馬正偉

(新疆維吾爾自治區(qū)阿克蘇地區(qū)藥品檢驗所，新疆 阿克蘇 843000)

藥品出現(xiàn)質(zhì)量問題，不僅會阻礙醫(yī)藥市場健康有序發(fā)展，還會威脅患者的生命安全和健康。據(jù)相關(guān)組織的調(diào)查，在全世界范圍假藥比例達15%，已經(jīng)變成世界性的災(zāi)難，對假劣藥品行業(yè)進行有效打擊是當下各國藥品管理部門的工作重點。但是，隨著藥品造假技術(shù)的不斷進步，傳統(tǒng)的以非藥品造假的手段越來越少，現(xiàn)在取而代之的是非法添加或減少處方活性成分、以次充好等造假手段，加大了對假冒偽劣藥品的認定和打擊難度[1-2]。自2003年起，我國成立了專門的研究小組，致力于利用現(xiàn)代色譜和光譜分析方法研究藥物快速檢測系統(tǒng)。與其他藥品快檢的方式相比，該方法所具有的獨特的優(yōu)點是無需預(yù)處理，蘊含的特征信息豐富，便于操作。也正是處于這些優(yōu)點使得紅外光譜法常被用于藥品快檢。但傳統(tǒng)的紅外光譜法存在著分辨率低和靈敏度差的問題。但隨著光譜數(shù)據(jù)處理技術(shù)的不斷進步，紅外光譜法的檢測準確度也得到一定程度的提升。

藥品快檢在許多領(lǐng)域都有很高的價值，越來越多的研究者也將目光投向該領(lǐng)域，王建[3]指出，藥物檢測是保證藥物安全的重要手段，也是藥物開發(fā)、生產(chǎn)到市場過程中的核心環(huán)節(jié)。近紅外光譜技術(shù)在藥物檢測中的應(yīng)用避免了藥物檢測工作的危害，具有傳統(tǒng)檢測技術(shù)所沒有的許多優(yōu)點，在提高藥物檢測質(zhì)量和效率方面具有明顯的效果。張智勇等[4]指出，近紅外光譜技術(shù)具有快速、無損、綠色等優(yōu)點，是藥物分析領(lǐng)域廣泛應(yīng)用的技術(shù)。它可以快速鑒別原料，在線監(jiān)測和分析藥品生產(chǎn)過程中產(chǎn)品的最終質(zhì)量，避免復(fù)雜的理化制樣過程，提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率。徐怡莊等[5]將正交的概念運用到二維相關(guān)光譜方法學(xué)，研究了兩種溶質(zhì)在同一組溶液中的相互作用，通過實驗可以分析混合物的雙線性數(shù)據(jù)，從而在不同組分洗脫曲線高度重疊的情況下提取純組分的光譜。

目前近紅外技術(shù)存在譜帶展寬、吸收峰重疊、吸收信號弱和結(jié)構(gòu)信息難于辨析等缺陷，仍需要借助其他分析方法對其進一步解析。為此，本文將二維相關(guān)光譜技術(shù)進行一定程度的合理優(yōu)化，優(yōu)化原理是與相關(guān)譜上歸屬明確的吸收峰的相關(guān)性進行類比，進而對其他光譜上吸收峰的歸屬性進行討論。

1 檢測方法研究

1.1 紅外光譜

在分析化學(xué)領(lǐng)域，紅外光譜法是一種慣用的分析化合物分子結(jié)構(gòu)的辦法，常用來確定化合物分子的官能團和氫鍵結(jié)合等結(jié)構(gòu)特征，也可以對比未知物和標準物質(zhì)的紅外光譜確定未知物的分子[6-8]。復(fù)雜體系的紅外光譜由不同簡單組分的紅外光譜組合而成，也有研究者將這種現(xiàn)象稱為具有一定含量的具有特殊結(jié)構(gòu)的吸收峰出現(xiàn)在復(fù)雜體系譜中，但這種成份的含量會對特征峰的強度和數(shù)量產(chǎn)生影響[9-10]。對低含量組分的鑒定過程，一般先對光譜增強分辨率，再利用化學(xué)計量學(xué)方法展開后續(xù)操作以獲得更好的測量效果[11]。

1.2 二維相關(guān)光譜

二維相關(guān)光譜的前身是NMR光譜，其原始的產(chǎn)生是通過逐漸變大的脈沖序列的某一時間的間隔，對自旋核進行激發(fā)，進而擁有頻域-頻域二維NMR譜，成功的將光譜信號從單維擴展到二維，使得光譜的分辨率得以提高。1989年廣義二維相關(guān)分析光譜的概念被提出，其工作機理是將外加擾動添加在樣品上，得到相關(guān)的光譜[12-13]，工作流程如圖1所示。

圖1 二維相關(guān)光譜產(chǎn)生過程

假設(shè)由外擾引起的外擾變量t在Tmax和Tmin間變化時光譜的強度為y(v，t)，其外擾變量t可以是時間、濃度、壓力和溫度等。變量v可以是量化參數(shù)，例如紅外、近紅外、紫外等。動態(tài)光譜如式(1)所示：

(1)

(2)

樣品的測量過程如有擾動的產(chǎn)生，樣品的結(jié)果和狀態(tài)就會變化，光譜也會發(fā)生相應(yīng)的變化，該變化就是動態(tài)光譜[14]。動態(tài)光譜可以組成一個個獨立的矩陣，對其進行計算即可得到同步譜和異步譜。其中同步譜中對角線上的切片譜稱為功率譜[15-16]。當光譜中的一個吸收峰的強度發(fā)生巨大的變化時，功率譜中對應(yīng)的峰位就會有正值的自相關(guān)峰出現(xiàn)和產(chǎn)生，在擾動的過程中，峰強度改變的程度會影響其他很多參數(shù)，程度越大，自相關(guān)峰越強。但一個峰的峰強度并不隨著外界的擾動而改變，不會有自相關(guān)峰的出現(xiàn)。同步譜中關(guān)于對角線對稱的峰被稱為交叉峰，交叉峰表示的是在擾動下不同變量處的光譜信號的相似性變化[17-19]。總之，不難發(fā)現(xiàn)二維相關(guān)譜有三個優(yōu)點：(1)提高光譜的分辨率。二維相關(guān)譜可以檢測到一維譜中難以檢測到的信息；(2)分析分子間和分子內(nèi)的相互關(guān)系。利用二維相關(guān)譜可以得到峰強度隨擾動的方向和階數(shù)，進而得到特征峰對應(yīng)的群關(guān)系；(3)解決吸收峰屬于未知光譜的問題。利用二維相關(guān)譜分析不同光譜區(qū)域或不同光譜之間的二維相關(guān)性，將不同光譜的特征峰聯(lián)系起來，研究未知光譜的吸收峰歸屬問題[20-21]。

1.3 實驗材料與方法

隨著人們對自己的體重要求變的越來越高，中成藥、保健品類減重產(chǎn)品因其成分天然、效果溫和、副作用較小受到追捧，但一些中成藥、保健品類減重產(chǎn)品的生產(chǎn)廠家，為了加快療效，謀求高額利益，在其產(chǎn)品中添加違禁成份。麻黃堿就是生產(chǎn)廠家常在藥和保健品中添加的一種生物堿，常被用于治療哮喘類疾病，也可以作用于中樞神經(jīng)，增加人體對熱量的消耗，對體重可以產(chǎn)生一定的影響。但是該成分有很多副作用，長期使用會對人類的健康造成較大危害。我國禁止麻黃堿在控制體重類產(chǎn)品中使用已達十年之久。本研究將二維相關(guān)光譜和化學(xué)計量法結(jié)合，用于鑒別減肥類產(chǎn)品中含量為1%～5%的麻黃堿[22-23]。

實驗材料：鹽酸麻黃堿，鹽酸偽麻黃堿，純度為99.8%的溴化鉀，10種中藥均為保健類控制體重產(chǎn)品樣本。

實驗儀器采用傅里葉變換紅外光譜儀和電子天平。

實驗1樣品制備：將5 mg麻黃堿171241-201809和95 mg的基質(zhì)混合，得到質(zhì)量分數(shù)為5%的樣品，將10 mg麻黃堿171237-201510和90 mg的基質(zhì)混合，得到質(zhì)量分數(shù)為10%的樣品，以此類推分別配置質(zhì)量分數(shù)為10%、9%、8%、7%、6%、5%、4%、3%、2%、1%的樣品。將5 mg偽麻黃堿和95 mg的基質(zhì)混合，得到質(zhì)量分數(shù)為5%的樣品，將10 mg偽麻黃堿和90 mg基質(zhì)混合，得到質(zhì)量分數(shù)為10%的樣品，以此類推分別配置質(zhì)量分數(shù)為10%、9%、8%、7%、6%、5%、4%、3%、2%、1%的樣品。將麻黃堿和偽麻黃堿與基質(zhì)混合制備含量為10%、5%、1%的樣品。

實驗2樣品制備：將5 mg麻黃堿和95 mg的基質(zhì)混合，得到質(zhì)量分數(shù)為5%的樣品，以此遞減類推分別配置質(zhì)量分數(shù)為5%、4.5%、4%、3.5%、3%、2.5%、2%、1.5%、1%、0%的樣品。將5 mg偽麻黃堿和95 mg基質(zhì)混合，得到質(zhì)量分數(shù)為5%的樣品，以此遞減類推分別配置質(zhì)量分數(shù)為5%、4.5%、4%、3.5%、3%、2.5%、2%、1.5%、1%、0的樣品。將麻黃堿和偽麻黃堿與基質(zhì)混合均勻制備質(zhì)量分數(shù)為5%、4.5%、4%、3.5%、3%、2.5%、2%、1.5%、1%、0的混合樣品。

1.4 數(shù)據(jù)收集與處理

取(1～2) mg的麻黃堿和偽麻黃堿與200 mg溴化鉀研磨混勻，壓成厚度約(1～2) mm的樣品薄片。將薄片放入可以測定紅外光譜的測定槽中，對樣品進行紅外光譜的測定。然后利用數(shù)據(jù)處理工具對測定的光譜圖進行數(shù)學(xué)處理，然后使用數(shù)學(xué)處理后的光譜圖進行二維相關(guān)分析，獲取相關(guān)譜圖。

2 光譜分析

2.1 一維紅外光光譜

圖2(a)、(b)和(c)分別為麻黃堿、偽麻黃堿及麻黃堿與偽麻黃堿混合物的一維紅外光光譜分析結(jié)果。

圖2 麻黃堿、偽麻黃堿、麻黃堿與偽麻黃堿混合物的一維紅外光光譜分析結(jié)果

由圖2可見，在其他物質(zhì)中摻加較少量的麻黃堿或偽麻黃堿時，麻黃堿或偽麻黃堿中的特征峰會被其他物質(zhì)的峰掩蓋。從圖2可以看出，質(zhì)量分數(shù)為5%、10%的麻黃堿樣品，雖然不同物質(zhì)的吸收度不同，但隨著樣品濃度的不斷提高，吸收峰變的不清晰，特征峰峰形不明顯，圖譜的分辨率降低，樣品濃度的變化會在一定程度上對圖譜的分辨率造成影響，使得少量的麻黃堿或偽麻黃堿較難被簡單的一維紅外光譜鑒定出來。

2.2 二維相關(guān)功率譜

圖3是麻黃堿、偽麻黃堿及麻黃堿與偽麻黃堿混合物的二維相關(guān)功率譜。

圖3 麻黃堿、偽麻黃堿、麻黃堿與偽麻黃堿混合物的二維相關(guān)功率譜分析

由圖3可以看出，經(jīng)過二維相關(guān)功率譜處理后，麻黃堿樣品薄片及偽麻黃堿樣品薄片中，捕捉到其相應(yīng)的特征峰，解決了重疊峰分析問題，為藥物領(lǐng)域的快速檢測提供了新的解決方案。

3 結(jié) 論

將二維相關(guān)分析技術(shù)與紅外光譜技術(shù)相結(jié)合，應(yīng)用于中藥摻雜化學(xué)品的檢測。二維相關(guān)光譜提高了光譜的分辨率，解決了重疊峰分析問題，為藥物領(lǐng)域的快速檢測提供了新的解決方案。本方法的優(yōu)點在于不需要對樣本進行預(yù)處理，僅需將粉末狀態(tài)的樣品進行壓片，采集壓片的動態(tài)光譜，再通過相關(guān)程序讀取動態(tài)光譜信息即可繪制二維相關(guān)圖譜，分析二維相關(guān)圖譜便可得到結(jié)論。但本方法也存在一定的不足，在光譜分析的問題上，僅對紅外光譜和近紅外光譜進行了研究，研究的光譜類型較為簡單，后續(xù)還需對其他類型的光譜進行研究。