物，误导患者购买。酚酞具有排便作用，是非法减肥功能食品中最常见的添加成分之一。由于非法添加酚酞产品的剂量难以控制，往往会引起高血糖、低血钾和药物依赖性等毒副作用。

目前，减肥功能食品中酚酞的检测方法主要包括薄层色谱法、薄层色谱扫描法、高效液相色谱法、液质联用法等［1-10］。薄层色谱法检测灵敏度不高；高效液相色谱法检测时间较长；液质联用法检测仪器昂贵，难以普及。此外，还有一些酚酞快速筛查试剂盒，使用方便但假阳性率高。

近红外（NIR）光谱检测技术具有简单、快速、无损等特咖［11］，该技术广泛应用于食品、药品等领域［12-18］。笔者运用NIR技术，建立酚酞特征谱段相关系数法检测模型，能够快速检测减肥产品中是否含有酚酞，可用于打击非法添加行为，节＜监管资源，维护消费权益，具一定现实意义。

1 器与材料

MATRIX-F型傅里《变换近红外光谱仪（德国Bruker公司，编号：21100508）；超高效液相色谱串联质谱仪（美国Waters公司）；酚酞对照品（中国食品药品检定研究；，批号：100091-199601）；盐酸西布曲明对照品（中国食品药品检定研究；，批号：100624-200401）；酚酞原料（上海展云化工有限公司，批号：110625）；淀粉（湖州展望药业有限公司，批号：20150815）；植物原粉（大黄、荷叶细粉按1：1混合自制）；明胶空心胶囊（浙江大之医药胶囊有限公司，批号：15116926）。

2 法与结果

2.1 原理

NIR光谱图技术处理，放大差异，分别比较酚酞对照品、含酚酞的样品和不含酚酞样品的NIR图谱，在含酚酞的NIR光图谱中寻找与酚酞对照品具有较高的相似性，且在不含酚酞样品的NIR光图谱中没有特征吸收的谱段，此称之为特征谱段；比较样品NIR光谱与酚酞对照品NIR光谱在特征谱段的相似性，以相关系数［19］（r）为指标，通过选择合适的r值为阈值，判断样品中是否含有酚酞。

式中，r为y1（k）和y2（k）的协方差（Cov）除以两张光谱标准偏差（σ）的乘积。

2.2 样本制备

参照样本系指标样；训练集样本系用于估计近红外模型、初步确定参数的样本；验证集样样本系用于优化模型参数的样本。取酚酞对照品细粉，制成胶囊，作为参照样本（S）；取酚酞原料细粉和淀粉，按照（3：97）、（5：95）、（10：90）、（20：80）、（50：50）比例混匀，制成胶囊，分别作为训练集样本Y1、Y2、Y3、Y4、Y5；取淀粉制成胶囊，作为训练集样本Y0；取酚酞原料细粉和植物原粉，按照（3：97）、（5：95）、（10：90）、（20：80）、（50：50）比例混匀，制成胶囊，分别作为训练集样本验证集样本Z1、Z2、Z3、Z4、Z5；取盐酸西布曲明对照品细粉和淀粉，按照（5：95）、（10：90）比例混匀，制成胶囊，分别作为验证集样本Z6、Z7；取植物原粉制成胶囊，作为验证集样本Z0。

2.3 光谱采集

将各样本胶囊用固体光纤探头直接测定，进行NIR全谱段（12000～4000 cm-1）扫描，各样本分别采集3张图谱，并分别取平均光谱，保存备用。

2.4 特征谱段选择

将酚酞对照品S、淀粉样本Y0、含酚酞训练集样本Y1、Y2、Y3、Y4、Y5的NIR平均光谱经二阶导数法、矢量归一化法和平滑处理，经放大比较，选出波数为6065～5960 cm-1、5100～4950 cm-1、4750～4650 cm-1、4600～4500 cm-1处为特征谱段，见图1；由于在5000～5500 cm-1处为水的特征吸收［20］，且低波数区的干扰作用较强［21］，选定6065～5960 cm-1、4750～4650 cm-1为酚酞特征谱段。

图1 选定的酚酞特征谱段

2.5 阈值确定

用OPUS软件在特征谱段6065～5960 cm-1、4750～4650 cm-1处比较原始谱图、一阶、二阶导数处理后的训练集样本和参照样本的相似性，用相关系数r表示，结果见表1。从表1中可以看出，一阶、二阶导数处理后的图谱相关系数和酚酞含量均呈正相关，二阶更为显著，故取其作为阈值参考。市售的酚酞制剂规格一般为每片50 mg，一般胶囊剂的质量为0.25～0.50 g，为达到有效剂量，胶囊中酚酞应大于10%，监管中发现非法添加酚酞胶囊的含量在5%～20%之间。结合表1的结果，设定r=30%作为阈值，对应的酚酞检出限为5%。

表1 样本酚酞含量与相关系数（%）

2.6 模型建立

酚酞对照品近红外光谱，经矢量归一、二阶导数法和平滑处理，选定6065～5960、4750～4650 cm-1为特征谱段，阈值30%，运用OPUS软件，建立酚酞特征谱段相关系数法检测模型，检出限5%。

2.7 模型验证

2.7.1 专属性验证将验证集样本Z0、Z1、Z2、Z3、Z4、Z5，经该模型检测，Z0、Z1检测为阴性，Z2、Z3、Z4、Z5检测为阳性，相关系数分别为32.2%、49.5%、58.6%、83.0%，该结果表明，在检出限以上，模型检测结果准确，能够排除中药粉末的干扰。同时，采用减肥功能产最常见的添加药物的盐酸西布曲明进行验证。取验证集样本Z6、Z7，经该模型检测，结果均显示阴性，相关系数分别为2.1%、2.0%，该结果表明，模型能够排除盐酸西布曲明的干扰。

2.7.2 耐用性验证取验证集样本Z1、Z2、Z3，分别经3名操作人员的采集光谱，并经该模型测定，结果显示，Z1均为阴性，Z2、Z3均为阳性。

同时，对于验证集样本Z1、Z2、Z3，笔者还验证了其他3种情况：①将近红外光谱仪前后置于15、30℃环境中30 min，分别测试；②近红外光谱仪光纤探头的光学窗口分别对准胶囊的囊帽和囊体分别采集光谱后测定；③更换光纤探头，分别测定。结果显示，Z1均为阴性，Z2、Z3均为阳性，表明操作中的细微变化不影响模型的准确性。

2.7.3 模型的传递为验证该模型转移后的准确性，借用另外两台MATRIX-F型傅里《变换近红外光谱仪（编号分别为2I100408、2I100608），加载该模型，进行了设备间的验证，验证集样本均与建模设备的检测结果一致。

2.8 样品测定

笔者在实际工作中收集到减肥功能食品35批，经上述模型检测，检出15批显示阳性，20批显示阴性。经实验室超高效液相色谱串联质谱法分析确证，15批显示阳性样本中14批检出酚酞，样品中酚酞的含量范围为4.96%～12.75%，20批显示阴性样本均未检出酚酞，综合准确率达97%。

3 论

近红外原始谱图通常含有较多与样品无关的干扰信息，本研究采用矢量归一、二阶导数法和平滑处理技术，提取大量与添加成分相关的信息，增强了添加成分特征谱段抗干扰能力。

目前市场上的非法减肥药一般以胶囊为主，该模型也仅适用于胶囊的检测，具一定局限性，如遇到其他制剂，可以将其碾细，灌入胶囊后进行检测。在该模型专属性验证时，笔者未能找到与酚酞分子结构相似的化合物，采用了最常见添加成分盐酸西布曲明进行专属性验证，不排除存在与酚酞结构相似物质对模型检测产生干扰，影响模型准确性。

目前，食品药品监管工作人力物力依然有限，面对种类繁多、数量庞大的保健食品市场，而仅仅依靠食品药品检验机构检测，难以覆盖。近红外光谱检测技术，具有简单、快速、无损等优咖，对于创新检测模式，节省检测资源具有重要意义。

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Near infrared correlation coefficient m ethod w ith characteristic spectral band for detection of addition of phenolphthalein in weight loss product

WANG Xincai CHEN Chujian ZHANG Chengxian
Huzhou Institute for Food and Drug Control，Zhejiang Province，Huzhou 313000，China

Objective To establish a near infrared spectroscopy for rapid detection of addition of phenolphthalein in weight loss product.M ethods The spectra were collected using the fiber probe of a near infrared spectroradiometer. The

pectra were set up using the spectra of certified phenolphthalein.All the spectra were preprocessed by derivative with smoothing points.The characteristic spectral band was chosen and the threshold was set to establish a model for the detection of phenolphthalein.Resu lts The spectral ranges of 6065-5960 cm-1and 4750-4650 cm-1were chosen as the characteristic spectral bands，and 30%was set as the threshold.Totally 35 batches of samples were validated themodel，and the accuracy was 97%.Conclusion Themethod is fast and inexpensive，which can be used in the detection of addition of phenolphthalein in weight loss product.

Near infrared spectroscopy；Phenolphthalein；Correlation coefficientmethod；Characteristic spectral band；Illegal addition

R917

A

1673-7210（2016）05（c）-0139-03

2016-01-22本文编辑：赵鲁枫）

浙江省食品药品监管系统科技计划项目（2014 014）。

王新财（1978-），男，硕士，副主任药师；研究方向：药物分析。