全 文 ：中草药 Chinese Traditional and Herbal Drugs 第 43 卷 第 11 期 2012 年 11 月

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近红外光谱法快速检测黄芪注射液中黄芪甲苷和总固体量
白新涛 1，霍宝军 2，张 博 2，陈进钱 2，黄怀鹏 1
1. 河北国金药业有限责任公司，河北 邢台 054001
2. 神威药业有限公司，河北 石家庄 051430
摘 要：目的 利用近红外透射技术和化学计量学方法对黄芪注射液质量进行快速检测分析。方法 用透射光谱采样系统
测定样品的近红外透射光谱（NIRS）；定量模型的预处理方法为多元散射校正（MSC）和一阶微分处理，波数范围为 7 127～
5 461、5 426～5 075、4 690～4 358 cm−1，回归方法为偏最小二乘法（PLS）。结果 定量模型中黄芪甲苷量和总固体量的最
佳主因子数分别为 5、10，内部交叉验证均方差（RMSECV）分别为 5.58×10−3、2.213，决定系数（R2）分别为 0.972、0.997，
系统精密度 RSD 分别为 1.1%、0.9%，方法精密度 RSD 分别为 2.1%、1.6%；外部验证预测均方差（RMSEP）分别为 5.83×
10−3、1.97。结论 建立 NIRS 预测模型对黄芪注射液进行快速测定是可行的，该法分析快速、简便，结果准确。
关键词：近红外透射光谱（NIRS）；化学计量学；黄芪注射液；黄芪甲苷；总固体量
中图分类号：R286.02 文献标志码：A 文章编号：0253 - 2670(2012)11 - 2189 - 05
Rapid detection of astragaloside IV and total solids in Astragali Injection by NIRS
BAI Xin-tao1, HUO Bao-jun2, ZHANG Bo2, CHEN Jin-qian2, HUANG Huai-peng1
1. Hebei Gogin Pharmaceutical Co., Ltd., Xingtai 054001, China
2. Shineway Pharmaceutical Co., Ltd., Shijiazhuang 051430, China
Key words: near-infrared transmission spectroscopy (NIRS); chemometrics; Astragali Injection; astragaloside IV; total solids

中药注射液特点优势主要体现在药效迅速，作
用可靠；适用于不宜口服给药的药物与患者；可实现
定向或定位给药；可以穴位注射发挥特有的疗效[1]。
但随着中药注射液的迅速发展，引起的不良反应也
不断增多，社会各界尤其业内对中药注射液的安全
性越加重视。黄芪注射液为豆科植物蒙古黄芪
Astragalus membranaceus (Fisch.) Bge. var. mongho-
licus (Bge.) Hsiao 或膜荚黄芪 A. membranaceus
(Fisch.) Bge. 的干燥根经提取制成的灭菌水溶液[2]。
其质控标准有鉴别、检查及黄芪甲苷定量测定等多
个检验项。为了更有效地控制其质量，已有生产厂
家标准中增加了很多中药注射液的安全检测项，如
总固体量检验项。黄芪甲苷（黄芪苷 IV，astragaloside
IV）定量测定需要用高效液相色谱-蒸发光散射联用
检测；总固体量需要水浴蒸干，再干燥至恒质量。
标准方法检测的数据准确，但存在操作繁复、耗时
长、物耗大等缺点。
近红外透射光谱（near-infrared transmission
spectroscopy，NIRS）区域为 10 000～4 000 cm−1，
其主要光谱信息为 C-H、N-H、O-H 等含氢基团的
倍频及合频吸收，NIRS 技术通过测定具有代表性
的大量样品建立校正模型，实现对未知样品的定性
或定量分析[3]。本实验采用近红外透射技术直接测
定黄芪注射液中黄芪甲苷量和总固体量，结合化
学计量学中的偏最小二乘法（partial least squares，
PLS）建立快速测定黄芪注射液中的黄芪甲苷和总
固体量的 NIRS 方法。该方法具有分析速度快，可
同时分析多种成分，无污染，样品不需要特别预处
理，不使用有毒、有害试剂，不对样品造成损伤，
可实时分析和远距离测定，操作简单，分析成本低
等优点[4]。
1 仪器与材料
美国 Thermo Fisher Scientific 公司的 Antaris II
FI-NIR Analyzer 近红外光谱仪，配有透射采样系统，

收稿日期：2012-06-27
作者简介：白新涛（1978—），男，河北石家庄人，工程师，主要从事中药制剂的质量标准研究工作和质量控制工作。
Tel: (0319)5911663 E-mail: baixintao@163.com
网络出版时间：2012-10-19 网络出版地址：http://www.cnki.net/kcms/detail/12.1108.R.20121019.1029.001.html
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Result 操作软件，TQ Analyst 8 建模分析软件；赛多
利斯 CP225D 电子天平；科伟 HH—2 型电热恒温水
浴锅；天津泰斯特实验设备有限公司 101—1AB 型
电热鼓风干燥箱；岛津 LC—20AD 高效液相色谱仪
与 ALLtech ELSD2000ES 蒸发光散射检测器联用。
黄芪甲苷对照品由中国药品生物制品检定所提
供，批号 100781-200613；黄芪注射液由石家庄平
安医院提供，88 批样品批号见表 1。

表 1 黄芪注射液样品批号
Table 1 Batch numbers of Astragali Injection
序号 样品批号 序号 样品批号 序号 样品批号 序号 样品批号 序号 样品批号 序号 样品批号
1 11021642 16 11042341 31 11062241 46 11112931 61 11051041 76 11070742
2 11021742 17 11042541 32 11062642 47 11120431 62 11051341 77 11070841
3 11022541 18 11042742 33 11080842 48 11120732 63 11051441 78 11070842
4 11022842 19 11042942 34 11081141 49 11031041 64 11051841 79 11080641
5 11030142 20 11050141 35 11081241 50 11031042 65 11051942 80 11080642
6 11030442 21 11050241 36 11081641 51 11031342 66 11052442 81 11080841
7 11030642 22 11060141 37 11081642 52 11031442 67 11052542 82 11090231
8 11030742 23 11060241 38 11081741 53 11032341 68 11052841 83 11090232
9 11030941 24 11060841 39 11081742 54 11032441 69 11052941 84 11090531
10 11030942 25 11061141 40 11082141 55 11032541 70 11053042 85 11090631
11 11040542 26 11061241 41 11082142 56 11032641 71 11062841 86 11101141
12 11040941 27 11061341 42 11083131 57 11040141 72 11062941 87 11101241
13 11041141 28 11061741 43 11083132 58 11040142 73 11070441 88 11112131
14 11041641 29 11061842 44 11120733 59 11040541 74 11070442
15 11042041 30 11061942 45 11112132 60 11050841 75 11070741

2 方法与结果
2.1 总固体量的测定
精密量取本品 10 mL，置已于 105 ℃干燥至恒
定质量的蒸发皿中，水浴蒸干，105 ℃干燥 3 h，移
至干燥器中冷却 30 min，迅速称定质量，计算总固
体量，88 份样品中，最大值为 95.4 mg/mL，最小值
为 61.5 mg/mL。
2.2 黄芪甲苷的测定[2]
精密量取本品 25 mL 蒸干，残渣用甲醇溶解并
定容至 5 mL，作为供试品溶液；精密称取黄芪甲苷
对照品 10.26 mg 置 10 mL 量瓶中，用甲醇溶解，稀
释，定容，摇匀；分别精密吸取对照品溶液 8、12、
16 μL，供试品溶液 10 μL，用十八烷基硅烷键合硅
胶为填充剂，以甲醇-水（75∶25）为流动相，体积
流量为 1.0 mL/min，蒸发光散射检测器检测，将进
样量（µg）及对应的峰面积均取常用对数后，在对
照品同法做的回归曲线上读出样品质量浓度，计算
质量分数。
由于此法为国家标准方法，故仅对此方法进行
方法学确认，分别精密吸取对照品溶液 2、4、8、12、
16、20 μL，对照品进样量为 2.052～20.52 μg，以对
照品进样量（µg）的常用对数为横坐标（X），峰面
积的常用对数为纵坐标（Y）进行线性回归，得回归
方程 Y＝1.513 4 X＋9.614 0，r＝0.998 3；将质量浓
度为 0.21 mg/mL 的样品（批号 11031041）取 6 份，
各取 10 mL，分别加入对照品 2 mg，混匀，依法测
定，计算得黄芪甲苷的平均回收率为 98.4%，RSD
为 1.4%；将同一批样品检测 6 次的重复性 RSD 为
1.8%，双人双机双柱的中间精密度 RSD 为 2.2%。
依法检测 88 批样品，最大值为 0.24 mg/mL，最
小值为 0.17 mg/mL；对照品、样品色谱图见图 1。
2.3 光谱扫描方法
光谱分辨率为 4 cm−1，测量范围 10 000～4 000
cm−1，采用内置参比，扫描信号累加 64 次，数据格
式为 log(1/R)，1 倍增益，样品直接注入光程为 2 mm
的石英比色皿中进行测定。图 2-A 为 48 批样品的
NIRS 光谱图。
2.4 校正模型的建立
校正模型数据需要足够大的样本，本实验选用
序号为1～48的黄芪注射液样品合计48批样品作为
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校正集样品。图谱预处理选择一阶导数处理，可以
有效地消除样品由于颜色差别引起的基线飘移、强
化谱带特征、克服谱带重叠[5]。图 2-B 为 48 批校正
集黄芪注射液样品的一阶导数图谱。
光谱范围在 10 000～4 000 cm−1 反映黄芪注射




*黄芪甲苷
*astragaloside IV

图 1 黄芪甲苷对照品 (A) 和样品 (B) 的 HPLC 色谱图
Fig. 1 HPLC chromatograms of astragaloside IV
reference substance (A) and samples (B)




图 2 黄芪注射液的 NIRS (A) 和一阶导数 (B) 光谱图
Fig. 2 Spectra of NIRS (A) and first derivative (B)
of Astragali Injection
液的整体性质，但以决定系数（R2）判断其对黄芪
甲苷定量回归不佳；选择软件自动计算的最佳相关
区域 4 086～4 377、5 769～5 154、7 954～5 977 cm−1
进行预测，结果也不理想；手动调整光谱范围为
4 690～4 358、5 426～5 075、7 127～5 461 cm−1 时，
总固体量和黄芪甲苷量的 R2 最佳，故最佳光谱范围
选择为 4 690～4 358、5 426～5 075、7 127～5 461
cm−1，结果见表 2。
校正方法采用多元散射校正（MSC）进行预处
理，将 48 批校正集黄芪注射液样品的光谱数据与其
黄芪甲苷量和总固体量的实测值进行 PLS 回归，均
值中心化处理，采用交叉验证得到内部交叉验证均
方差（RMSECV）（表 2），并建立校正模型。其中
黄芪甲苷量主因子数为 5、总固体量主因子数为 10
（表 2）；最佳主因子数采用交互验证法所得的
RMSECV 确定（表 2），见图 3。
2.5 NIRS 法检测的系统精密度与方法精密度
从验证集样品中选择批号为 11031041 的黄芪
注射液样品，测定 6 次 NIRS，用所建模型预测其
黄芪甲苷量和总固体量值，测得系统精密度 RSD 分
别为 1.1%、0.9%；随机取 6 支此批样品，分别测定
其 NIRS，得方法精密度 RSD 分别为 2.1%、1.6%。
2.6 验证集样本预测
另取序号为 49～88 的 40 批黄芪注射液样品作
为验证集样品，用建立的校正模型对验证集黄芪注
射液样品进行预测，预测结果与传统方法测定结果
汇总情况见表 3。用上述校正模型预测结果与黄芪
甲苷量传统方法测定结果相对偏差的绝对值最大为
2.86%，最小为 0；与总固体量传统方法测定结果相
对偏差的绝对值最大为 3.53%，最小为 0.07%。
预测结果与标准方法所得结果的对应关系见
图 4，可见两种方法的分析结果具有良好的相关性；

表 2 选择不同光谱范围对参数的影响
Table 2 Effects of various spectral ranges on parameters
谱区范围 / cm−1 项目 主因子数 预测残差平方和（PRESS） RMSECV R
2
校正集均方差
（RMSEC）
黄芪甲苷量 3 1.61×10−3 5.79×10−3 0.924 4.79×10−3 10 000～4 000
总固体量 9 134.80 1.676 0.999 0.365
黄芪甲苷量 3 1.83×10−3 6.18×10−3 0.907 5.27×10−3 4 086～4 377、5 769～5 154、
7 954～5 977 总固体量 8 254.15 2.301 0.993 0.962
黄芪甲苷量 5 1.50×10−3 5.58×10−3 0.972 3.28×10−3 4 690～4 358、5 426～5 075、
7 127～5 461 总固体量 10 234.98 2.213 0.997 0.717
*
*
0 3 6 9 12 0 3 6 9 12
t / min
10 000 8 000 6 000 4 000
波数 / cm−1
A
B
A B
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图 3 黄芪甲苷量 (A) 和总固体量 (B) 的 RMSECV 随主因子数的变化
Fig. 3 RMSECV value changes of astragaloside IV (A) and total solids (B) with number of main factors

表 3 校正模型中黄芪甲苷量和总固体量的实测值与 NIRS 预测值的比较
Table 3 Comparison between actual and predicted values of astragaloside IV and total solids content in calibration model
黄芪甲苷 总固体量 黄芪甲苷 总固体量
序号 实测值 /
(mg·mL−1)
预测值 /
(mg·mL−1)
相对误
差 / %
实测值 /
(mg·mL−1)
预测值 /
(mg·mL−1)
相对误
差 / %
序号 实测值 /
(mg·mL−1)
预测值 /
(mg·mL−1)
相对误
差 / %
实测值 /
(mg·mL−1)
预测值 /
(mg·mL−1)
相对误
差 / %
49 0.21 0.22 2.33 67.9 69.6 1.24 69 0.21 0.21 0.00 71.6 76.2 3.11
50 0.22 0.21 −2.33 76.8 77.3 0.32 70 0.20 0.21 2.44 82.7 81.4 −0.79
51 0.21 0.22 2.33 61.5 66.0 3.53 71 0.21 0.21 0.00 81.6 82.6 0.61
52 0.21 0.21 0.00 95.2 95.6 0.21 72 0.22 0.22 0.00 70.0 68.6 −1.01
53 0.23 0.22 −2.22 68.7 68.4 −0.22 73 0.22 0.23 2.22 70.3 70.8 0.35
54 0.23 0.22 −2.22 68.7 69.2 0.36 74 0.23 0.23 0.00 61.7 58.8 −2.41
55 0.22 0.22 0.00 81.4 84.3 1.75 75 0.17 0.18 2.86 92.6 95.5 1.54
56 0.23 0.23 0.00 62.9 62.0 −0.72 76 0.22 0.22 0.00 66.3 66.8 0.38
57 0.23 0.24 2.13 70.4 69.4 −0.72 77 0.23 0.22 −2.22 66.3 65.7 −0.45
58 0.23 0.24 2.13 70.4 69.8 −0.43 78 0.21 0.21 0.00 76.6 73.9 −1.79
59 0.23 0.23 0.00 69.6 68.9 −0.51 79 0.22 0.22 0.00 64.5 66.7 1.68
60 0.23 0.22 −2.22 69.6 67.2 −1.75 80 0.22 0.22 0.00 64.5 67.1 1.98
61 0.21 0.22 2.33 81.4 80.6 −0.49 81 0.20 0.20 0.00 82.0 83.1 0.67
62 0.21 0.22 2.33 81.4 81.8 0.25 82 0.22 0.22 0.00 72.5 71.1 −0.97
63 0.22 0.22 0.00 83.3 82.2 −0.66 83 0.22 0.22 0.00 72.5 72.6 0.07
64 0.22 0.22 0.00 79.0 78.3 −0.45 84 0.21 0.21 0.00 72.9 74.8 1.29
65 0.22 0.22 0.00 79.0 76.9 −1.35 85 0.21 0.21 0.00 73.0 72.8 −0.14
66 0.20 0.21 2.44 89.6 86.5 −1.76 86 0.21 0.22 2.33 73.0 72.9 −0.07
67 0.20 0.19 −2.56 93.5 94.0 0.27 87 0.21 0.20 −2.44 81.4 79.7 −1.06
68 0.19 0.19 0.00 93.5 91.4 −1.14 88 0.20 0.20 0.00 72.3 75.4 2.10

黄芪甲苷量的外部验证预测均方差（RMSEP）为
5.83×10−3、总固体量的 RMSEP 为 1.97。可见，应
用所选校正数学模型将 NIRS 用于快速测定黄芪注
射液的质量，预测结果准确，可用于进一步分析。
3 讨论
本实验采用透射法测定样品的 NIRS，定量模型
的预处理方法为多元散射校正（MSC）和一阶微分
处理，选择波数范围为 4 690～4 358、5 426～5 075、
7 127～5 461 cm−1，回归方法为 PLS。定量模型中
黄芪甲苷量和总固体量数据如下：最佳主因子数分
别为 5、10，RMSECV 分别为 5.58×10−3、2.213，
R2 分别为 0.972、0.997，RMSEP 分别为 5.83×10−3、
1.97，系统精密度 RSD 分别为 1.1%、0.9%，方法
精密度 RSD 为 2.1%、1.6%。方法方便快速，系统
R
M
SE
C
V
/
×
10
−3

13.5









4.9
9.2
1.6
R
M
SE
C
V

0 5 10
主因子数
0 5 10
主因子数
A B
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图 4 黄芪甲苷量 (A) 和总固体量 (B) 的实测值与 NIRS 预测值的相关图
Fig. 4 Correlogram of actual value and NIRS predicted value of astragaloside IV content (A) and total solids (B)

精密度和方法精密度良好，显示出良好的实用价值。
NIRS定量分析模型的建立对校正集样品中黄芪
甲苷量和总固体量数值的分布范围有一定的要求，
本实验采用了广范围、长时间的收集样本，扩大了
校正集样品定量参数的分布范围，取得了良好效果。
上述研究表明，根据 PLS 回归方法建立预测模型，
使用 NIRS 透射技术对黄芪注射液的黄芪甲苷量和
总固体量进行测定是可行的，而且结果令人满意，
同其他方法相比，速度快捷、简便且不对样品进行
破坏。
本实验仅对黄芪注射液中黄芪甲苷量和总固体
量做了近红外光谱分析，可以看出，近红外光谱分
析手段具有简便、快捷及不破坏性。笔者认为将近
红外检测法运用于鉴别、杂质、定量等的检测，可
以提高检验效率；而且由于其不对样品破坏即可得
到样品的性质数据，进而可以应用于药品生产的在
线检测，以提高药品检验效率和生产质量，对生产
进行实时监测[4]，以指导生产。
参考文献
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中药注射剂的宏观质量分析 [A]. 中国光学会, 中国
化学学会. 第十四届全国分子光谱学术会议论文集
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法 [J]. 中国中药杂志, 2008, 33(3): 261-264.

预
测
值

0.24

0.22

0.20

0.18
0.20 0.24
实测值
校准
验证
更正
校正
相关系数：0.972 20
RMSEC：3.28×10−3
100
90
80
70
60
预
测
值

相关系数：0.996 79
RMSEC：0.717
校准
验证
更正
校正
60 80 100
实测值
A B