药物分析_13_06制药过程分析技术与中药分析

1、药品生产的主要环节w 反应分离制剂 构成了药品生产的主要工艺环节。w 原料在反应器内进行反应，通过分离等方法获得原料药，原料药经过一定的制剂工艺（如混合、造粒、干燥、压片、包衣、包装等）即成为药品。 合格的药品不是检验出来的，合格的药品不是检验出来的，而是生产出来的。而是生产出来的。 生产的药品质量是否合格，与生产过程中的每一个环节均密切相关，除控制原料质量外，制药过程关键工艺的控制是影响药品质量的重要因素，对其进行监控、控制对于保证药品质量至关重要。制药过程分析的新革命，生产过程的分析和控制常常依靠操作人员的经验。，制药过程控制自动化程度越来越高，原来由人工控制的操作逐渐被自动化设备所代替。

2、 随着自动化程度的不断提高，对动态的制药过程进行化学成分的瞬时追踪，在线监测和优化控制已经成为现代制药工业的迫切要求。制药过程分析方法分类按照分析测试的程序不同，应用于制药的过程分析按照分析测试的程序不同，应用于制药的过程分析技术分为以下类型：技术分为以下类型：w离线分析（离线分析（off-line）即从生产现场采样后带回实即从生产现场采样后带回实验室进行处理分析。验室进行处理分析。w近线分析（近线分析（at-line）也叫现场分析，人工采样后也叫现场分析，人工采样后在现场（接近生产线的地方）进行分析。在现场（接近生产线的地方）进行分析。离线分析和近线分析的工作方式实质上跟一般的实验室分析离线

3、分析和近线分析的工作方式实质上跟一般的实验室分析工作没多大的区别，是制药工业传统分析方式，他们的分析工作没多大的区别，是制药工业传统分析方式，他们的分析结果都只能说明生产过程结果都只能说明生产过程“过去过去”某一时间的状况，提供的某一时间的状况，提供的滞后的信息。滞后的信息。制药过程分析方法分类w连线分析（连线分析（on-line）也称侧线分析。指依靠自动也称侧线分析。指依靠自动采样系统，直接从生产流程抽取样品，自动输入分采样系统，直接从生产流程抽取样品，自动输入分析仪器中进行连续或间歇分析。析仪器中进行连续或间歇分析。w在线分析（在线分析（in-line）也称内线分析。样品不用取也称内线分析

4、。样品不用取出，将监测探头插入生产流程中直接在生产线上进出，将监测探头插入生产流程中直接在生产线上进行实时连续的分析。行实时连续的分析。连线分析和在线分析使真正的实时分析成为可能，它所提供连线分析和在线分析使真正的实时分析成为可能，它所提供的分析信息直接反映了当时的生产状态。的分析信息直接反映了当时的生产状态。制药过程在线分析的特点制药过程在线分析的基本要求：快速、简便、易于制药过程在线分析的基本要求：快速、简便、易于重复重复。制药过程质量监测与一般药物分析不同，快速是第一要求。过程监测要求在较短时间内迅速获取分析结果，用于监测药物生产工艺过程是否顺利进行以及产品的质量状况，以控制生产。在保证

5、快速的条件下，准确度可以在允许限度内适当降低。在线分析仪器 在线分析仪器是指能对试样的化学成分性质及含量进行在线自动测量的一类仪器。在线分析仪器的特点：w有自动取样和试样品预处理系统，无需人工取样和处理；w完全自动化，具有自动检错、报警和校正功能。w仪器稳定性要好，要禁受高温、高湿、腐蚀性、振动等影响，以利于长期使用。过程分析仪器的组成w通常由五部分组成。a) 取样装置与预处理系统b) 检测器c) 信号处理系统d) 结果输出e) 整机自动控制系统 分析仪器必须快速地分析测试信号进行响应，自动地处理和存贮数据及其结果；尤其是在过程控制分析中，还要求分析仪器能快速地反馈测试结果，为生产控制提供依据

6、。制药过程分析仪器制药过程分析仪器分类可依据三种情况。1. 按照测量的参数数目可分为单参数和多参数在线分析仪器。2. 按照检测原理可分为色谱式、光谱式、电化学式、热化学式等。3. 按照检测仪器的使用方式可分为定点式，移动式和潜入式三类。制药过程分析技术在线近红外光谱分析(Near Infrared，NIR)测定原理分子中C-H,N-H,O-H,S-H等含氢基团在近红外光（780-2526nm）作用下有特征吸收。 NIR是一种间接测定方法，需先建立标准样品近红外光谱与待测组分含量的校正模型，然后将待测样品的近红外光谱数据代入校正模型，计算出其中待测组分的含量。w 在NIRS分析测试中，首先需要依

7、据已知样品化学信息，用多元校正方法（多元线性回归法、主成分分析法、偏最小二乘法、人工神经网络法等）建立校正模型，然后测定未知样品的NIRS，用建立的校正模型处理未知样品的NIRS数据，获取其化学组成信息。NIR分析技术的特点：w 操作简便、分析快速，定量精度高。相对误差低于0.5%w 不破坏分析样品，不使用化学试剂，不污染环境。w 可以进行原位测量和远距离分析，可使用光纤传输信号，适宜于在线的过程控制分析。w 不需要对样品预处理，直接对颗粒状、粉末状、糊状、不透明状试样进行分析。w 只能做常量分析 检测极限为0.1%在线NIR技术的应用w对生产原料质量的评价 通过光导纤维将传感探头与NIR分析

8、仪连接，可在原料进入生产车间时，立刻分析检测每种每批生产原料的质量。w合成反应的终点控制 应用于药物合成的在线控制中，把探头直接插入反应液中，确定反应终点。在线NIR技术的应用w 控制粉末混合均匀性 采用NIRS技术，将近红外光纤探针插入搅拌机的旋转轴，得到相应光谱，应用编辑的程序收集相关数据，反映粉末混合程度。w 中药活性成分提取过程的控制 杨南林等以黄连提取物为例，采用光纤NIR透射光谱技术，建立了中药黄连大孔吸附树脂纯化过程的分析方法，测定了洗脱物中多个化学组分的浓度，实现了中药纯化过程的在线检测。杨南林,程翼宇, 瞿海斌. 一种用于中药纯化过程的近红外光谱分析新方法J. 化学学报,2O

9、O3, 61(5): 742747.在线NIR技术的应用w 微生物发酵过程控制 微生物发酵过程是一个复杂的生化过程，受多种因素影响，因此，在线检测整个发酵过程对优化生产过程极为重要。利用在线NIR技术，通过插入反射光纤探头的方式，对发酵过程进行监测，实时准确地测定各种成分在反应过程中的变化，为优化操作条件提供了信息。w NIR技术倍受过程分析青睐在线色谱技术w 色谱技术具有适用范围广，分离效率高，流动相选择范围广，不受分析对象挥发性和热稳定性的限制，样品预处理简单，检测灵敏等特点。w HPLC、GC与质谱、核磁共振、固相微萃取等技术用，使其成为在药物研究、质量检定、药品生产和临床检测中的最主要

10、的分离分析工具。w 过程色谱通过多柱切换的方法，对生产过程实现实时在线分析。在线色谱技术的应用w 合成过程控制合成过程控制 将自动取样装置装在反应器中取样，样品经过预处理注入色谱柱进行分析，通过测定反应器中产物浓度，可计算出合成反应收率、从而控制药物质量。w 蛋白质分离蛋白质分离 建立了色谱过程自动监控系统，可实时监控设备运转，自动分析数据，控制分离过程。在线色谱技术的应用w 发酵过程监测发酵过程监测 通过采用HPLC法监测抗生素发酵过程的糖消耗量，控制反应。w 药物中易挥发成分分析药物中易挥发成分分析 检测其挥发性成分的含量，利用顶空气相色谱（HSGC）法，对中药中挥发性成分进行快速鉴定，监

11、控其质量。流动注射分析w 流动注射分析（FIA）于1975年创立。w 采用把一定体积的样品注入到无气泡间隔的流动试剂中，在非平衡状态下完成样品的在线处理与测定。w P183 FIA系统过程示意图 试剂注入连续的样品溶液中，与被测物混合，当混合液经过检测器时样品量即被检测。流动注射分析系统w 载流驱动系统 蠕动泵，用于驱动载流进入管路。载流为用于载带样品的流动液体，其中可以是样品，也可以是与试样反应的试剂。w 注样系统 注样阀或注样器，用于将一定体积的样品注入载流中。w 反应系统 是一段由细管道构成的盘管，样品与试剂在此发生反应。w 检测系统 采用流通式检测器，用于检测从反应器出来的反应产物，常

12、用的有光度法，色谱法，电化学法。w 信号读出装置和记录仪 记录峰形信号流动注射分析的基本过程w 综上，流动注射分析的基本过程：注样阀把一定体积的样品注入连续的载流中，随载流进入反应器，在反应器中与试剂发生反应，反应产物流经检测器时被检测，记录仪读出信号，一般用峰高进行定量。流动注射分析应用wFIA分析具有高效率、高精度、低能耗的特点，应用非常广泛。主要用于在线监测在线监测。1. 反应过程监测2. 废水废弃物的分析 如废水中磷含量的测定3. 生物制药过程在线分析 生物发酵过程中的葡萄糖、氨基酸、青霉素等均能用流动注射分析法监测。其他在线分析技术w 紫外-可见吸收光谱分析法 适用于监测具有紫外吸收

13、或发生显色反应的物质，且需无其他物质的干扰吸收。w 电化学分析法 电位检测器、电导检测器和自动电位滴定检测系统w 拉曼光谱分析法w 聚焦光束反射分析法典型的制药过程分析温度控制w 温度是制药生产过程中重要的影响因素。从化学反应、中药提取浓缩、到最后的纯化精制、制剂等，温度的影响无处不在。w 温度控制系统由主副两个调节器串联组成。主调节器调节生产工艺中的主要控制指标，如反应罐温度。副调节器主要控制由于某种特殊需要而引入的温度辅助调节。典型的制药过程分析压力控制w 制药生产中，压力的控制始终存在，作为生产的重要保障因素，它始终受到人们的重视。w 压力控制系统各采集点收集现场压力数据，输送至计算机，

14、计算机根据反馈值进行分析计算，将计算出的控制量转换为电流信号，控制压力调节阀的开度大小，借以调节进气或排气量的大小，使压力达到要求。典型的制药过程分析pH控制w 制药生产中，为了保证产品的质量稳定均一，自动、可靠的pH控制调节系统是必须的。w pH控制系统各采样点通过设置的pH电极采集到的pH实时数据，输送至系统主机，主机根据反馈值与设定的控制参数比较，控制加酸（碱）电磁阀的开启和延时，使控制点的pH升高（降低），从而实现系统pH的定值控制。一、概述中药即中医用药，为中国传统中医特有药物。w 黃帝內經 標誌中醫理論體系的初步形成。標誌中醫理論體系的初步形成。w 神農本草經 最早期的完整中藥學文

15、獻。總結了當時的用最早期的完整中藥學文獻。總結了當時的用藥經驗，共載藥物藥經驗，共載藥物365365種，對藥性、功能等種，對藥性、功能等已有概述。已有概述。w 張仲景傷寒雜病論 確立了辨証論治原則。確立了辨証論治原則。w 李時珍 本草綱目 總結了總結了1616世紀前的中草藥經驗與知識。世紀前的中草藥經驗與知識。中药理论的核心四气四气寒、热、温、凉寒、热、温、凉五味五味辛、甘、酸、苦、咸辛、甘、酸、苦、咸归经归经“酸先入肝、苦先入心、甘先入脾、辛酸先入肝、苦先入心、甘先入脾、辛先入肺、咸先入肾先入肺、咸先入肾”升降浮沉升降浮沉味辛甘者，主升浮；味酸苦咸者，味辛甘者，主升浮；味酸苦咸者，主沉降主沉

16、降毒性毒性“凡药有毒也凡药有毒也”中药科学的发展中医学 方剂学药用植物学 中药鉴定学中药资源学 中药药理学中药炮制学 中药药剂学中药化学 中药制剂分析 中药的定义 中药是以中医药学理论体系的术语表达其性味、功效和使用规律，并且按中医药学理论指导其临床应用的传统药物。 中药按加工工艺分为： 中药材及其炮制品（中药饮片） 中药制剂（中成药）中药材是指经过净制处理后的药材。中药饮片是指根据调配或制剂的需要，对经产地加工的净药材进一步切制、炮炙而成的成品。中药制剂是以中药为原料，根据中医药学理论基础配伍、组方，按一定的制备工艺和方法制成的一定剂型，中药制剂一般又称为中成药。中药及其制剂的分类w 中药按

17、来源分： 植物药：甘草、枸杞、土贝母 动物药：蛇胆、熊胆、鹿茸等 矿物药：龙骨、磁石等w 中药制剂按物态分：液体制剂：合剂与口服液、酒剂、酊剂和注射剂等半固体制剂：煎膏剂、流浸膏剂与浸膏剂、糖浆剂等固体制剂：丸剂、散剂、颗粒剂、片剂、胶囊剂等气体制剂：气雾剂与喷雾剂中国药典（中国药典（2005年版）一部（二十六种）年版）一部（二十六种）丸剂丸剂 胶剂胶剂 膏药膏药 颗粒剂颗粒剂 注射剂注射剂散剂散剂 合剂合剂 露剂露剂 糖浆剂糖浆剂 软膏剂软膏剂片剂片剂 酒剂酒剂 茶剂茶剂 滴丸剂滴丸剂 煎膏剂煎膏剂 锭剂锭剂 酊剂酊剂 栓剂栓剂 胶囊剂胶囊剂 贴膏剂贴膏剂 凝胶剂凝胶剂 眼用制剂眼用制剂 鼻

18、用制剂鼻用制剂 气雾剂喷雾剂气雾剂喷雾剂 流浸膏剂与浸膏剂流浸膏剂与浸膏剂搽剂、洗剂、涂抹剂搽剂、洗剂、涂抹剂（一）运用现代分析手段和方法（物理学、化学、生物学和微生物学等），对中药制剂的各个环节（原料、半成品及成品）进行质量分析。 目的 全面保证中药及其制剂的质量稳定、疗效可靠和使用安全。 中药分析的任务（二）用现代科技手段，寻找测定复方制剂中的有效物质，研究符合中药分析要求的定性、定量用对照品，采用更加灵敏、准确、专属和快速的分析仪器和方法，制定科学、规范的原料药材及中药制剂的质量标准。 化学成分的多样性与复杂性中药化学成分繁多，且相互干扰严重。因此需对中药进行提取、分离、纯化，并选用专属

19、性强的分析方法。化学成分：生物碱、黄酮类、皂苷类、挥发性成分等。二、中药分析的特点（）当归非挥发性成分色谱图 有效成分的非单一性中医药理论强调的是化学成分的协同作用，很难用一两种成分作为药效指标。因此采用多成分分析或指纹图谱技术成为中药质量控制的新特点。如 当归的有效成分主要为挥发油和有机酸成分。二、中药分析的特点（）当归挥发油质量分析 分析指标与中药功能主治的一致性 按照中医理论的组方原则（君、臣、佐、使），选取起主要治疗作用的药物和活性物质建立含量测定项目。如 山楂 健胃消食片 有机酸含量 山楂降脂片 黄酮类成分含量二、中药分析的特点（） 质量影响因素的多样性中药有效成分的含量受多方面影响

20、：药材的品种、规格、场地、药用部位、采收季节和加工方法等。 不同部位人参皂苷的含量二、中药分析的特点（）人参皂苷含量比（人参皂苷含量比（%）总皂苷含量（总皂苷含量（%）周皮周皮6.92.60韧皮韧皮46.63.04木质部木质部46.50.31例二、中药分析的特点（） 中药制剂工艺及辅料的特殊性中药制剂工艺及辅料的特殊性制剂工艺不同，有效成分的量也不同 三黄泻心汤干浸膏有效成分有效成分(%)与浓缩干燥方法的关系与浓缩干燥方法的关系例常压浓缩减压浓缩逆浸透喷雾大黄酸葡萄糖苷大黄酸葡萄糖苷41.151.696.8小檗碱小檗碱34.537.594.5黄连碱黄连碱6.312.093.7黄岑苷黄岑苷77.

21、477.698.5剂型繁多，辅料干扰大蜡丸 蜂蜡 蜜丸 蜂蜜糊剂 糯米粉、黄米粉 曲剂 发酵胶剂 豆油、黄酒、冰糖 中药制剂杂质来源的多途径性 杂质来源包括：药材中非药用部位、泥砂、重金属、残留农药及霉变、虫蛀、走油等产生的杂质。二、中药分析的特点（） 总之，中药及其制剂的药效物质基础多为化学成分的混合复杂体系，建立中药制剂质量标准和分析手段时，应采用准确、灵敏、可行的分析方法测定多种有效成分，才能更加科学、客观地评价中药质量。三、中药分析的程序取样鉴别含量测定检查提取纯化记录、报告供试品的制备（一）取样（一）取样 取样有取样有科学性、真实性和代表性科学性、真实性和代表性，符合均匀、合理的原则

22、符合均匀、合理的原则。中药材取样法中药材取样法 从同批药材包件中抽取样品，混合均匀后采用从同批药材包件中抽取样品，混合均匀后采用“四分四分法法”得到检验样品。最终抽取的供检验用样品量，不得少得到检验样品。最终抽取的供检验用样品量，不得少于检验所需用量的于检验所需用量的3倍，倍，1/3供实验室分析用，供实验室分析用， 1/3供复核供复核用。其余用。其余1/3留样保存。留样保存。中药制剂取样法中药制剂取样法 各类中药制剂取样量至少够各类中药制剂取样量至少够3次检测的用量，贵重药酌情取次检测的用量，贵重药酌情取样。样。中药及其制剂分析中待测成分的提取分离中药及其制剂分析中待测成分的提取分离与纯化方法

23、与纯化方法蒸馏：水蒸气蒸馏法蒸馏：水蒸气蒸馏法溶剂萃取：溶剂萃取： 冷浸法冷浸法 回流提取法回流提取法 微波萃取微波萃取 超声萃取超声萃取 超临界流体萃取超临界流体萃取（二）中药及其制剂的鉴别w 中药及其制剂的鉴别主要是根据中药材、中药制剂的性状、组织学特征以及所含化学成分的理化性质，采用一定的分析方法来判断该中药材及其制剂的真伪。w 性状鉴别、显微鉴别和理化鉴别等方法相互补充，相互佐证。（二）中药及其制剂的鉴别（） 性状鉴别 中药及其制剂的性状鉴别是利用其外观、形状及感官性质等特征作为真伪鉴别的依据。鉴别项下的描述内容：w 中药材的形状、大小、色泽、表面特征、质地、折断面特征以及气味等。w

24、中药制剂的外观、及内容物的形状、颜色、气味等。（二）中药及其制剂的鉴别（） 显微鉴别 在下列情况中应用：药材及炮制品的外形鉴别特征不明显或外形相似而组织构造不同时；药材破碎或呈粉末不易用肉眼辨认或区分时；含原药材粉末的中药制剂。选择原则 1、应选有专属性的特征进行鉴别 2、多来源的药材应选择共有的特征进行鉴别中国药典大多数中药制剂都采用显微鉴别的方法。（二）中药及其制剂的鉴别（） 化学鉴别法 利用中药及其制剂中主要化学成分与一定的化学试剂发生呈色反应或沉淀反应等特征现象。 如中药中的生物碱成分与碘化铋钾生成橙色沉淀。 显微化学反应鉴别法：一般可取药材切片或粉末，中成药取粉末，置载玻片上，滴加各

25、种试剂，加盖玻片，在显微镜下观察产生的结晶、沉淀物，以及特殊的颜色变化，作为鉴别特征。（二）中药及其制剂的鉴别（） 荧光法和分光光度法 利用中药及其制剂中某些组分的光谱特征，进行定性鉴别。 大黄和土大黄粉末，两者的显微特征和化学反应都很相似，但在紫外光下检视，前者具深棕色荧光，后者显蓝紫色荧光。 复方丹参片中丹参的鉴别，依据丹参中水溶性成分原儿茶醛在2832nm波长处有最大紫外吸收，以确定丹参的有无。例例（二）中药及其制剂的鉴别（） 色谱鉴别w TLC 法应用最多（Rf、颜色、荧光） 常采用对照法进行鉴别，对照品可选择中药的有效成分、有效部位或对照药材。w GC法 适用于含挥发性成分的药物，如

26、冰片、麝香等。w HPLC 法常与含量测定同时进行。中药鉴别新技术中药指纹图谱中药鉴别新技术中药指纹图谱w 定义：中药材或中药制剂经适当处理后，采用一定的色谱分析手段，得到的能够标定该中药材或中药制剂特性的共有峰的色谱图。w 色谱指纹图谱的基本属性 a.整体性 将指纹图谱作为一个整体来分析和比较它的综合特征以达到鉴别的目的。 b.模糊性 强调分析、比较指纹图谱的相似性，而不是完全相同。不同产地高良姜的气相指纹图谱（三）杂质检查中药中的杂质检查项目：中药中的杂质检查项目：w 水分水分 水分过高引起结块、霉变或有效成分水解水分过高引起结块、霉变或有效成分水解w 灰分灰分 控制药材中泥土、沙石等无机

27、杂质的量控制药材中泥土、沙石等无机杂质的量w 重金属重金属 环境污染和使用农药引入环境污染和使用农药引入w 砷盐砷盐 剧毒，常由除草剂、杀虫剂、化肥引入剧毒，常由除草剂、杀虫剂、化肥引入w 残留农药残留农药 有毒，有机氯类和有机磷农药长期残有毒，有机氯类和有机磷农药长期残留，需加以控制。留，需加以控制。 水分测定中国药典收载四种水分测定的方法：w 烘干法（不含或少含挥发性成分）w 甲苯法 （含挥发性成分）w 减压干燥法（含挥发性成分贵重药）w GC法（适用范围广，简便、迅速、灵敏度高）酸不溶性灰分的测定总灰分的测定 总灰分和酸不溶性灰分的测定灰化恒重炭化供试品已恒重坩埚500600炭化灰化过滤

28、总灰分已恒重坩埚HCld 重金属及砷盐检查w 重金属铅、汞、镉、铜等均对人体有严重的毒害，应严格控制限量。 中国药典规定 重金属限量20ppm WHO规定植物药中 铅10ppm 镉0.3ppmw 砷为毒性杂质，必须严格控制其限量。中国药典采用古蔡氏法和二乙基二硫代氨基甲酸银法。 农药残留量测定 除另有规定外，均采用气相色谱法测定有关农药残留量。w 有机氯类农药 如六六六、滴滴涕等w 有机磷类农药 如甲胺磷、敌敌畏等w 拟除虫菊酯类农药 如氯氰菊酯、溴氰菊酯等 丸剂 指药材细粉或药材提取物加适宜的黏合剂或其他辅料制成球形或类球形制剂，分为蜜丸、水丸、水蜜丸、糊丸、浓缩丸、蜡丸、微丸等。检查项目水分、重量差异(按丸或重量)装量差异(按一次剂量分装的)溶散时限、微生物限度颗粒剂 药材提取物与适宜辅料或药材细粉制成的颗粒状制剂，分为可溶性颗粒剂、混悬性颗粒剂、泡腾性颗粒剂。 检查项目粒度