快速检测羟乙基纤维素摩尔取代度的方法

摘要

本发明涉及羟乙基纤维素理化性能检测领域，尤其是一种检测速度快、样品预处理简单的快速检测羟乙基纤维素摩尔取代度的方法，包括如下步骤：a、组建建模样品谱图集；b、试建模型；c、模型验证；d、样品检测。本发明成功实现了快速检测羟乙基纤维素中摩尔取代度的近红外光谱模型建立方法，由于创造性的设计，无需对样品进行预处理，利用校正模型即可快速检测出待测样品中的摩尔取代度。本发明建立的校正模型具有对分析速度快、操作简单、准确率高、重现性好、安全可靠、绿色环保等优点，也为实现完全自动化操作提供了基础。本发明尤其适用于羟乙基纤维素摩尔取代度的检测之中。

说明书

技术领域

本发明涉及羟乙基纤维素理化性能检测领域，尤其是一种快速检测羟乙基纤维素摩尔取代度的方法。

背景技术

羟乙基纤维素属于非离子型可溶纤维素醚类，是一种非离子型表面活性剂，它是由碱性纤维素和环氧乙烷经醚化反应而制成的。羟乙基纤维素在热水或冷水中形成胶体溶液，高温或煮沸不沉淀，在丙酮、乙醇或甲苯中几乎不溶。其重要用途有：增稠剂、保护剂、粘合剂、稳定剂以及制备乳剂、冻胶、软膏、洗剂、栓剂和片剂的添加剂等。

摩尔取代度是羟乙基纤维素产品交验不可或缺的项目，也最关键的指标之一，其指标控制好坏直接关系到产品的品质。

目前，测定羟乙基纤维素摩尔取代度的试验方法主要参照中国药典(2015版)0712《甲氧基、乙氧基与羟丙氧基测定方法》中的气相色谱法来测得羟乙氧基含量，再通过公式换算出摩尔取代度。这种方法所用试剂毒害性大，所需分析时间都在4～5h以上，不能实时反映产品的质量，严重制约着生产的进度。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种检测速度快、样品预处理简单的快速检测羟乙基纤维素摩尔取代度的方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：快速检测羟乙基纤维素摩尔取代度的方法，包括如下步骤：

a、组建建模样品谱图集：将已知摩尔取代度的n个具有代表性的羟乙基纤维素样品分别放置于近红外光谱仪的样品杯中，用旋转积分球的漫反射方式扫描，得到各样品的近红外光谱图，其中，n≥50；

b、试建模型：根据步骤a的每一个羟乙基纤维素样品的近红外光谱图与对应的摩尔取代度值，对光谱预处理与特征信息数据提取，建立两者之间的模型关系，选出试建模型；

c、模型验证：收集不同牌号、不同含水量、不同摩尔取代度的羟乙基纤维素样品，组成验证集，扫描近红外光谱图，得到验证谱图，调用步骤b中的试建模型，对验证集谱图进行处理，得到样品预测值，对比预测样品摩尔取代度的基础数据，验证试建模型；

d、样品检测：扫描待测样品得到待测样品的近红外光谱图，再根据步骤b建立的模型关系和待测样品的近红外光谱图得到待测样品的摩尔取代度值。

进一步的是，步骤a中，所述已知摩尔取代度的n个具有代表性的羟乙基纤维素样品，其外观为白色或灰白色或淡黄白色粉末或颗粒。

进一步的是，所述样品的含水量≤6.0％。

进一步的是，所述样品的摩尔取代度范围为2.0～2.8。

进一步的是，步骤a中，每一个羟乙基纤维素样品扫描次数不低于2次。

进一步的是，步骤b中，利用化学计量学软件对光谱预处理与特征信息数据提取。

进一步的是，步骤b中，采用偏最小二乘法，通过交叉检验，分别建立两者之间的模型关系。

进一步的是，步骤d中，利用旋转积分球的漫反射方式扫描待测样品，得到待测样品的近红外光谱图。

本发明的有益效果是：本发明成功实现了快速检测羟乙基纤维素中摩尔取代度的近红外光谱模型建立方法，由于创造性的设计，无需对样品进行预处理，利用校正模型即可快速检测出待测样品中的摩尔取代度。本发明建立的校正模型具有对分析速度快、操作简单、准确率高、重现性好、安全可靠、绿色环保等优点，也为实现完全自动化操作提供了基础。本发明尤其适用于羟乙基纤维素摩尔取代度的检测之中。

附图说明

图1是羟乙基纤维素的近红外光谱图。

图2是羟乙基纤维素摩尔取代度的预测值与真实值的模型关系图。

具体实施方式

快速检测羟乙基纤维素摩尔取代度的方法，包括如下步骤：a、组建建模样品谱图集：将已知摩尔取代度的n个具有代表性的羟乙基纤维素样品分别放置于近红外光谱仪的样品杯中，用旋转积分球的漫反射方式扫描，得到各样品的近红外光谱图，其中，n≥50；b、试建模型：根据步骤a的每一个羟乙基纤维素样品的近红外光谱图与对应的摩尔取代度值，对光谱预处理与特征信息数据提取，建立两者之间的模型关系，选出试建模型；c、模型验证：收集不同牌号、不同含水量、不同摩尔取代度的羟乙基纤维素样品，组成验证集，扫描近红外光谱图，得到验证谱图，调用步骤b中的试建模型，对验证集谱图进行处理，得到样品预测值，对比预测样品摩尔取代度的基础数据，验证试建模型；d、样品检测：扫描待测样品得到待测样品的近红外光谱图，再根据步骤b建立的模型关系和待测样品的近红外光谱图得到待测样品的摩尔取代度值。本发明检测方法无需对样品进行处预处理，不使用化学试剂，能解决现有分析技术周期长、操作繁琐、使用化学试剂对环境和操作人员带来的伤害等问题，能快速、准确的检测出羟乙基纤维素的摩尔取代度，能达到预测取代度与取代度基础数据之间的误差≤0.15。

其中，作为优选的方案，优选步骤a中，所述已知摩尔取代度的n个具有代表性的羟乙基纤维素样品，其外观为白色或灰白色或淡黄白色粉末或颗粒；优选所述样品的含水量≤6.0％；优选所述样品的摩尔取代度范围为2.0～2.8，通过对羟乙基纤维素样品的优选，从而得到更佳的建模样品谱图集。另外，为了保证扫描的准确性，优选步骤a中，每一个羟乙基纤维素样品扫描次数不低于2次。在近红外光谱技术检测羟乙基纤维素摩尔取代度的模型建立方法的步骤a中，所述已知摩尔取代度的羟乙基纤维素是优选参照中国药典(2015版)0712《甲氧基、乙氧基与羟丙氧基测定法》中的气相色谱法测得羟乙氧基含量，再通过公式换算所得。在实际操作时，所述近红外光谱仪优选布鲁克MPA近红外光谱仪，软件为OPUS。测量参数包括分辨率、扫描次数/时间、波段：分辨率64～2cm

步骤b中，优选利用化学计量学软件对光谱预处理与特征信息数据提取。另外，优选步骤b中，采用偏最小二乘法，通过交叉检验，分别建立两者之间的模型关系，从而更好的实现试建模型。在实际操作时，优选的布鲁克MPA近红外光谱仪的光谱预处理与特征信息数据提取方法包括：矢量归一法(SNV)、多元散射校正法(MSC)、一阶导数法、一阶导数法+SNV、矢量归一法+MSC，与此同时，步骤b中试建模型中，以主要评价参数为参考，推荐参数为：R

实施例

本发明实施例采用的近红外光谱仪为MPA型傅立叶变换近红外光谱仪，化学计量学软件为OPUS软件。

(1)样本收集与模型构建

仪器开机预热1h后，打开仪器自带软件，运行仪器测试，待仪器运行测试判定仪器测试通过后，调用积分球旋转测试模式，设定分辨率为8cm

收集不同牌号、不同摩尔取代度的羟乙基纤维素样品90个，组建成模型样品集。取适量样品装进测试杯中，装填量为测量杯体积2/3，轻轻摇匀使其表面平整，按上述扫描方式，扫描建模样品集，收集图谱，组成建模样品图谱集；同时采用中国药典(2015版)0712《甲氧基、乙氧基与羟丙氧基测定法》中的气相色谱法测定上述90个建模集样品的羟乙氧基含量，再通过公式换算出摩尔取代度。采用偏最小二乘法，将建模样品谱图集与摩尔取代度基础数据一一对应，建立模型，并通过交叉检验，选出适用性最好的模型作为测试模型，模型见图2。

(2)校正模型的验证

为了验证本发明方法所建模型的准确性，利用本发明方法检测羟乙基纤维素中摩尔取代度与现行分析方法检测出结果进行对比。

将需验证的样品按上述(1)方式扫描，得到光谱后调用测试模型，即可得到羟乙基纤维素的摩尔取代度，部分数据见下表1：

表1校正模型的验证数据

从表1可知，现行分析方法测得的真实值与本发明方法测得的预测值之间的误差均满足现行生产规定的“允许差不大于0.15”的要求，说明本发明方法检测羟乙基纤维素摩尔取代度满足准确性的要求。

(3)样本测定的稳定性

将3个待测羟乙基纤维素样品分别置于样品杯中，在旋转状态下采用漫反射方式采集样品的近红外光谱图，每个样品分别平行测定10次，其摩尔取代度稳定性结果见下表2。

表2摩尔取代度稳定性结果

从表2来看，每个样品10次测定的极差、样品预测结果的平均值与真实值的误差均满足“允许差不大于0.15”的要求。

综上可以看出，本发明建立的检测羟乙基纤维素中摩尔取代度的近红外模型不仅操作简单、分析速度快；而且本发明建立的模型对测定羟乙基纤维素中摩尔取代度的准确率高、重现性好，为羟乙基纤维素中摩尔取代度的检测提供了一条更为有效的手段。