基于近红外光谱技术的中药生产过程质量控制方法研究
发布时间：2021-01-20 08:31
目前,我国中药生产正处于从传统的经验开发到中药工业数字化、智能化建设的转型升级阶段。中药生产过程存在原药材质量波动大、生产模式比较粗犷、检验滞后于生产等问题,缺乏有效的质量控制方法和在线检测手段,无法科学有效地保证中药产品质量的稳定均一性,严重阻碍了中药走向国际化、现代化舞台的进程。近红外光谱技术（NIRS）作为一种高新分析技术,具有分析速度快、测量重复性好、分析成本低、不破坏样本、样本无需预处理、方便实施在线分析等特点,可以真正实现对生产过程的实时监测,增强对关键工艺的理解,确保制药全程平稳受控,从而生产出质量一致的产品。针对目前中药质量控制水平较为有限的状况,本文将NIRS引入到中药制药领域,全面探讨了 NIRS结合化学计量学方法以及统计过程控制技术（SPC）在中药生产过程质量控制中的应用,发展了一种适用于中药生产过程各环节的实时分析和过程监控的工具。本文的主要研究内容包括:1.以白芍近红外（NIR）定量分析方法为研究对象,对其可靠性予以严格验证。借鉴国际协调会议和美国食品药品管理局认可的分析方法评价体系,对中药复杂体系NIRS进行方法学验证,包括专属性、线性、准确性、重复性、中间...
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：167 页
【学位级别】：博士
【图文】：
图１．１?ＮＩＲ光谱范围??Ｆｉｇ．?１．１?ＮＩＲ?ｓｐｅｃｔｒａｌ?ｒａｎｇｅ??
?＼?Ｏ－Ｈ?２ｎｄ?ｏｖｍｏｉｖｃ??ＨＬ?ｇ〇〇?Ｃ－Ｈ?３ｒｄ?ｏｖｅｒｔｏｍｔ??图１．１?ＮＩＲ光谱范围??Ｆｉｇ．?１．１?ＮＩＲ?ｓｐｅｃｔｒａｌ?ｒａｎｇｅ??ＮＩＲ光谱分析技术由硬件、软件和模型三个因素组成。硬件是指光谱仪器，??用于测定样品光谱谱图；软件用于光谱实时采集和化学计量学分析；校正模型用??于关联光谱和目标化合物，在ＮＩＲ光谱分析中处于核心地位Ｉ１５１。ＮＩＲ光谱仪－??般由光学系统、机械系统、电子系统和计算机系统等部分组成，其中，光学系统??处于核心地位，主要包含光源、测样附件、分光器和检测器等部分。根据分光器??不同，ＮＩＲ光谱仪可分为滤光片型、光栅扫描型、发光二极管型、声光可调滤光??器型和傅里叶变换型等类型。样品的形状、物态各式各样，需要采用不同的测量??方式采集光谱，具体可分为透射式、漫反射式、漫透射３种（图１．２）。透射式的??测量附件包含比色皿、流通池和透射探头
网络中最具代表性的一种网络模型。ＢＰＮＮ的主要特点是信号前向传递，??传播｜８Ｇ］，其具有良好的非线性映射逼近能力和预测能力，而且易于实??，ＢＰＮＮ近年来在ＮＩＲ光谱模式识别中得到相当广泛的应用。??个有监督式的学习算法中，输入变量和相应的目标变量用来持续训练一??直到其达到结束条件，如最大迭代次数及最小误差［８１］？■图丨．３显示了??拓扑结构。ＢＰＮＮ?—般包含３个不同层，分别是输入层、隐含层和输出??层次包含一个或多个神经元（节点），神经元是对生物神经元的简化和??特性在某种程度上决定了神经网络的总体特性。同层中的神经元具有相??性转换函数，不同层的神经元可能具有相同或不同的非线性转换函数。??入层输入，经标准化处理，并施以权重传输到隐含层，隐含层经权值阈??，传输到输出层，输出层给出神经网络的预测值，并与期望值进行比较，??差，则从输出层反向传播误差，进行权值阈值的调整，使网络输出逐渐??出一致。??
【参考文献】：
期刊论文
[1]近红外光谱法测定不同产地独活中蛇床子素和二氢欧山芹醇当归酸酯含量[J]. 战皓,方婧,杨滨,付梅红,柳梦婷,李化,王祝举,唐力英,吴宏伟,杨岚,张东. 光谱学与光谱分析. 2017(04)
[2]近红外光谱法同时快速鉴别3种麻黄药材品种[J]. 罗阳,曹丽亚,钟潇骁,范琦. 药物分析杂志. 2017(02)
[3]近红外光谱应用于中药质量控制及生产过程监控的研究进展[J]. 李文龙,瞿海斌. 浙江大学学报(医学版). 2017(01)
[4]丁香挥发油理化性质、提取工艺参数与其芳香水稳定性的相关性研究[J]. 张小飞,万娜,王学成,冯玲玲,曾丽华,伍振峰,杨明,曹远东,罗云. 中草药. 2016(22)
[5]引进近红外技术用于中药材品质的快速评价[J]. 白钢,丁国钰,侯媛媛,姜民,高洁. 中国中药杂志. 2016(19)
[6]药品近红外光谱通用性定量模型评价参数的选择[J]. 冯艳春,张琪,胡昌勤. 光谱学与光谱分析. 2016(08)
[7]近红外光谱分析技术在药物质量分析中的应用进展[J]. 李真,周立红,叶正良,杨功俊. 药物评价研究. 2016(04)
[8]应用统计过程控制技术研究建立青蒿金银花醇沉过程中实时放行标准[J]. 王永香,李淼,米慧娟,郑伟然,吴云,毕宇安,王振中,萧伟. 中草药. 2016(09)
[9]药物粉末混合过程在线监控技术研究进展[J]. 薛忠,徐冰,张志强,史新元,付静,杜新刚,乔延江. 中国药学杂志. 2016(02)
[10]近红外光谱技术结合粒子群最小二乘支持向量机算法在山茱萸药材质量控制中的应用研究[J]. 刘雪松,孙芬芳,金叶,吴永江,谷陟欣,朱丽,颜冬兰. 药学学报. 2015(12)
博士论文
[1]丹参注射剂生产全程质量控制技术研究[D]. 黄红霞.浙江大学 2013
[2]基于过程分析技术和化学计量学的中药生产过程质量控制方法研究[D]. 金叶.浙江大学 2013
[3]基于支持向量机的时间序列组合预测模型[D]. 向昌盛.湖南农业大学 2011
硕士论文
[1]银杏叶提取和层析过程在线质量控制方法研究[D]. 陈厚柳.浙江大学 2015
[2]中药提取过程在线NIR分析平台的开发与适用性研究[D]. 隋丞琳.北京中医药大学 2013
[3]近红外光谱技术在熊胆粉制药过程质量控制中的应用[D]. 程志伟.浙江大学 2013
[4]近红外光谱技术在中药生产过程质量分析中的应用研究[D]. 刘全.浙江大学 2004
本文编号：2988729
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：167 页
【学位级别】：博士
【图文】：
图１．１?ＮＩＲ光谱范围??Ｆｉｇ．?１．１?ＮＩＲ?ｓｐｅｃｔｒａｌ?ｒａｎｇｅ??
?＼?Ｏ－Ｈ?２ｎｄ?ｏｖｍｏｉｖｃ??ＨＬ?ｇ〇〇?Ｃ－Ｈ?３ｒｄ?ｏｖｅｒｔｏｍｔ??图１．１?ＮＩＲ光谱范围??Ｆｉｇ．?１．１?ＮＩＲ?ｓｐｅｃｔｒａｌ?ｒａｎｇｅ??ＮＩＲ光谱分析技术由硬件、软件和模型三个因素组成。硬件是指光谱仪器，??用于测定样品光谱谱图；软件用于光谱实时采集和化学计量学分析；校正模型用??于关联光谱和目标化合物，在ＮＩＲ光谱分析中处于核心地位Ｉ１５１。ＮＩＲ光谱仪－??般由光学系统、机械系统、电子系统和计算机系统等部分组成，其中，光学系统??处于核心地位，主要包含光源、测样附件、分光器和检测器等部分。根据分光器??不同，ＮＩＲ光谱仪可分为滤光片型、光栅扫描型、发光二极管型、声光可调滤光??器型和傅里叶变换型等类型。样品的形状、物态各式各样，需要采用不同的测量??方式采集光谱，具体可分为透射式、漫反射式、漫透射３种（图１．２）。透射式的??测量附件包含比色皿、流通池和透射探头
网络中最具代表性的一种网络模型。ＢＰＮＮ的主要特点是信号前向传递，??传播｜８Ｇ］，其具有良好的非线性映射逼近能力和预测能力，而且易于实??，ＢＰＮＮ近年来在ＮＩＲ光谱模式识别中得到相当广泛的应用。??个有监督式的学习算法中，输入变量和相应的目标变量用来持续训练一??直到其达到结束条件，如最大迭代次数及最小误差［８１］？■图丨．３显示了??拓扑结构。ＢＰＮＮ?—般包含３个不同层，分别是输入层、隐含层和输出??层次包含一个或多个神经元（节点），神经元是对生物神经元的简化和??特性在某种程度上决定了神经网络的总体特性。同层中的神经元具有相??性转换函数，不同层的神经元可能具有相同或不同的非线性转换函数。??入层输入，经标准化处理，并施以权重传输到隐含层，隐含层经权值阈??，传输到输出层，输出层给出神经网络的预测值，并与期望值进行比较，??差，则从输出层反向传播误差，进行权值阈值的调整，使网络输出逐渐??出一致。??
【参考文献】：
期刊论文
[1]近红外光谱法测定不同产地独活中蛇床子素和二氢欧山芹醇当归酸酯含量[J]. 战皓,方婧,杨滨,付梅红,柳梦婷,李化,王祝举,唐力英,吴宏伟,杨岚,张东. 光谱学与光谱分析. 2017(04)
[2]近红外光谱法同时快速鉴别3种麻黄药材品种[J]. 罗阳,曹丽亚,钟潇骁,范琦. 药物分析杂志. 2017(02)
[3]近红外光谱应用于中药质量控制及生产过程监控的研究进展[J]. 李文龙,瞿海斌. 浙江大学学报(医学版). 2017(01)
[4]丁香挥发油理化性质、提取工艺参数与其芳香水稳定性的相关性研究[J]. 张小飞,万娜,王学成,冯玲玲,曾丽华,伍振峰,杨明,曹远东,罗云. 中草药. 2016(22)
[5]引进近红外技术用于中药材品质的快速评价[J]. 白钢,丁国钰,侯媛媛,姜民,高洁. 中国中药杂志. 2016(19)
[6]药品近红外光谱通用性定量模型评价参数的选择[J]. 冯艳春,张琪,胡昌勤. 光谱学与光谱分析. 2016(08)
[7]近红外光谱分析技术在药物质量分析中的应用进展[J]. 李真,周立红,叶正良,杨功俊. 药物评价研究. 2016(04)
[8]应用统计过程控制技术研究建立青蒿金银花醇沉过程中实时放行标准[J]. 王永香,李淼,米慧娟,郑伟然,吴云,毕宇安,王振中,萧伟. 中草药. 2016(09)
[9]药物粉末混合过程在线监控技术研究进展[J]. 薛忠,徐冰,张志强,史新元,付静,杜新刚,乔延江. 中国药学杂志. 2016(02)
[10]近红外光谱技术结合粒子群最小二乘支持向量机算法在山茱萸药材质量控制中的应用研究[J]. 刘雪松,孙芬芳,金叶,吴永江,谷陟欣,朱丽,颜冬兰. 药学学报. 2015(12)
博士论文
[1]丹参注射剂生产全程质量控制技术研究[D]. 黄红霞.浙江大学 2013
[2]基于过程分析技术和化学计量学的中药生产过程质量控制方法研究[D]. 金叶.浙江大学 2013
[3]基于支持向量机的时间序列组合预测模型[D]. 向昌盛.湖南农业大学 2011
硕士论文
[1]银杏叶提取和层析过程在线质量控制方法研究[D]. 陈厚柳.浙江大学 2015
[2]中药提取过程在线NIR分析平台的开发与适用性研究[D]. 隋丞琳.北京中医药大学 2013
[3]近红外光谱技术在熊胆粉制药过程质量控制中的应用[D]. 程志伟.浙江大学 2013
[4]近红外光谱技术在中药生产过程质量分析中的应用研究[D]. 刘全.浙江大学 2004
本文编号：2988729
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