基于近红外光谱的中药过程分析方法研究

摘要

中药生产缺乏有效的过程分析方法,致使制药过程难以得到优化控制,是中药产品质量不稳定的主要原因之一.为此,该文根据近红外(NIR)光谱分析方法的特点,研究建立基于NIR光谱的中药过程分析方法,获得满意结果.该文首先研究了NIRS分析中药制药过程的准备实验方法.该文系统研究了近红外分析中药的方法学.根据中药特点,阐述了适用于中药近红外分析的样本准备方法,分析了中药体系存在的非线性现象及其产生根源,鉴于线性建模方法难以仿真此类非线性关系,提出以人工神经网络方法解决该类分析问题.针对普通BP神经网络训练慢、容易陷入局部最优的缺点,发展了采用留一循环监控的改进BP-ANN计算方法,用光谱主成分作为网络输入,以消除光谱中存在的共线性,用相关光谱图和性质权重光谱图筛选得到特征光谱范围,并对网络结构进行了系统优化.甘露醇实例研究表明,BP-ANN模型所得结果优于PCR和PLSR,为后续建立发展中药近红外过程分析方法打下了方法学基础.针对中药制药生产过程分析手段缺乏和过程质量可控性差的问题,该文研究了NIR光纤透射光谱分析方法在溶液中有效部位含量测定、中药大孔树脂纯化过程与中药材渗漉提取过程分析的应用.通过上述研究,得到了从黄连药材中提取主要有效成分的最优工艺参数;建立了三七药材HPLC分析新方法;研究形成了基于NIR光纤透射光谱和NIR漫反射光谱的中药过程分析新方法.该文所获得的成果,可推广应用到中药材提取过程和制药过程分析中,为加强中药制药过程质量控制与提高中药质量分析水平,提供了新的手段和研发思路.

目录

文摘

英文文摘

第1章绪论

1.1研究背景

1.1.1产业背景

1.1.2研究和发展中药过程分析方法的意义

1.2过程分析化学概述

1.2.1过程分析化学的提出

1.2.2 PAC的五种方式

1.2.3 PAC主要分析方法

1.2.4分析信息处理技术

1.3制药过程分析

1.4本文研究目标和主要内容

参考文献

第2章NIR光谱分析原理和基本方法

2.1 NIR光谱分析原理和发展历史

2.1.1 NIR光谱分析原理

2.1.2 NIR光谱分析方法的应用特点

2.1.3 NIR光谱发展历史

2.2 NIR光谱的基本分析方法

2.2.1 NIR光谱分析方法的基本流程

2.2.2 NIR光谱定量校正模型评价参数

2.3 NIR光谱分析信息处理方法

2.3.1光谱预处理方法

2.3.2定性分析

2.3.3定量分析

2.3.4变量筛选

2.3.5模型传递

参考文献

第3章NIR光谱在药学领域的研究进展

3.1原料分析

3.1.1原料药分析

3.1.2天然药物鉴别

3.1.3辅料识别

3.2固体药剂物化参数的表征

3.2.1溶出行为研究

3.2.2结晶状态

3.2.3片剂硬度

3.2.4水分的测定

3.2.5其它性质

3.3成药分析

3.3.1真假劣药判别分析

3.3.2活性组分分析

3.4药物生产过程的检测

3.4.1制药混合过程检测

3.4.2制药造粒干燥检测

3.4.3制药干燥过程检测

3.4.4制药包衣过程监控

3.4.5制药消毒过程监控

3.4.6合成反应终点控制

3.5过程质控研究

3.6生化过程分析

3.7近红外光谱分析方法认证

3.8国内研究进展

3.8.1定性分析

3.8.2定量分析

参考文献

第4章近红外光谱实验准备方法

4.1实验器材与试剂

4.1.1仪器与设备

4.1.2药材、制成品和对照品

4.1.3试剂

4.2均匀设计和回归分析法优化中药提取工艺

4.2.1中药提取工艺研究进展

4.2.2黄连简介

4.2.3黄连生物碱HPLC分析方法

4.2.4均匀设计方案

4.2.5回归方程和最优提取工艺

4.2.6结论

4.3反相高效液相色谱法同时测定三七药材中4种皂苷含量

4.3.1三七简介

4.3.2 RP-HPLC和比色法分析方法学研究

4.3.3皂苷提取纯化方法优化

4.3.4中药材三七样品分析

4.3.5结论

4.4发酵冬虫夏草中甘露醇的比色法测定

4.4.1冬虫夏草简介

4.4.2比色法测定发酵冬虫夏草中甘露醇的方法学研究

4.4.3不同批次虫草的甘露醇含量测定

小结

参考文献

第5章中药近红外光谱分析方法学研究

5.1样本准备方法

5.2近红外光谱的非线性校正方法

5.3人工神经网络计算方法

5.4中药NI RS非线性校正方法学研究实例

5.4.1近红外光谱采集

5.4.2样品的分布

5.4.3非线性现象分析

5.4.4波段的选择

5.4.5光谱数据的主成分分析

5.4.6人工神经网络参数的优化

5.4.7网络学习参数的影响

5.4.8初始权重对网络性能的影响

5.4.9四种模型预测结果比较

小结

参考文献

第6章近红外光谱用于中药提取精制过程分析

6.1近红外透射光谱法快速测定三七总皂苷

6.1.1实验部分

6.1.2实验结果与讨论

6.1.3结论

6.2近红外光谱用于中药大孔树脂纯化过程分析

6.2.1实验部分

6.2.2实验结果与讨论

6.2.3结论

6.3径向基人工神经网络-近红外光谱用于中药渗漉提取过程分析

6.3.1 RBFN原理

6.3.2实验部分

6.3.3实验结果与讨论

6.3.4结论

小结

参考文献

第7章 近红外光谱用于中药材和中成药分析

7.1中药材质量控制方法

7.2近红外光谱测定三七皂苷成分实验方法

7.2.1样品制备方法

7.2.2 NIR光谱扫描

7.2.3建模方法

7.3近红外光谱测定三七皂苷成分的PLSR校正方法

7.3.1样本的分布

7.3.2光谱预处理方法选择

7.3.3光谱波段选择

7.3.4 PLS因子数

7.3.5最优模型的交叉验证和预测结果

7.4近红外光谱测定三七皂苷成分的ANN校正方法

7.4.1非线性现象分析

7.4.2网络结构优化及结果

7.5近红外光谱用于发酵虫草氨基酸含量测定

7.5.1氨基酸含量与校正方法的选择

7.5.2网络结构

7.5.3光谱预处理方法比较

7.5.4波段优化

7.5.5最优结果

小结

参考文献

第8章总结和展望

8.1总结

8.2展望

攻读博士学位期间发表论文

致 谢