全 文 ：近红外光谱法在中药辅料质量控制中的应用
聂黎行１，王钢力１，李志猛２，林瑞超１
（１．中国药品生物制品检定所，北京 １０００５０；
２．北京同仁堂股份有限公司，北京 １０００５１）
［摘要］ 目的：采用近红外光谱法控制中药辅料质量。方法：分别采用新型积分球透反射附件和透射附件采集炼蜜和黄
酒的近红外光谱，结合偏最小二乘回归算法建立了还原糖和乙醇的含量测定方法。结果：还原糖和乙醇校正模型的相关系
数、校正集均方差和验证集均方差分别为０９５９３，１００％，１１９％和０９５２９，０１７４％，０２３８％。结论：所建方法快速、无损、简
便，结果准确可靠，可推广用于工业现场的原位检测。
［关键词］ 近红外光谱法；中药辅料；炼蜜；黄酒
［收稿日期］ ２００９０３２５
［基金项目］ 北京市科学技术委员会项目（Ｄ０２０５００４０４０７２１）
［通信作者］ 聂黎行，Ｔｅｌ：（０１０）６７０９５３１３，Ｅｍａｉｌ：ｎｉｅｌｉｘｉｎｇ＠１６３．
ｃｏｍ
中药辅料是传统中药的重要组成部分，可以起
到增效、减毒、缓性、矫味等多方面的作用。炼蜜和
黄酒是中药炮制和生产最常用的辅料。炼蜜可以起
到赋形、矫味、滋润等功效，其中富含的还原糖可防
止原药材中的有效成分氧化变质，并可抑制菌类生
长。好的炼蜜要求水分含量低，还原糖含量高。黄
酒是常用的液体辅料之一。酒炙可缓和中药苦寒之
性，引药上行，并加强药物活血通经作用。中成药生
产过程中，加黄酒对原料药材进行蒸制有助于有效
成分的溶出，增强疗效，还可矫味矫臭、防腐防蛀。
黄酒中乙醇含量对药效有显著影响，含量太低起不
到宣行药势的协同作用，太高则可能会杀灭原料药
材中有益的酶。蜂蜜的传统检验方法包括滴定法、
旋光法等［１２］，而黄酒中乙醇含量通常采用比重瓶、
酒精计［３］或气相色谱［２］测定。这些方法操作比较
繁琐，分析时间较长，且不适用于工业现场辅料质量
监控。近红外光谱用于中药质量控制能从整体上反
映样品的化学组成信息，具有操作简便、快速、无损，
可实现在线控制等优势。近年来，近红外光谱在中
药领域的应用日益增多，在中药材、中成药的分析中
都显示了巨大的潜力［４６］。但在中药辅料质量控制
方面的应用尚未见报道。本实验将近红外光谱法同
化学计量学技术相结合，对炼蜜中还原糖及黄酒中
乙醇含量进行定量分析，发展形成一种准确、无损、
快速、简便的中药辅料质量评价方法。
１ 材料
Ａｎｔａｒｉｓ傅立叶变换近红外分析仪（Ｔｈｅｒｍｏ美
国），配置透射附件及光程分别为 ０５ｍｍ和 １０
ｍｍ的新型透反射附件，ＲＥＳＵＬＴ３０光谱采集软
件，ＴＱＡｎａｌｙｓｔ７２化学计量学软件。岛津ＧＣ２０１０
气相色谱仪（带ＦＩＤ检测器）。
色谱纯正丙醇（ＴＥＤＩＡ公司），分析纯酒石酸钾
钠、氢氧化钠、硫酸铜、无水乙醇（北京化学制剂公
司），水为超纯水。炼蜜６４份，黄酒（半干型）９７份，
由北京同仁堂股份有限公司同仁堂制药厂，葡萄糖
对照品（中国药品生物制品检定所，批号 １１０８３３
２００５０３）。
２ 方法
２．１ 样品预处理 取炼蜜适量，于５０℃密封加热过
夜，使糖结晶充分溶解，搅匀，室温下放凉。
２．２ 化学值的测定 还原糖的含量参照《中国药典》
２００５年版（一部）蜂蜜项下方法测定。６４份炼蜜还原
糖含量在７５００％～９０７１％。以正丙醇为内标，参照
《中国药典》２００５年版（一部）附录ⅨＭ项下气相色谱
法测定黄酒中乙醇含量。色谱柱为ＡｌｔｅｃｈＡＴＷＡＸ
毛细管柱（０３２ｍｍ×３０ｍｍ，０２５μｍ），初始柱温５０
℃，以１０℃·ｍｉｎ－１的速率升至１１０℃。载气为高纯
氦，柱流速１５ｍＬ·ｍｉｎ－１，分流比２０∶１。ＦＩＤ检测器
温度２５０℃，氢气流速５０ｍＬ·ｍｉｎ－１，空气流速５００
ｍＬ·ｍｉｎ－１。进样量１μＬ。９７份黄酒乙醇含量范围
为１２２２％～１９４０％。
２．３ 光谱采集 取经处理后的炼蜜约１０ｇ于不吸
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收近红外光的封口袋内，排去空气，密封。将封口袋
置于积分球窗口，以仪器内置背景为参比，分别采用
光程为０５ｍｍ和１０ｍｍ的透反射附件采集其近
红外光谱。黄酒摇匀，过滤，取滤液置光程为１ｍｍ
的石英比色皿中，以空气为参比，利用透射采样系统
采集样品的透射光谱。光谱范围 ３８００～１００００
ｃｍ－１，扫描次数８０次，分辨率８ｃｍ－１。
２．４ ＰＬＳ模型的建立 利用ＴＱＡｎａｌｙｓｔＶ６分析软
件中的杠杆诊断功能剔除奇异样品后，随机选取１０
批样品组成验证集，其余样品组成校正集，分别建立
炼蜜中还原糖和黄酒中乙醇的近红外定量分析模
型。取光程为０５ｍｍ和１０ｍｍ时采集的炼蜜近
红外光谱分别建立还原糖测定的数学模型，考察光
程对预测准确度的影响。采用偏最小二乘算法对各
模型校正集样品的近红外光谱和化学值进行拟合，
得到近红外定量模型。用建立的模型对验证集样品
化学值进行预测，并与参比方法测得值进行比较，考
察模型的准确性。
３ 结果和讨论
３．１ 光谱分析 不同光程的同一份炼蜜样品近红外
透反射光谱图，见图１。由图１可见光程越大，吸收越
强，而光程小的光谱峰型更尖锐，信噪比更高。
图１ 不同光程采集的炼蜜近红外透反射光谱
黄酒样品的原始光谱见图２，吸收最强的区域
为３８００～４０７８，５１２８～５２６３，６８７２ｃｍ－１，分别对
应于ＯＨ键的面内弯曲振动二级倍频、伸缩振动和
面内振动的合频及伸缩振动的一级倍频［７］。为考
察光谱特征，分别采集了纯水、５％乙醇、１０％乙醇、
１５％乙醇和纯乙醇的近红外透射光谱，见图３。由
图３可见，纯乙醇的主要特征吸收分布于４１９２～
４５３５，５５８５～５９７８ｃｍ－１，各浓度乙醇与纯水的近
红外光谱基本一致，６８７２ｃｍ－１处吸收随着含水量
增加略有提高，乙醇的特征吸收基本被湮没于水的
强吸收中。因此建立乙醇定量模型时应避免选用水
吸收强的区域。
图２ 黄酒样品近红外原始光谱
图３ 纯水（ａ）、５％乙醇（ｂ）、１０％乙醇（ｃ）、
１５％乙醇（ｄ）、纯乙醇（ｅ）的近红外原始光谱
３．２ 奇异样品的删除 样品作为近红外定量分析
中的必备因素在整个建模过程中起着主导作用，校
正集样品中的光谱信息和成分含量信息都会纳入到
定量校正中去，以便该模型可以利用已有的信息预
测未知样品。实际操作过程中，待测成分测量值与
实际值之间的严重偏离、光谱采集过程中光谱仪的
随机误差及环境温湿度变化等因素所导致的光谱误
差、校正集中出现与其他样品有明显物理或化学差
异的样品等因素都可产生奇异点。定量算法自身对
于极个别奇异样品几乎没有判别力，而且会在默认
状态下对校正模型进行调整以使其可以对于奇异样
品也可给出最小的预测精度，但这是以牺牲绝大多
数校正集样品的精度为代价的。为保证模型准确可
靠，需要在建模过程中删去奇异点。奇异点有两类，
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一类由参考值测定误差较大所致，对回归分析影响
明显，可通过学生化残差（ｓｔｕｄｅｎｔｉｚｅｄｒｅｓｉｄｕａｌ）［８］指
标发现并剔除；另一类奇异点的光谱不具代表性，远
离模型整体的平均光谱，对模型的稳健性有强烈扰
动作用，可采用杠杆值（ｌｅｖｅｒａｇｅ）［９］指标诊断进而剔
除。本实验利用 ＴＱＡｎａｌｙｓｔＶ６分析软件中的杠杆
诊断功能分别将炼蜜和黄酒的学生化残差或杠杆值
较大的１０个样品剔除，不参与建立模型。
３．３ 建模参数的优化 删除奇异样品后，随机选取
１０份样品组成验证集，其余样品用于建立数学模
型。光谱预处理方法、谱区范围和偏最小二乘
（ＰＬＳ）因子是建立近红外定量校正模型的重要参
数。选择恰当的建模参数不仅有利于加快模型的运
算速度，而且会提高模型的精度和预测能力。实验
采用内部交叉验证优化上述参数，取交叉验证均方
差（ＲＭＳＥＣＶ）最小时的条件建立模型。各模型的建
模参数见表１。采用多重散射校正技术（ｍｕｌｔｉｐｌｉｃａ
ｔｉｖｅｓｃａｔｅｒｃｏｒｅｃｔｉｏｎ，ＭＳＣ）对原始近红外光谱进行
处理，可减小实验过程中样品颗粒尺寸、均匀性等因
素对近红外光谱的影响。光谱基线的漂移则通过微
分处理加以校正。一阶微分处理可以消除常数背
景，二阶微分可以消除线性背景。在对光谱数据作
微分处理时，由于噪声信号也被放大，因此通常在微
分之前需要对光谱数据作平滑处理。
表１ 校正模型参数
模型 光谱预处理方法 谱区范围／ｃｍ－１ ＰＬＳ因子
炼蜜中还原糖（０５ｍｍ光程） ＭＳＣ，１阶导数，Ｎｏｒｉｓ平滑 ３８００～１００００ ８
炼蜜中还原糖（１０ｍｍ光程） ＭＳＣ，２阶导数，Ｎｏｒｉｓ平滑 ３８００～１００００ ７
黄酒中乙醇 ＭＳＣ，２阶导数，Ｎｏｒｉｓ平滑 ８８００～１００００ ５
３．４ 模型的评价 优化了建模参数后，用 ＰＬＳ法
分别建立了０５ｍｍ和１０ｍｍ光程下炼蜜还原糖
含量以及黄酒乙醇含量的 ＮＩＲ校正模型，３个模型
的预测范围、相关系数（ｃｏｒｅｌａｔｉｏｎｃｏｅｆｉｃｉｅｎｔ，ｒ）、校
正均方差（ｒｏｏｔｍｅａｎｓｑｕａｒｅｅｒｏｒｏｆｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ，ＲＭ
ＳＥＣ）等评价指标见表２。ＮＩＲ光谱校正模型必须具
备良好的预测性能方可投入实际应用，因此需要对
建立的模型进行验证。用所建模型对验证集样品乙
醇含量进行预测，３个模型预测均方差（ｒｏｏｔｍｅａｎ
ｓｑｕａｒｅｅｒｏｒｏｆｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ，ＲＭＳＥＰ）分别为 １１９％，
３０１％，０２４％，见表２。由结果可见，采用不用光
程采集炼蜜近红外光谱建立的模型，０５ｍｍ光程分
析结果更好，因此最终选用０５ｍｍ光程下建立的
模型用于炼蜜中还原糖的含量测定。
表２ 模型评价指标
光程
预测范围
／％
ｒ
ＲＭＳＥＣ
／％
ＲＭＳＥＰ
／％
炼蜜中还原糖（０５ｍｍ光程） ６７５９～９５２６ ０９５９３ １００ １１９
炼蜜中还原糖（１０ｍｍ光程） ６７５９～９５２６ ０８９０９ １６１ ３０１
黄酒中乙醇 １１８６～１９７６ ０９５２９ ０１８ ０２４
４ 结论
本研究利用近红外光谱结合偏最小二乘算法建
立了炼蜜中还原糖及黄酒中乙醇含量的快速测定方
法，并且比较了光程对分析结果准确性的影响。研
究结果证明了近红外光谱技术用于中药辅料质量控
制的可行性和优越性。
［参考文献］
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域中的应用展望［Ｊ］．中国中药杂志，２００３，２８（１２）：１１１７．
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ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌＣｈｉｎｅｓｅｍｅｄｉｃｉｎｅ
ＮＩＥＬｉｘｉｎｇ１，ＷＡＮＧＧａｎｇｌｉ１，ＬｉＺｈｉｍｅｎｇ２，ＬＩＮＲｕｉｃｈａｏ１
（１．ＮａｔｉｏｎａｌＩｎｓｔｉｔｕｔｅｆｏｒｔｈｅＣｏｎｔｒｏｌｏｆＰｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃａｌａｎｄＢｉｏｌｏｇｉｃａｌＰｒｏｄｕｃｔｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００５０，Ｃｈｉｎａ；
ＢｅｉｊｉｎｇＴｏｎｇｒｅｎｔａｎｇＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００５１，Ｃｈｉｎａ）
［Ａｂｓｔｒａｃｔ］ Ｏｂｊｅｃｔｉｖｅ：ＴｏａｐｐｌｙｔｈｅｎｅａｒｉｎｆｒａｒｅｄｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙｉｎｑｕａｌｉｔｙｃｏｎｔｒｏｌｆｏｒｅｘｃｉｐｉｅｎｔｓｏｆｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌＣｈｉｎｅｓｅｍｅｄｉｃｉｎｅ
（ＴＣＭ）．Ｍｅｔｈｏｄ：Ａｎｅｗｔｙｐｅｏｆｔｒａｎｓｍｉｔａｎｃｅａｎｄｒｅｆｌｅｃｔａｎｃｅｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎｓｐｈｅｒｅａｃｃｅｓｓｏｒｙａｎｄａｔｒａｎｓｍｉｔａｎｃｅａｃｃｅｓｓｏｒｙｗｅｒｅｕｓｅｄｔｏ
ｃｏｌｅｃｔｔｈｅｓｐｅｃｔｒａｏｆｐｒｏｃｅｓｓｅｄｈｏｎｅｙａｎｄｒｉｃｅｗｉｎｅ，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｏｆｒｅｄｕｃｉｎｇｓｕｇａｒａｎｄｅｔｈａｎｏｌｉｎｐｒｏｃｅｓｓｅｄ
ｈｏｎｅｙｗｅｒｅｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄｗｉｔｈｐａｒｔｉａｌｌｅａｓｔｓｑｕａｒｅｓ（ＰＬＳ）．Ｒｅｓｕｌｔ：Ｔｈｅｃｏｒｅｌａｔｉｏｎｃｏｅｆｉｃｉｅｎｔｓ（ｒ），ｔｈｅｒｏｏｔｍｅａｎｓｑｕａｒｅｅｒｏｒｏｆｃａｌｉ
ｂｒａｔｉｏｎ（ＲＭＳＥＣ）ａｎｄｔｈｅｒｏｏｔｍｅａｎｓｑｕａｒｅｅｒｏｒｏｆｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ（ＲＭＳＥＰ）ｏｆｔｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄｍｏｄｅｌｓｗｅｒｅ０９５９３，１００％ ａｎｄ１１９％
ｆｏｒｒｅｄｕｃｉｎｇｓｕｇａｒ；０９５２９，０１７％ ａｎｄ０２４％ ｆｏｒｅｔｈａｎｏｌ．Ｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎ：Ｔｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄｍｅｔｈｏｄｉｓｆａｓｔ，ｎｏｎｄｅｓｔｒｕｃｔｉｖｅ，ｓｉｍｐｌｅａｎｄ
ａｃｃｕｒａｔｅ，ａｎｄｃａｎｂｅａｐｐｌｉｅｄｔｏａｔｓｐｏｔｄｅｔｅｃｔｉｏｎ，
［Ｋｅｙｗｏｒｄｓ］ ｎｅａｒｉｎｆｒａｒｅｄ（ＮＩＲ）ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ；ｅｘｃｉｐｉｅｎｔｓｏｆｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌＣｈｉｎｅｓｅｍｅｄｉｃｉｎｅ；ｐｒｏｃｅｓｓｅｄｈｏｎｅｙ；ｒｉｃｅｗｉｎｅ
［责任编辑 周驰］
关于召开“第５届华人药师临床药学专题研讨会”征文的通知
《中国新药与临床杂志》社主办、上海市药学会协办的“第５届华人药师临床药学专题研讨会”拟定于
２００９年１１月下旬在上海市召开。届时将邀请国内各省市及我国台湾、香港地区、欧美、新加坡等地的医学
家、药学家参加此次大会，并进行精彩的学术报告和学术交流。热烈欢迎所有相关领域的专家学者和同道踊
跃投稿并参加会议，现将征文相关事项通知如下：
１ 会议主题 抗肿瘤药物临床药学监护实践
２ 征文内容 ①抗肿瘤药物静脉注射液配制要求与管理；②抗肿瘤药物品种配制的配伍及稳定性；③抗肿
瘤治疗方案的解读；④各种新问世抗肿瘤药物的介绍；⑤抗肿瘤药物治疗的新思维与进展；⑥药师在姑息疗
法中的作用与地位；⑦抗肿瘤药物临床药学监护实践。
３ 论文要求 未在国内外公开刊物上发表的论文。论文要有创新性，引证资料可靠。字数一般在５０００字
以内，并附４００字以内的摘要。请务必附通讯地址、联系电话、手机、Ｅｍａｉｌ，以便及时联系。论文入选后，将
统一编印论文集。
４ 论文截止日期 ２００９年９月１５日。
５ 投稿方式 本次大会只接收网上投稿收集论文，Ｅｍａｉｌ：ｘｙｙｌｃ＿ｔｏｕｇａｏ＠１２６．ｃｏｍ，来稿请注明“ＣＣＰＦ会议
投稿”。
６ 联系方式 《中国新药与临床杂志》编辑部，电话：０２１－６１６７３７６３（办），Ｅｍａｉｌ：ｘｙｙｌｃ＿ｌｄｌ＠１２６．ｃｏｍ。
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