第九章制藥過(guò)程分析概論藥物分析學(xué)總論第九章制藥過(guò)程分析概論藥物分析學(xué)總論目錄12第二節(jié)光譜學(xué)分析方法3第三節(jié)過(guò)程色譜系統(tǒng)4第四節(jié)流動(dòng)注射分析法5第五節(jié)聚焦光束反射測(cè)量技術(shù)6學(xué)習(xí)要求第一節(jié)概述目錄12第二節(jié)光譜學(xué)分析方法3第三節(jié)過(guò)程色譜系統(tǒng)4學(xué)習(xí)要求1掌握全面質(zhì)量控制、過(guò)程分析、過(guò)程分析方法等的概念及特點(diǎn)；23熟悉制藥過(guò)程分析的一般方法；了解各類方法在藥物過(guò)程分析中的應(yīng)用。學(xué)習(xí)要求1掌握全面質(zhì)量控制、過(guò)程分析、過(guò)程分析方法第一節(jié)概述一、在線分析方法與離線分析方法二、制藥過(guò)程分析的特點(diǎn)三、制藥過(guò)程分析方法與儀器第一節(jié)概述一、在線分析方法與離線分析方法二、制藥過(guò)程分析的一、在線分析法與離線分析法

過(guò)程(process)是指將輸入轉(zhuǎn)化為輸出的一組彼此相關(guān)的資源和活動(dòng)，所有的工作都是通過(guò)一個(gè)過(guò)程來(lái)完成的，制藥過(guò)程簡(jiǎn)單地說(shuō)就是制藥的生產(chǎn)流程。

過(guò)程分析技術(shù)（processanalysistechnology，PAT）是指為確保最終產(chǎn)品質(zhì)量，通過(guò)實(shí)時(shí)測(cè)量原料及其中間產(chǎn)物與過(guò)程的關(guān)鍵質(zhì)量和效能特征（performanceattributes），對(duì)制藥過(guò)程進(jìn)行設(shè)計(jì)、分析和控制的系統(tǒng)。一、在線分析法與離線分析法過(guò)程(proces過(guò)程分析是一個(gè)完整的體系，對(duì)藥品生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)分析(real-timeanalysis)，是制藥過(guò)程分析的核心內(nèi)容。

制藥過(guò)程分析離線分析(off-lineanalysis)近線分析(at-lineanalysis)連線分析(on-lineanalysis)在線分析(in-lineanalysis)過(guò)程分析是一個(gè)完整的體系，對(duì)藥品生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行表1-9-1過(guò)程分析的類型與特點(diǎn)方法類型方法特點(diǎn)離線分析（off-lineanalysis）從生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)采樣后帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行處理和分析近線分析（at-lineanalysis）人工采樣后在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行分析連線分析（on-lineanalysis）依靠自動(dòng)采樣系統(tǒng)，直接從生產(chǎn)流程抽取樣品，自動(dòng)輸入分析儀器中進(jìn)行連續(xù)或間歇連續(xù)分析。在線分析（in-lineanalysis）將監(jiān)測(cè)探頭插入生產(chǎn)流程中進(jìn)行實(shí)時(shí)連續(xù)的分析表1-9-1過(guò)程分析的類型與特點(diǎn)方法類型方法特點(diǎn)離線分析（

離線分析的工作方式在本質(zhì)上和常規(guī)的分析檢驗(yàn)工作沒(méi)有太大區(qū)別，是制藥工業(yè)過(guò)程控制的傳統(tǒng)分析方式，目前在許多工廠仍大量使用。

近線分析是將分析儀器置于生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，就地取樣、就地分析，加快了分析結(jié)果的報(bào)告速度。

連線分析是利用一套自動(dòng)取樣和樣品預(yù)處理裝置，將分析儀器與生產(chǎn)過(guò)程直接聯(lián)系起來(lái)，實(shí)現(xiàn)連續(xù)的、自動(dòng)的在線分析。離線分析的工作方式在本質(zhì)上和常規(guī)的分析檢驗(yàn)

在線或稱原位(in-situ)分析，是采用具有化學(xué)響應(yīng)的傳感器直接插入流程內(nèi)，將探測(cè)訊號(hào)直接送到檢測(cè)器內(nèi)，并使檢測(cè)器通過(guò)微機(jī)與控制系統(tǒng)相連接，以實(shí)現(xiàn)連續(xù)地或適時(shí)地、自動(dòng)地監(jiān)測(cè)與控制。

在線分析法間歇式連續(xù)式在線或稱原位(in-situ)分析，是采用具有化學(xué)響應(yīng)的二、制藥過(guò)程分析的特點(diǎn)（一）分析樣品的多樣性

制藥過(guò)程分析的樣品是多種多樣的，樣品不同對(duì)分析方法的要求也有所區(qū)別。

快速、簡(jiǎn)便、重現(xiàn)性好是制藥過(guò)程分析的基本要求。從監(jiān)控的工藝上看樣品可能來(lái)自于化學(xué)反應(yīng)過(guò)程、提取分離過(guò)程、結(jié)晶過(guò)程、干燥過(guò)程、粉碎過(guò)程、清潔過(guò)程、制劑過(guò)程或包裝過(guò)程等從待測(cè)物聚集狀態(tài)看樣品有氣態(tài)、液態(tài)和固態(tài)從生產(chǎn)階段上看樣品可以是原輔料、中間體、包裝材料和成品等二、制藥過(guò)程分析的特點(diǎn)（一）分析樣品的多樣性（二）采樣與樣品預(yù)處理的特點(diǎn)1．采樣在過(guò)程分析中保證采樣的代表性非常重要。采集原始數(shù)據(jù)混料壓片包裝一般基于實(shí)驗(yàn)室的分析過(guò)程為了減少風(fēng)險(xiǎn)傳遞到下一操作階段，而在每階段終點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)基于PAT分析過(guò)程采集原始數(shù)據(jù)混料壓片包裝為了減少風(fēng)險(xiǎn)傳遞到下一操作階段，在每階段中連續(xù)進(jìn)行檢測(cè)圖1-9-1常規(guī)分析法與過(guò)程分析技術(shù)在片劑生產(chǎn)過(guò)程中不同的采樣過(guò)程（二）采樣與樣品預(yù)處理的特點(diǎn)1．采樣在過(guò)程分析中保證采樣的代

采樣根據(jù)樣品的特點(diǎn)，可以使用手工和自動(dòng)取樣方式,在線分析一般采用的都是自動(dòng)取樣法。圖1-9-2固體樣品取樣鉆圖1-9-3液體樣品取樣閥1－氣體管道或容器；2－采樣管；3－取樣閥門圖1-9-4氣體樣品采樣裝置1－氣體管道或容器；2－采樣管；3－過(guò)濾器；4－冷卻器；5－導(dǎo)氣管；6－冷卻水入口；7－冷卻水出口；8－冷卻管采樣根據(jù)樣品的特點(diǎn)，可以使用手工和自動(dòng)取樣方2．樣品預(yù)處理

樣品預(yù)處理的目的是將樣品處理成適宜的形式，以滿足分析方法的要求。對(duì)固體樣品一般要進(jìn)行粉碎、過(guò)篩、混合、溶解等操作，對(duì)氣體和液體樣品一般要進(jìn)行穩(wěn)壓、冷卻、分離、稀釋和定容等操作。自動(dòng)采樣與自動(dòng)樣品預(yù)處理是過(guò)程分析發(fā)展的方向之一。為達(dá)到制藥過(guò)程控制連續(xù)和快速性的要求，在過(guò)程分析中常采用化學(xué)傳感器（chemicalsensor）。2．樣品預(yù)處理樣品預(yù)處理的目的是將樣品處理成

化學(xué)傳感器是在分析儀器與分析樣品之間實(shí)時(shí)傳遞選擇性信息的界面，是一類能選擇性地將分析對(duì)象的物理化學(xué)信息，如物理與化學(xué)性質(zhì)、化學(xué)組成和濃度等，連續(xù)地轉(zhuǎn)變?yōu)榉治鰞x器易于測(cè)量的物理信號(hào)的裝置。

圖1-9-5光纖中光線的全反射示意圖化學(xué)傳感器是在分析儀器與分析樣品之間實(shí)時(shí)傳遞按檢測(cè)功能濕度傳感器氣體傳感器離子傳感器生物傳感器按傳感模式熱化學(xué)傳感器質(zhì)量型傳感器電化學(xué)傳感器光化學(xué)傳感器化學(xué)傳感器按檢測(cè)功能濕度傳感器氣體傳感器離子傳感器生物傳感器按傳感模式（三）分析方法的快速性

藥品的生產(chǎn)過(guò)程是指對(duì)藥品的原料直接進(jìn)行加工，將原材料轉(zhuǎn)變成為原料藥，或?qū)⒃纤庌D(zhuǎn)變成為藥品的過(guò)程。

生產(chǎn)過(guò)程中的每一個(gè)單元操作都可用合適的分析方法進(jìn)行在線控制，不同的單元操作可采用不同的方法，一種分析方法也可在不同的單元操作中使用。（三）分析方法的快速性藥品的生產(chǎn)過(guò)程是指對(duì)藥表1-9-2固體制劑生產(chǎn)的單元操作中PAT應(yīng)用制劑生產(chǎn)單元監(jiān)測(cè)指標(biāo)PAT混合混合均勻度、確定混合終點(diǎn)近紅外光譜法、光誘導(dǎo)熒光法或熱擴(kuò)散法制粒含量均勻度、顆粒粒徑和密度近紅外光譜法、拉曼光譜法、聚焦光束反測(cè)量法、聲學(xué)發(fā)射法干燥水分含量、確定干燥終點(diǎn)近紅外光譜法整粒顆粒粒徑分布、含量均一性激光衍射法、成像技術(shù)壓片、裝膠囊效價(jià)、含量均勻度、硬度、孔隙率和重量差異近紅外光譜法、光誘導(dǎo)熒光法包衣判斷包衣終點(diǎn)（衣膜的厚度和均勻度）、噴槍與片床的距離近紅外光譜法、光反射法表1-9-2固體制劑生產(chǎn)的單元操作中PAT應(yīng)用制劑生產(chǎn)單（四）化學(xué)計(jì)量學(xué)的重要性

過(guò)程分析化學(xué)計(jì)量學(xué)（chemometrics）是過(guò)程監(jiān)測(cè)和控制的軟件系統(tǒng)，是PAT建立和發(fā)展的重要基礎(chǔ)。

主成分分析（principalcomponentanalysis，PCA）主成分回歸（principalcomponentregression，PCR）多變量統(tǒng)計(jì)過(guò)程控制（multivariatestatisticalprocesscontrol，MSPC）偏最小二乘法（partialleastesquaresmethod，PLS）聚類分析（clusteranalysis，CA）人工神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)（artificialneuralnet，ANN）常用化學(xué)計(jì)量學(xué)方法（四）化學(xué)計(jì)量學(xué)的重要性過(guò)程分析化學(xué)計(jì)量學(xué)（三、制藥過(guò)程分析方法與儀器表1-9-3常見(jiàn)的在線分析方法方法類別分析方法色譜法氣相色譜法、超臨界流體色譜法、液相色譜法等光譜法紫外-可見(jiàn)分光光度法

、紅外分光光度法、近紅外分光光度法、X-射線光譜法、拉曼光譜法、熒光分光光度法、太赫茲技術(shù)、電感耦合等離子體發(fā)射光譜分析法等質(zhì)譜法過(guò)程質(zhì)譜法電化學(xué)檢測(cè)方法電導(dǎo)式、電量式、電位式分析法磁學(xué)式分析法磁性氧分析法、磁共振波譜分析法傳感器法生物傳感器，物理傳感器，化學(xué)傳感器等熱化學(xué)分析法熱導(dǎo)式、熱化式和熱譜分析法形態(tài)學(xué)分析法聚焦光束反射測(cè)量法流動(dòng)注射分析法紫外-可見(jiàn)分光光度檢測(cè)、熒光分光光度檢測(cè)以及多種電化學(xué)檢測(cè)三、制藥過(guò)程分析方法與儀器表1-9-3

在線分析儀器是指能對(duì)試樣的化學(xué)成分性質(zhì)及含量進(jìn)行在線自動(dòng)測(cè)量的一類儀器。在線過(guò)程分析儀器有以下特點(diǎn)：1．過(guò)程分析儀器應(yīng)有自動(dòng)取樣和試樣預(yù)處理系統(tǒng)；2．過(guò)程分析儀器測(cè)量的準(zhǔn)確度可以稍低一些，但穩(wěn)定性必須要好，

能經(jīng)受高溫、高濕、腐蝕性、振動(dòng)等惡劣工作環(huán)境的影響；

3．具有自動(dòng)檢錯(cuò)、報(bào)警和校正功能；4．結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于維護(hù)，價(jià)廉。在線分析儀器是指能對(duì)試樣的化學(xué)成分性質(zhì)及含量進(jìn)行在線圖1-9-6過(guò)程分析儀器的組成過(guò)程分析儀器通常由五個(gè)部分組成（圖1-9-6）：①取樣裝置與預(yù)處理系統(tǒng)；②檢測(cè)器；③信號(hào)處理系統(tǒng)；④結(jié)果輸出；⑤整機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)。圖1-9-6過(guò)程分析儀器的組成過(guò)程分析儀器通第二節(jié) 光譜學(xué)分析方法

光譜學(xué)是利用物質(zhì)對(duì)電磁輻射的吸收或發(fā)射現(xiàn)象來(lái)對(duì)物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和組成進(jìn)行研究的科學(xué)。光譜分析法是以物質(zhì)分子和原子的光譜學(xué)為基礎(chǔ)建立的分析方法。

利用物質(zhì)粒子對(duì)光的吸收現(xiàn)象而建立起的分析方法稱為吸收光譜法；利用發(fā)射現(xiàn)象建立的分析方法稱為發(fā)射光譜法。第二節(jié) 光譜學(xué)分析方法光譜學(xué)是利用物質(zhì)對(duì)電磁一、紫外-可見(jiàn)分光光度法1．儀器結(jié)構(gòu)制藥過(guò)程分析中使用的過(guò)程分光光度計(jì)其光源、色散元件、光檢測(cè)元件與分析型分光光度計(jì)基本相同，只是將試樣池改為流通池式（圖1-9-7），它用于液體試樣的分析。圖1-9-7流通池一、紫外-可見(jiàn)分光光度法1．儀器結(jié)構(gòu)制藥過(guò)程分圖1-9-8間歇式過(guò)程分光光度計(jì)檢測(cè)系統(tǒng)由自動(dòng)采樣器把試樣從生產(chǎn)工藝流程中取出，并進(jìn)行過(guò)濾、稀釋、定容等預(yù)處理，然后放入反應(yīng)池中，加入顯色劑等各種試劑，在電磁攪拌下反應(yīng)完全后流入比色池進(jìn)行測(cè)量。圖1-9-8間歇式過(guò)程分光光度計(jì)檢測(cè)系統(tǒng)由自2．應(yīng)用紫外-可見(jiàn)分光光度法吸收光譜分析一般用于澄明的液體試樣分析。

由于Beer-Lambert定律在一定的濃度范圍內(nèi)吸光度值才與濃度呈良好的線性關(guān)系，故樣品常需要進(jìn)行過(guò)濾、稀釋、定容等預(yù)處理。由于儀器本身無(wú)分離的能力，所以常用于組成較為簡(jiǎn)單，共存的物質(zhì)對(duì)待測(cè)物無(wú)干擾或干擾可以忽略不計(jì)的樣品。2．應(yīng)用紫外-可見(jiàn)分光光度法吸收光譜分析一般二、紅外分光光度法

過(guò)程分析使用的紅外光譜儀分為色散型紅外光譜儀和傅立葉變換紅外光譜儀（FT-IR）。FT-IR主要部件包括：光源、干涉儀、樣品池、檢測(cè)器、計(jì)算機(jī)和記錄儀等部分。圖1-9-9FT-IR光譜儀的原理圖R—紅外光源；M1—定鏡；M2—?jiǎng)隅R；BS—光束分裂器；S—樣品；D—檢測(cè)器；A—放大器；F—濾光器；A/D—模數(shù)轉(zhuǎn)化器；D/A—數(shù)模轉(zhuǎn)化器二、紅外分光光度法過(guò)程分析使用的紅外光譜儀分為色散FT-IR具備以下特點(diǎn)：（1）分辨率高：邁克爾遜干涉儀分辨率可達(dá)0.1cm-1，波數(shù)準(zhǔn)確度高

達(dá)0.01cm-1，動(dòng)態(tài)準(zhǔn)直干涉儀分辨率能力達(dá)到了0.09cm-1；（2）測(cè)定速度快：FT-IR在幾十分之一秒內(nèi)可掃描一次，在1s以內(nèi)就

可得到光譜圖；（3）靈敏度高；（4）雜散光?。阂话闳庾V范圍內(nèi)的雜散光低于0.3%；（5）測(cè)定范圍寬：改變光源和分光束可測(cè)量10000～10cm-1的光譜。FT-IR具備以下特點(diǎn)：2．應(yīng)用（1）反應(yīng)監(jiān)測(cè)

一個(gè)連續(xù)的反應(yīng)過(guò)程可分為穩(wěn)定階段和過(guò)渡階段。在過(guò)渡階段產(chǎn)品組分隨時(shí)間變化。用FT-IR在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以追蹤過(guò)渡階段瞬間的變化，及時(shí)調(diào)整工藝參數(shù)使反應(yīng)順利進(jìn)行。FT-IR一般采用單變量分析（univariateanalysis）。單變量分析是在一個(gè)波數(shù)處建立起吸收峰強(qiáng)度與待測(cè)物濃度或物理性質(zhì)之間的關(guān)系。2．應(yīng)用（1）反應(yīng)監(jiān)測(cè)一個(gè)連續(xù)的反應(yīng)過(guò)程可分為穩(wěn)定

色譜聯(lián)用時(shí)，為了降低成本，加快信息獲取的速度，文獻(xiàn)報(bào)道可用多變量分析（multivariateanalysis）對(duì)檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行數(shù)學(xué)處理。

多變量分析是在多個(gè)波數(shù)處建立起吸收峰強(qiáng)度與待測(cè)物濃度或物理性質(zhì)之間的關(guān)系，采用數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)的方法，如PCR、PLS等來(lái)獲取待測(cè)物的信息。色譜聯(lián)用時(shí)，為了降低成本，加快信息獲取的速度，文獻(xiàn)報(bào)（2）粒徑和晶型測(cè)定

在原料藥結(jié)晶、粉碎或混合等單元操作中，通過(guò)在線的紅外光譜測(cè)定，可有效地監(jiān)測(cè)粒徑的分布和晶型的狀態(tài)。

多晶型（polymorphs）指一種物質(zhì)由于在不同晶格中分子的排列和構(gòu)象不同而存在的兩種或兩種以上晶型的現(xiàn)象。圖1-9-10磺胺甲噁唑A、B兩種晶型的紅外光譜指紋區(qū)（2）粒徑和晶型測(cè)定在原料藥結(jié)晶、粉碎或混合等單元（3）水分和溶劑測(cè)定FT-IR已成功地運(yùn)用在原料藥、中間產(chǎn)品或晶體中水分或溶劑的定量檢測(cè)。

在離線分析中，常等生產(chǎn)結(jié)束后采用干燥失重等指標(biāo)對(duì)成品進(jìn)行控制，這樣生產(chǎn)的風(fēng)險(xiǎn)較大，產(chǎn)品一旦不符合要求，就必須在規(guī)定的條件下進(jìn)行重新干燥。

采用在線FT-IR，在生產(chǎn)過(guò)程中控制水分和溶劑，減小生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)，降低生產(chǎn)成本。（3）水分和溶劑測(cè)定FT-IR已成功地運(yùn)用在原料藥三、近紅外分光光度法1．基本原理近紅外分光光度法（nearinfraredspectrometry，NIR）系通過(guò)測(cè)定被測(cè)物質(zhì)在近紅外譜區(qū)的特征光譜并利用適宜的化學(xué)計(jì)量學(xué)方法提取相關(guān)信息后，對(duì)被測(cè)物質(zhì)進(jìn)行定性、定量分析的一種分析技術(shù)。

NIR的常規(guī)分析技術(shù)分透射和反射光譜兩類。透射光譜一般用于均勻透明的真溶液或固體樣品；NIR漫反射光譜分析一般用于固體和半固體樣品。（1）光譜產(chǎn)生：（2）測(cè)定方法：三、近紅外分光光度法1．基本原理

在透射模式中測(cè)量的是透光率（T），即給定波長(zhǎng)處入射光穿過(guò)樣品后衰減的強(qiáng)度。另一種透射測(cè)試為透反射。這兩種情況，結(jié)果可以由透光率（T）或吸光度（A）表示。

T=I/I0

A=-1gT=1g(1/T)=1g(I0/I)

式中,I0為入射光強(qiáng)度；I為透射光強(qiáng)度。在透射模式中測(cè)量的是透光率（T），即給定波長(zhǎng)處入射光在漫反射模式中測(cè)量的是反射率（R），即從樣品反射回的光強(qiáng)度（I）與由背景或參考物質(zhì)表面反射回的光強(qiáng)度（Ir）的比率。典型的近紅外反射光譜可以通過(guò)計(jì)算，并以Ig(1/R)對(duì)波長(zhǎng)或波數(shù)作圖得到。

R=I/Ir

AR=1g(1/R)=1g(Ir/I)式中,I為從樣品漫反射回的光強(qiáng)度；

Ir為從背景或參考物質(zhì)表面反射回的光強(qiáng)度。在漫反射模式中測(cè)量的是反射率（R），即從樣品

影響近紅外光譜的主要因素有樣品溫度、樣品的含水量和殘留溶劑、樣品厚度、樣品的光學(xué)性質(zhì)、多晶型和樣品的實(shí)際貯存時(shí)間等。除此以外，測(cè)定時(shí)間、人員的變化和儀器自身的漂移也會(huì)對(duì)近紅外光譜的測(cè)定產(chǎn)生影響。

NIR是一種間接測(cè)定方法，一般需先建立標(biāo)準(zhǔn)樣品近紅外光譜與待測(cè)組分含量的校正模型，然后將待測(cè)樣品的近紅外光譜數(shù)據(jù)代入校正模型，計(jì)算出其中待測(cè)組分的含量。（3）影響因素（4）基本流程影響近紅外光譜的主要因素有樣品溫度、樣品的含水量和殘留①

代表性樣本的選擇

②標(biāo)準(zhǔn)值的測(cè)定③光譜采集

④

建模波數(shù)范圍選擇⑤

光譜預(yù)處理

⑥

建立NIR模型⑦

方法學(xué)驗(yàn)證

⑧

定量校正模型評(píng)價(jià)⑨

樣品分析近紅外光譜分析的基本過(guò)程可分為以下幾個(gè)步驟：近紅外光譜分析的基本過(guò)程可分為以下幾個(gè)步驟：對(duì)建立好的模型必須通過(guò)預(yù)測(cè)集（或稱驗(yàn)證集）樣本的預(yù)測(cè)來(lái)判斷校正模型的質(zhì)量，一般采用以下指標(biāo)來(lái)評(píng)定。相關(guān)系數(shù)（correlationcoefficient，R2），計(jì)算公式為：交叉驗(yàn)證誤差均方根（rootmeansquareerrorofcrossvalidation，RMSECV），計(jì)算公式為：對(duì)建立好的模型必須通過(guò)預(yù)測(cè)集（或稱驗(yàn)證集）樣本的預(yù)測(cè)

預(yù)測(cè)誤差均方根（rootmeansquareerrorofprediction,RMSEP），計(jì)算公式為：

式中,Ci

為對(duì)照分析方法測(cè)量值；為通過(guò)NIRS測(cè)量及數(shù)學(xué)模型預(yù)測(cè)的結(jié)果；Cm為Ci均值；n

為建立模型用的訓(xùn)練集樣本數(shù)；p為模型所采用的因子數(shù)；m為用于檢驗(yàn)?zāi)Ｐ偷念A(yù)測(cè)集樣本數(shù)。

相對(duì)預(yù)測(cè)誤差(relativesuspectederror，RSE)，計(jì)算公式為：預(yù)測(cè)誤差均方根（rootmeansquareer2.

儀器和儀器性能指標(biāo)（1）儀器：NIR測(cè)定分為透射和反射兩種類型。近紅外分光光度計(jì)由光源、單色器（或干涉儀）、檢測(cè)器、數(shù)據(jù)處理和評(píng)價(jià)系統(tǒng)等組成。（2）儀器性能指標(biāo)的控制：

使用在780～2500nm（按波數(shù)計(jì)為12800～4000cm-1）范圍內(nèi)具有特征吸收的合適的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)（例如含鏑、鈥、鉺等稀土氧化物）進(jìn)行波長(zhǎng)校驗(yàn)，在校驗(yàn)的波長(zhǎng)范圍內(nèi)至少需檢查三個(gè)波長(zhǎng)。2.儀器和儀器性能指標(biāo)（1）儀器：（3）線性和儀器響應(yīng)值：

用一組透射率或反射率已知的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)檢查分光光度計(jì)的線性和儀器響應(yīng)值的穩(wěn)定性。（4）噪聲：

用合適的反射標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)或兩個(gè)透射標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，一個(gè)相對(duì)高吸收率的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)、一個(gè)相對(duì)低吸收率的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)用于高、低通量下的噪聲測(cè)試。當(dāng)沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)時(shí)，噪聲測(cè)試?yán)?00%吸收線測(cè)試。（3）線性和儀器響應(yīng)值：3．應(yīng)用

（1）定性分析：可對(duì)藥品的活性成分、輔料、制劑、中間產(chǎn)物、化學(xué)原料以及包裝材料進(jìn)行鑒別。圖1-9-11采用NIR方法分析片劑中三種活性成份A—阿司匹林；B—咖啡因；C—布他比妥3．應(yīng)用（1）定性分析：可對(duì)藥品的活性成分、輔料圖1-9-12氫氯噻嗪與乳糖等賦形劑混合時(shí)NIR譜隨混合時(shí)間的變化

在過(guò)程控制中，近紅外光譜可以用于晶型和結(jié)晶性、多晶性和假多晶型性的快速鑒別。圖1-9-13柱色譜過(guò)程的NIR相似度趨勢(shì)圖中藥成分的分離和純化過(guò)程也可采用NIR實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程在線監(jiān)測(cè)。圖1-9-12氫氯噻嗪與乳糖等賦形劑混合時(shí)NIR譜隨混合

（2）定量分析：NIR可定量測(cè)定藥品活性成分和輔料在生產(chǎn)過(guò)程中的變化，還可用于已包裝藥品中活性成分的測(cè)定。圖1-9-14含不同量活性成份的已包裝片劑的NIR圖譜1—空白片劑；2—含5%活性成份的片劑；3—含10%活性成份的片劑；4—含20%活性成份的片劑（2）定量分析：NIR可定量測(cè)定藥品活性成分和輔料在過(guò)程控制中，近紅外光譜法可以用于原輔料及制粒顆粒的粒度測(cè)定。圖1-9-15不同粒徑的阿斯匹林樣品的NIR譜圖圖1-9-16濃縮過(guò)程近紅外預(yù)測(cè)與實(shí)際測(cè)定趨勢(shì)對(duì)照?qǐng)D近紅外光譜法還可以用于中藥生產(chǎn)工藝流程中的提取、濃縮、醇沉和干燥等過(guò)程的監(jiān)控。在過(guò)程控制中，近紅外光譜法可以用于原輔料及制粒顆粒的粒度測(cè)定四、拉曼光譜法

拉曼光譜（Ramanspectrometry

）是分子振動(dòng)光譜的一種，屬于散射光譜。

拉曼散射效應(yīng)是由印度科學(xué)家Raman于1928年發(fā)現(xiàn)的。拉曼光譜法和紅外光譜法在化合物結(jié)構(gòu)分析上各有所長(zhǎng)，互相補(bǔ)充，兩種光譜的結(jié)合，才能得到分子振動(dòng)光譜的完整數(shù)據(jù)，更多地獲得藥品的質(zhì)量信息。四、拉曼光譜法

拉曼光譜（Raman1．基本原理

當(dāng)單色光（如激光）照射透明的樣品時(shí)，大部分光透過(guò)樣品，一部分光被樣品吸收，而另一部分光會(huì)被樣品在各個(gè)方向上散射。

在這些散射中，散射光的頻率（能量）與入射光的頻率相同，則這部分散射光稱為瑞利（Rayleigh）散射。有一部分被散射的光頻率與入射光不同，頻率發(fā)生了位移，這種散射稱為拉曼（Raman）散射。1．基本原理當(dāng)單色光（如激光）照射透明的樣品時(shí)，大部分圖1-9-17瑞利和拉曼散射產(chǎn)生的原理圖從圖1-9-17可看出v反Stokes>v0>vStokes能級(jí)差為△E=hv0－h(huán)vStokes=hv反Stokes－h(huán)v0=E1－E0對(duì)應(yīng)的Stokes線與反Stokes線的Raman位移相等，即：拉曼位移=v0－vStokes=hv反Stokes－

v0=△E/h=(E1－E0)/h圖1-9-17瑞利和拉曼散射產(chǎn)生的原理圖從圖1-9-

上式表明拉曼位移的大小取決于分子振動(dòng)能級(jí)的差值，拉曼位移在數(shù)值上取決于第一振動(dòng)激發(fā)態(tài)與振動(dòng)基態(tài)的能級(jí)差。不同的化學(xué)鍵或基團(tuán)有不同的振動(dòng)，拉曼位移反映振動(dòng)能級(jí)的變化，是分子結(jié)構(gòu)的特征參數(shù)，它不隨入射光頻率的改變而改變，故拉曼光譜可以作為分子結(jié)構(gòu)定性分析。

拉曼譜線的強(qiáng)度與入射光的強(qiáng)度和樣品分子的濃度成正比，若入射光強(qiáng)度一定，則只與樣品濃度有關(guān)，故拉曼光譜可用于定量分析。上式表明拉曼位移的大小取決于分子振動(dòng)能級(jí)的差值，拉曼

拉曼光譜圖是以拉曼位移（波數(shù)）為橫坐標(biāo)，譜帶強(qiáng)度為縱坐標(biāo)作圖得到的圖譜，以激發(fā)光波數(shù)作為零寫在光譜的最右邊，并省去反Stokes線相應(yīng)的拉曼位移譜帶，采用左正右負(fù)的坐標(biāo)定位規(guī)則。

分子的拉曼活性，取決于分子在運(yùn)動(dòng)時(shí)某一固定方向上的極化度是否改變。

極化度是指分子在電場(chǎng)（如光波這種交換的電磁場(chǎng)）的作用下分子中電子云變形的難易程度。拉曼光譜圖是以拉曼位移（波數(shù)）為橫坐標(biāo)，譜帶

在同一分子中，某個(gè)振動(dòng)既可以具有拉曼活性，又可以具有紅外活性；也可以只具有拉曼活性而無(wú)紅外活性；或只有紅外活性而無(wú)拉曼活性。對(duì)于全對(duì)稱振動(dòng)模式的分子，如含有C—C、S—S、N—N鍵等，在紅外光譜上幾乎看不到吸收鋒，但在激發(fā)光子作用下，會(huì)發(fā)生分子極化，故常有拉曼活性，而且活性很強(qiáng)，故拉曼光譜和紅外光譜是互相補(bǔ)充的。

在同一分子中，某個(gè)振動(dòng)既可以具有拉曼活性，又拉曼光譜的優(yōu)點(diǎn)：

（1）快速、準(zhǔn)確，測(cè)量時(shí)通常不破壞樣品（固體、半

固體、液體或氣體）；

（2）樣品制備簡(jiǎn)單甚至不需樣品制備；

（3）譜帶信號(hào)通常處于可見(jiàn)或近紅外光范圍，可以有

效地和光纖聯(lián)用。拉曼光譜的優(yōu)點(diǎn)：（1）拉曼光譜有可能被熒光所湮滅檢測(cè)不到樣品的拉曼信號(hào)；（2）不同振動(dòng)峰重疊和拉曼散射強(qiáng)度易受光學(xué)系統(tǒng)參數(shù)的影響；（3）常出現(xiàn)曲線的非線性的問(wèn)題；（4）被測(cè)體系易受到污染，增加了引入誤差的可能性；（5）檢測(cè)靈敏度低。拉曼光譜的缺點(diǎn)：（1）拉曼光譜有可能被熒光所湮滅檢測(cè)不到樣品的拉2．儀器結(jié)構(gòu)20世紀(jì)30年代拉曼光譜曾是研究分子結(jié)構(gòu)的主要手段，此時(shí)的拉曼光譜儀是以汞弧燈為光源，物質(zhì)產(chǎn)生的拉曼散射譜線極其微弱，因此應(yīng)用受到限制。20世紀(jì)60年代激光光源的問(wèn)世，以及光電訊號(hào)轉(zhuǎn)換器件的發(fā)展才給Raman光譜帶來(lái)新的轉(zhuǎn)機(jī)。

目前，激光拉曼光譜儀可分為色散型激光拉曼光譜儀和傅立葉變換拉曼光譜儀。2．儀器結(jié)構(gòu)20世紀(jì)30年代拉曼光譜曾是研究分子結(jié)

色散型激光拉曼光譜儀主要由激光光源、樣品池、單色器、檢測(cè)系統(tǒng)、記錄輸出和計(jì)算機(jī)控制等部分組成。它逐點(diǎn)掃描，單道記錄，為了得到一張高質(zhì)量的譜圖必須經(jīng)多次累加，花費(fèi)時(shí)間長(zhǎng)。并且它所用的可見(jiàn)光范圍的激光，能量大大超過(guò)產(chǎn)生熒光的閾值，易激發(fā)出熒光而掩蓋拉曼信號(hào)，給測(cè)量造成困難。

傅里葉變換激光拉曼光譜儀消除了色散型拉曼光譜儀的缺點(diǎn)，無(wú)熒光干擾，信噪比高，掃描速度快，分辨率高，拓寬了拉曼光譜的應(yīng)用范圍。色散型激光拉曼光譜儀主要由激光光源、樣品池、

傅里葉變換激光拉曼光譜儀（圖1-9-18）由激光光源、樣品池、邁克爾遜干涉儀、濾光片組、檢測(cè)器及控制計(jì)算機(jī)等組成。圖1-9-18傅里葉變換激光拉曼光譜儀光路圖1—聚焦鏡；2—Ge檢測(cè)器（液氮冷卻）；3—介電濾光器；4—空間濾光片；5—?jiǎng)隅R；6—分束器；7—定鏡；8—樣品；9—拋物面會(huì)聚鏡；10—透鏡；11—激光器傅里葉變換激光拉曼光譜儀（圖1-9-18）由激光光源、（1）激光光源：

通常采用激光器為光源，產(chǎn)生近紅外線或紫外-可見(jiàn)光作激發(fā)光。由于激發(fā)光能量低于熒光激發(fā)所需閾值，可避免大部分熒光對(duì)拉曼光譜的干擾。（2）樣品池：

樣品的放置方式有直接的光學(xué)界面、顯微鏡、光纖維探針和樣品池等。樣品池裝有三維可調(diào)的樣品平臺(tái)、聚焦透鏡和收集透鏡。聚焦透鏡使激光聚集在樣品上產(chǎn)生拉曼散射；收集透鏡收集由樣品產(chǎn)生的拉曼散射光。（1）激光光源：（2）樣品池：（3）干涉儀：

與傅里葉變換紅外使用的邁克爾遜干涉儀一樣，只是將分束器改換成石英分束器。整個(gè)拉曼光譜范圍的散射光經(jīng)干涉儀，所得干涉圖經(jīng)計(jì)算機(jī)進(jìn)行快速傅里葉變換后，即得到拉曼光譜圖。用于制藥過(guò)程分析的拉曼光譜儀掃描速度每分鐘可得到20張譜圖，大大加快了分析速度，并且通過(guò)多次累加，改善譜圖的信噪比，提高了檢測(cè)的靈敏度。（3）干涉儀：（4）濾光器：

由于激光波長(zhǎng)的散射光（瑞利光）要比拉曼信號(hào)強(qiáng)幾個(gè)數(shù)量級(jí)，必須在浸入檢測(cè)器前濾除。所以在拉曼光譜儀中設(shè)計(jì)有濾光器，濾光器由1～3個(gè)介電干涉濾光器組合而成，可進(jìn)行分級(jí)濾光，濾出比拉曼散射強(qiáng)106~1010倍的瑞利散射。應(yīng)用最為廣泛的為陷波濾波器，它具有濾波效果好和體積小等優(yōu)點(diǎn)。（4）濾光器：（5）檢測(cè)器：

色散儀器中最為常用的檢測(cè)器為硅質(zhì)電荷耦合元件（CCD）；傅里葉變換儀器常采用單通道鍺或銦鎵砷化合物（InGaAs）檢測(cè)器以配合釹:釔-鋁-石榴紅（Nd:YAG）1064nm的激光器在近紅外區(qū)使用。目前多采用可在室溫下工作InGaAs檢測(cè)器，也有采用靈敏度較高的液氨冷卻的鍺二極管檢測(cè)器，但費(fèi)用較高。（5）檢測(cè)器：3．應(yīng)用

拉曼位移是分子結(jié)構(gòu)的特征參數(shù)，當(dāng)實(shí)驗(yàn)條件一定時(shí)，拉曼光譜的強(qiáng)度與樣品的濃度呈現(xiàn)簡(jiǎn)單的線性關(guān)系，可用于有機(jī)化合物和無(wú)機(jī)陰離子的定性和定量分析。

拉曼光譜法可進(jìn)行實(shí)時(shí)在線多點(diǎn)檢測(cè)，提供制藥工藝的動(dòng)態(tài)信息，便于進(jìn)行過(guò)程控制；一般不需要樣品預(yù)處理，使用方便，節(jié)省時(shí)間；可進(jìn)行遠(yuǎn)程測(cè)量，保護(hù)操作人員，適用于有毒、高溫、高壓或樣品處于保護(hù)氣體中而不宜于有人工干預(yù)的情況或危險(xiǎn)的環(huán)境下進(jìn)行測(cè)量；設(shè)備操作簡(jiǎn)單，維護(hù)方便。3．應(yīng)用拉曼位移是分子結(jié)構(gòu)的特征參數(shù)，當(dāng)實(shí)驗(yàn)條件一定時(shí)常用的拉曼光譜分析技術(shù)單通道和多通道技術(shù)FT-Raman光譜分析技術(shù)共振拉曼光譜分析技術(shù)表面增強(qiáng)拉曼效應(yīng)分析技術(shù)常用的拉曼光譜與其他儀器聯(lián)用技術(shù)：

拉曼與掃描電鏡聯(lián)用；拉曼與激光掃描共聚焦顯微鏡聯(lián)用；

拉曼與紅外聯(lián)用；拉曼與顯微鏡聯(lián)用。常用的拉曼光譜分析技術(shù)單通道和多通道技術(shù)FT-Raman光譜（1）合成過(guò)程分析：

在線拉曼光譜法可在藥品生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)產(chǎn)品成分和工作條件進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。將光纖探頭插入反應(yīng)容器中，不需取樣分離就可遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)化學(xué)反應(yīng)中各組分的拉曼光譜隨時(shí)間變化的關(guān)系曲線，經(jīng)過(guò)偏最小二乘回（partialleastsquaresregression，PLSR）等數(shù)學(xué)處理，可得到反應(yīng)物和生成物的濃度變化規(guī)律，進(jìn)而對(duì)合成過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)控制。（1）合成過(guò)程分析：（2）藥物多晶型分析：

由于不同晶型可在拉曼光譜上顯示出不同的吸收特性，所以Raman光譜法是藥物多晶型測(cè)定和控制的有效手段。如：消炎鎮(zhèn)痛藥吡羅昔康，治療消化道潰瘍藥物鹽酸雷尼替丁多晶型的測(cè)定。與X-射線粉末衍射（X-raypowderdiffraction）和紅外光譜相比，Raman光譜法靈敏度較高。（2）藥物多晶型分析：圖中1090.9cm-1和1081.3cm-1是晶型Ⅰ的特征峰，分析比較各產(chǎn)品的圖譜可以看出七種產(chǎn)品均含有晶型Ⅰ。圖1-9-19甲丙氨酯的三種晶型和七種片劑的拉曼光譜1～3為三種晶型；4～10為七種片劑圖中1090.9cm-1和1081.3cm-1是晶型（3）含量測(cè)定：

拉曼譜帶的強(qiáng)度與待測(cè)物濃度的關(guān)系遵守比爾定律：Iv=KlcI0式中，Iv為一定波長(zhǎng)處的峰強(qiáng)；K為儀器和樣品的參數(shù)；l為光路長(zhǎng)度；c為樣品中特定組分的摩爾濃度；I0為激光強(qiáng)度。（3）含量測(cè)定：Iv=KlcI0式中，Iv為

影響拉曼光譜定量測(cè)定的主要因素有：熒光、樣品的熱效應(yīng)和基質(zhì)或樣品自身的吸收。

為減少熒光干擾，提高信噪比，一般采用平衡熒光干擾、信號(hào)強(qiáng)度和檢測(cè)器響應(yīng)的方法；為降低樣品的熱效應(yīng)，可以采用減少激光通量的方法，或者通過(guò)熱接觸或液體浸入來(lái)改善樣品的熱傳導(dǎo)；

樣本基質(zhì)或樣本自身的吸收可以通過(guò)合適的樣品處置方式等予以減小。影響拉曼光譜定量測(cè)定的主要因素有：熒光、樣品（4）其它應(yīng)用：

拉曼光譜在制藥生產(chǎn)過(guò)程中還可應(yīng)用于多組分混合均一性判斷及終點(diǎn)判斷、混懸液均質(zhì)化的在線過(guò)程控制、流化床制粒和干燥過(guò)程的在線監(jiān)測(cè)、壓片過(guò)程的在線監(jiān)測(cè)、包衣過(guò)程的在線監(jiān)測(cè)、冷凍干燥過(guò)程的在線監(jiān)測(cè)、連續(xù)生產(chǎn)過(guò)程控制，另外，拉曼光譜還可用于發(fā)酵過(guò)程分析和藥品輔料和包裝材料分析。（4）其它應(yīng)用：

色譜法是分析復(fù)雜混合物非常有效的手段。用于工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程分析的色譜一般稱為過(guò)程色譜（processchromato-graphy）或工業(yè)色譜（industrialchromatography）。

與常規(guī)的實(shí)驗(yàn)室分析不同，在過(guò)程色譜中，從樣品采集、樣品預(yù)處理到分析、檢測(cè)、記錄、顯示等所有必要的操作大都是自動(dòng)完成的。第三節(jié)

過(guò)程色譜系統(tǒng)色譜法是分析復(fù)雜混合物非常有效的手段。用于工業(yè)生產(chǎn)過(guò)

制藥過(guò)程分析要求分析速度快，但過(guò)程色譜一般是間歇式循環(huán)分析。為達(dá)到過(guò)程控制的目的，過(guò)程色譜的循環(huán)應(yīng)盡可能縮短。主要通過(guò)多柱切換的方法，每根色譜柱分離幾個(gè)特定組分，對(duì)過(guò)程控制有用的組分進(jìn)行進(jìn)一步分析，而不重要的組分則通過(guò)色譜柱組合技術(shù)予以排除。過(guò)程色譜常與其它分析技術(shù)聯(lián)用以獲得生產(chǎn)過(guò)程的定性和定量信息。制藥過(guò)程分析要求分析速度快，但過(guò)程色譜一般是1．儀器組成

過(guò)程色譜儀主要由取樣與樣品預(yù)處理裝置、分析單元（包括進(jìn)樣器、色譜柱和檢測(cè)器）和程序控制單元等組成。

預(yù)處理裝置包括連續(xù)采樣裝置和樣品氣化、富集、預(yù)純化裝置，色譜儀則進(jìn)行樣品的分離、檢測(cè)以及數(shù)據(jù)處理。預(yù)處理裝置與色譜儀之間通過(guò)六通閥實(shí)現(xiàn)連接和切換。1．儀器組成過(guò)程色譜儀主要由取樣與樣品預(yù)處

（1）取樣和樣品預(yù)處理裝置：

取樣和樣品預(yù)處理裝置的基本功能是提供具有代表性的、適合色譜分析的樣品。

工作流程：

色譜分析要求提供具有適當(dāng)溫度、壓力、流量的樣品，樣品雜質(zhì)和干擾成分應(yīng)盡可能少、無(wú)腐蝕、不起化學(xué)反應(yīng)。從生產(chǎn)工藝物流中獲取試樣對(duì)樣品進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚?，以滿足色譜分析的要求將經(jīng)過(guò)處理的樣品輸送到色譜分析流路中（1）取樣和樣品預(yù)處理裝置：取樣和樣品預(yù)處理裝

樣品預(yù)處理裝置一般包括過(guò)濾器、調(diào)節(jié)器、控制閥門、轉(zhuǎn)子流量計(jì)、壓力表和冷凝器等部分。圖1-9-20氣體樣品的預(yù)處理系統(tǒng)1-減壓閥；2-前置穩(wěn)壓裝置；3，4-過(guò)濾器；5-穩(wěn)壓器；6-干燥器；7，8-調(diào)節(jié)閥；1-9-流量計(jì)對(duì)于氣體物流有簡(jiǎn)易的氣體取樣與預(yù)處理系統(tǒng)（圖1-9-20）、能吸收干擾組分的的氣體取樣與預(yù)處理系統(tǒng)、隔膜泵氣體取樣與預(yù)處理系統(tǒng)和蒸汽噴射氣體取樣與預(yù)處理系統(tǒng)。樣品預(yù)處理裝置一般包括過(guò)濾器、調(diào)節(jié)器、控制閥門、轉(zhuǎn)子圖1-9-21具有稀釋和過(guò)濾裝置的液體樣品預(yù)處理系統(tǒng)對(duì)于液體物流有簡(jiǎn)易的液體取樣與預(yù)處理系統(tǒng)、帶有稀釋和過(guò)濾裝置的液體取樣與預(yù)處理系統(tǒng)（圖1-9-21）、反吹清洗液體取樣與預(yù)處理系統(tǒng)和蒸汽加溫液體取樣與預(yù)處理系統(tǒng)等。圖1-9-21具有稀釋和過(guò)濾裝置的液體樣品預(yù)處理系統(tǒng)對(duì)（2）分析單元：

分析單元中包括進(jìn)樣器、色譜柱和檢測(cè)系統(tǒng)。分析單元進(jìn)樣器色譜柱檢測(cè)系統(tǒng)（2）分析單元：分析單元進(jìn)樣器色譜柱檢測(cè)系統(tǒng)圖1-9-22六通閥的原理圖進(jìn)樣器的作用是在分析循環(huán)開(kāi)始時(shí)將一定數(shù)量的樣品注入色譜柱系統(tǒng)。進(jìn)樣器常用六通閥，如圖1-9-22所示。六通閥有載樣（load）和注入（inject）兩個(gè)位置：在載樣位置，樣品進(jìn)入定量管，而流動(dòng)相直接流入色譜柱；在注入位置，流動(dòng)相與定量管連接，將定量管中的樣品沖入色譜柱。圖1-9-22六通閥的原理圖進(jìn)樣器的作用是在分析循

柱子是過(guò)程色譜的核心部分，過(guò)程色譜的柱子按使用目的分為分離柱、保留柱、貯存柱和選擇柱等。

在過(guò)程監(jiān)測(cè)中使用的色譜儀，其分析系統(tǒng)中通常需采用兩根或多個(gè)色譜柱，以提高色譜分離能力。系統(tǒng)中多根色譜柱之間的切換動(dòng)作是通過(guò)切換閥來(lái)完成的。常用的切換閥結(jié)構(gòu)有旋轉(zhuǎn)活塞閥、膜片閥、環(huán)式柱塞閥和滑塊式柱塞閥等。柱子是過(guò)程色譜的核心部分，過(guò)程色譜的柱子按使用目的分

檢測(cè)器的目的是將各組分的濃度或質(zhì)量轉(zhuǎn)變成相應(yīng)的電信號(hào)。過(guò)程色譜分析用的檢測(cè)器種類較多，過(guò)程氣相色譜常用熱導(dǎo)檢測(cè)器（TCD）和氫火焰離子化檢測(cè)器（FID），有時(shí)也用密度檢測(cè)器或質(zhì)譜檢測(cè)器；過(guò)程液相色譜常用紫外（UV）檢測(cè)器和電化學(xué)檢測(cè)器（EChD），也可用折光（RI）或蒸發(fā)光散射（ELSD）等通用型檢測(cè)器。檢測(cè)器的目的是將各組分的濃度或質(zhì)量轉(zhuǎn)變成相應(yīng)的電信號(hào)（3）程序控制單元：

程序控制單元是實(shí)現(xiàn)色譜循環(huán)分析的控制部分。

程序控制單元的核心部分是程序器。

在確定的分析循環(huán)周期內(nèi)，程序器按照預(yù)先確定的分析程序向各部分發(fā)出動(dòng)作指令，控制樣品取樣并進(jìn)行樣品預(yù)處理，完成樣品注入、分析流路和色譜柱切換、信號(hào)衰減、基線校正、數(shù)據(jù)分析與存貯、流路系統(tǒng)自動(dòng)清洗等控制動(dòng)作。（3）程序控制單元：

數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器一般采用符合現(xiàn)場(chǎng)總線基金會(huì)規(guī)范的數(shù)字通信，并通過(guò)配套的硬件設(shè)備，實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)換為符合工業(yè)領(lǐng)域串行通信協(xié)議（modbus

）規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)串行數(shù)字通信。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線（fieldbus）/通用串行總線（USB）的轉(zhuǎn)換器連接計(jì)算機(jī)，并通過(guò)軟件迅速地得到包括色譜圖在內(nèi)的數(shù)據(jù)。程序器步進(jìn)式程序器凸輪式程序器數(shù)字式程序器程序器步進(jìn)式程序器凸輪式程序器數(shù)字式程序器2．應(yīng)用

在過(guò)程色譜中較成熟的方法是氣相色譜法。氣相色譜法常用于混合氣體的分析，也可用于對(duì)熱穩(wěn)定的、易于氣化的其他類型樣品的分析，這些樣品通過(guò)氣體壓力驅(qū)動(dòng)注入氣相色譜的氣化室氣化后進(jìn)行分析。2．應(yīng)用在過(guò)程色譜中較成熟的方法是氣

反相高效液相色譜、離子交換色譜、超臨界流體色譜、毛細(xì)管電泳等方法在過(guò)程色譜中均有應(yīng)用。峰重疊在實(shí)驗(yàn)室常通過(guò)優(yōu)化色譜條件來(lái)解決，但在過(guò)程色譜中常采用數(shù)學(xué)處理的方法來(lái)排除干擾。新的樣品處理方法：固相萃?。╯olidphaseextraction，SPE）超臨界流體萃?。╯upercriticalfluidextraction，SFE）微透析（micro-dialysis）膜分離（membraneseparation）技術(shù)反相高效液相色譜、離子交換色譜、超臨界流體色

制藥過(guò)程中易揮發(fā)成分如有機(jī)殘留溶劑、藥物包裝材料中的易揮發(fā)單體可采用在線GC法監(jiān)測(cè)。

采用HPLC法可進(jìn)行合成過(guò)程的自動(dòng)監(jiān)測(cè)。將自動(dòng)取樣裝置裝在反應(yīng)器中取樣，樣品經(jīng)過(guò)過(guò)濾、稀釋和定容等操作，注入色譜柱進(jìn)行分析。例如，文獻(xiàn)報(bào)道用HPLC法，可以進(jìn)行抗病毒藥物azaaindole衍生物合成的監(jiān)測(cè)、2，4－二硝基甲苯催化氫化單元中間體合成的監(jiān)測(cè)，降低了生產(chǎn)過(guò)程的風(fēng)險(xiǎn)。（2）合成過(guò)程監(jiān)測(cè)：（1）藥物中易揮發(fā)成份的分析：制藥過(guò)程中易揮發(fā)成分如有機(jī)殘留溶劑、藥物包裝

將自動(dòng)取樣裝置裝在反應(yīng)器上，自動(dòng)從發(fā)酵罐中取樣，采用HPLC法可以在線測(cè)定抗生素發(fā)酵過(guò)程的糖消耗量、生物發(fā)酵中的蛋白蛋/縮氨酸（肽）、介質(zhì)、抗體等。

（3）發(fā)酵過(guò)程監(jiān)測(cè)：（4）反應(yīng)廢液分析：

將取樣裝置連接在反應(yīng)廢液管中取樣，樣品可不經(jīng)濃縮和凈化，用離子交換色譜分析反應(yīng)

廢液中的有害離子濃度。將自動(dòng)取樣裝置裝在反應(yīng)器上，自動(dòng)從發(fā)酵罐中取樣，采用H第四節(jié)流動(dòng)注射分析法1.基本原理2.儀器組成3.操作模式4.應(yīng)用第四節(jié)流動(dòng)注射分析法1.基本原理2.儀器組成3.操作

流動(dòng)注射分析（flowinjectionanalysis，F(xiàn)IA）是在熱力學(xué)非平衡條件下，在液流中重現(xiàn)地處理試樣或試劑區(qū)帶的定量流動(dòng)分析技術(shù)。

換言之，F(xiàn)IA就是采用把一定體積的樣品注入無(wú)氣泡間隔的流動(dòng)試劑中，并保證混合過(guò)程與反應(yīng)時(shí)間的高度重現(xiàn)性，在非平衡狀態(tài)下所完成的定量測(cè)定方法。FIA具有適應(yīng)范圍廣、效率高、精度好、能耗低和儀器簡(jiǎn)單價(jià)廉等特點(diǎn)。流動(dòng)注射分析（flowinjectionanal1．基本原理流動(dòng)注射分析的基本過(guò)程如圖1-9-23所示。圖1-9-23流動(dòng)注射分析基本過(guò)程圖1．基本原理流動(dòng)注射分析的基本過(guò)程如圖1-9-23所示在同樣的條件下對(duì)照品同法操作，計(jì)算求得樣品的含量。樣品閥（進(jìn)樣閥）把準(zhǔn)確體積的樣品溶液間歇而迅速地注入流速一定的連續(xù)載流中樣品溶液隨載流（carrier）進(jìn)入反應(yīng)器，在反應(yīng)器中樣品與載流混合，并與載流中的試劑發(fā)生反應(yīng)反應(yīng)產(chǎn)物流經(jīng)檢測(cè)器時(shí)被檢測(cè)，記錄儀讀出一峰形信號(hào)，峰高與樣品的濃度成正比在同樣的條件下對(duì)照品同法操作，計(jì)算求得樣品的含量。樣品閥（進(jìn)樣品在FIA系統(tǒng)中的分散過(guò)程就是樣品的物理稀釋過(guò)程，如圖1-9-24所示。圖1-9-24樣品在流動(dòng)注射分析中的區(qū)帶擴(kuò)散過(guò)程

在FIA中樣品與載流（試劑）的混合是不會(huì)完全的，對(duì)一個(gè)固定的FIA裝置來(lái)說(shuō)，只要載流流速不變，樣品與試劑混合模式不變，在相同的流路截面上，樣品的分散狀態(tài)是嚴(yán)格重現(xiàn)的。樣品在FIA系統(tǒng)中的分散過(guò)程就是樣品的物理稀釋過(guò)程，

樣品和試劑的分散狀態(tài)常用分散系數(shù)（dispersioncoefficient，D）來(lái)描述。分散系數(shù)是指在分散過(guò)程發(fā)生之前與之后，產(chǎn)生讀出信號(hào)的流體元中待測(cè)組分的濃度比。D＝Co/C

式中，D為分散系數(shù)；Co為樣品未分散之前待測(cè)物濃度；C為分散后的某段流體元中的濃度。D是測(cè)定的流體元中待測(cè)組分被載流稀釋的倍數(shù)，顯然，D是一個(gè)大于1的數(shù)值。樣品和試劑的分散狀態(tài)常用分散系數(shù)（dispersion

FIA體系設(shè)計(jì)的依據(jù)是分散原理，根據(jù)由峰最大值所得的分散系數(shù)的大小可以將FIA的流路劃分為高（D>10）、中（D＝2~10）、低（D＝1~2）分散體系。影響分散系數(shù)的因素載流流速管道長(zhǎng)度管徑及形狀樣品體積擴(kuò)散系數(shù)影響分散系數(shù)的因素載流流速管道長(zhǎng)度管徑及形狀

樣品分散的程度可通過(guò)對(duì)管路系統(tǒng)參數(shù)的操縱來(lái)控制。在具體應(yīng)用時(shí)，根據(jù)所確定的具體分析方案調(diào)整流路設(shè)置，改變相應(yīng)部件的幾何尺寸。低的分散可以通過(guò)增大注樣體積、降低流速和使用短管路獲得要獲得大的分散，可以采用小樣品體積，大流速和長(zhǎng)管路來(lái)實(shí)現(xiàn)。樣品分散的程度可通過(guò)對(duì)管路系統(tǒng)參數(shù)的操縱來(lái)控制。在具2．儀器組成

（1）液體驅(qū)動(dòng)傳輸設(shè)備

：液體驅(qū)動(dòng)傳輸設(shè)備是FIA裝置的核心部分，其作用是將試劑、樣品等溶液輸送到分析系統(tǒng)中。

FIA液體驅(qū)動(dòng)裝置進(jìn)樣閥反應(yīng)與連接管道流通式檢測(cè)器工作站2．儀器組成（1）液體驅(qū)動(dòng)傳輸設(shè)備

：液體驅(qū)動(dòng)傳輸設(shè)備是F

①能夠提供重現(xiàn)性好、脈動(dòng)小的液體輸送，流速穩(wěn)定；②可以提供多通道平行泵液通道；③易于調(diào)節(jié)流速；④化學(xué)穩(wěn)定性好，能輸送多種試劑和溶劑；⑤生產(chǎn)成本低，運(yùn)行消耗少，易于維護(hù)。

理想的液體驅(qū)動(dòng)和傳輸設(shè)備應(yīng)具備以下特性：①能夠提供重現(xiàn)性好、脈動(dòng)小的液體輸送，流速穩(wěn)

液體驅(qū)動(dòng)傳輸設(shè)備關(guān)鍵部件為恒流泵。目前以蠕動(dòng)泵（peristalticpump）和往復(fù)式柱塞泵（reciprocatingplungerpump）用的較多。蠕動(dòng)泵由泵頭、壓蓋、調(diào)壓器、泵管和驅(qū)動(dòng)電機(jī)組成，它可提供多個(gè)通道，通過(guò)改變泵的內(nèi)徑得到不同的流速。

往復(fù)式柱塞泵與HPLC的柱塞泵類似，只是工作壓力低得多；與蠕動(dòng)泵相比，往復(fù)式柱塞泵具有流速穩(wěn)定性好，抗有機(jī)溶劑能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，尤其適合于在線分析。液體驅(qū)動(dòng)傳輸設(shè)備關(guān)鍵部件為恒流泵。目前以蠕動(dòng)泵（p

（2）進(jìn)樣閥：進(jìn)樣閥（injectionvalve）的作用是采集一定體積的樣品（或溶劑）溶液，并以高度重現(xiàn)的方式將其注入連續(xù)流動(dòng)的載流中。目前有六孔雙層旋轉(zhuǎn)進(jìn)樣閥和十六孔八通道多功能旋轉(zhuǎn)閥等種類。（3）反應(yīng)與連接管道：FIA的各主要部件之間通過(guò)管道連接，管道按作用可分為采樣環(huán)、反應(yīng)管道和連接導(dǎo)管等。過(guò)程分析的樣品種類很多，有的樣品腐蝕性較強(qiáng)，故要求反應(yīng)與連接管道應(yīng)由耐腐蝕的聚四氟乙烯或聚氯乙烯管材料制成。（2）進(jìn)樣閥：進(jìn)樣閥（injectionvalv（4）流通式檢測(cè)器：FIA系統(tǒng)可與多種分析檢測(cè)手段形成高效率的分析系統(tǒng)，其中常用的檢測(cè)方法有紫外－可分光光度法、熒光光度法、原子吸收光譜法、電化學(xué)分析法、化學(xué)發(fā)光法及酶分析法、免疫分析法、毛細(xì)管電泳等。

（5）工作站：主要是能自動(dòng)探測(cè)和計(jì)算FIA峰的面積和高度的軟件，有些還帶有能控制外部設(shè)備，例如泵和自動(dòng)取樣器操作的擴(kuò)展功能。（4）流通式檢測(cè)器：FIA系統(tǒng)可與多種分析檢測(cè)手段形成高效率3．操作模式FIA操作模式單道模式多道模式順序注射模式3．操作模式FIA操作模式單道模式多道模式順序注射模式單道模式（圖1-9-23），僅由一條管路組成，載液由單泵輸送，當(dāng)進(jìn)樣閥將樣品注入管路后，含有試劑的載流將其載入反應(yīng)管道，經(jīng)過(guò)混合與反應(yīng)后流入檢測(cè)器檢測(cè)。單道模式僅適合于單一試劑顯色，并且試劑消耗量大，檢測(cè)靈敏度較低。

圖1-9-23流動(dòng)注射分析的單道模式單道模式（圖1-9-23），僅由一條管路組成，載液由

多道FIA模式（圖1-9-25），載液和反應(yīng)試劑通過(guò)不同管路輸送，試劑與樣品可通過(guò)對(duì)流與擴(kuò)散相混合也可匯合到分散的樣品帶中。多道模式樣品在載流中的分散系數(shù)較低，檢測(cè)靈敏度高，且試劑不必加在載液中，可節(jié)約分析成本。圖1-9-25流動(dòng)注射分析的多道模式多道FIA模式（圖1-9-25），載液和反應(yīng)

順序注射模式（圖1-9-26）是采用一個(gè)多通道選擇閥，選擇閥上的各通道分別與試劑、樣品、檢測(cè)器等管路相連。泵將樣品、試劑、載液等吸入貯存管中，然后輸送至檢測(cè)器進(jìn)行檢測(cè)。順序注射模式具有控制更加簡(jiǎn)便、易于實(shí)現(xiàn)集成化和自動(dòng)化、試劑和樣品消耗少的特點(diǎn)。圖1-9-26流動(dòng)注射分析的順序注射模式順序注射模式（圖1-9-26）是采用一個(gè)多通道選擇

為了進(jìn)一步節(jié)約試劑、提高分析的靈敏度和選擇性，還可對(duì)典型的模式進(jìn)行改進(jìn)，建立新的方法。對(duì)于流動(dòng)注射光度分析可采用加溫流動(dòng)注射光度分析加快反應(yīng)速度；采用停流技術(shù)延長(zhǎng)樣品在管道中的停留時(shí)間和與試劑的反應(yīng)時(shí)間提高靈敏度；引入氣體擴(kuò)散、溶液滲析、溶劑萃取、離子交換分離等在線分離方法，使待測(cè)組分與樣品基體分離，既可減少干擾，又可使被測(cè)組分得到濃集。為了進(jìn)一步節(jié)約試劑、提高分析的靈敏度和選擇性，還可對(duì)典4．應(yīng)用FIA可與分光光度法、原子吸收法、熒光光度法、化學(xué)發(fā)光法、電位法、安培法、伏安法等多種檢測(cè)方法聯(lián)用。FIA還可以配備氣體擴(kuò)散、蒸餾、滲析、液-液萃取和離子交換預(yù)濃集等裝置對(duì)樣品進(jìn)行在線預(yù)處理。FIA可在很短的時(shí)間內(nèi)完成一個(gè)樣品的分析。一般的FIA精密度（RSD）可達(dá)0.5%~1%，復(fù)雜樣品分析也多小于3％，優(yōu)于相應(yīng)的手工分析。4．應(yīng)用FIA可與分光光度法、原子吸收法、熒光光度法（1）反應(yīng)過(guò)程監(jiān)測(cè)：FIA廣泛用于反應(yīng)過(guò)程的監(jiān)測(cè)，如孫毓慶等在藥物制備過(guò)程中，將腎上腺素的FeCl3鑒別反應(yīng)應(yīng)用于定量分析。腎上腺素的酚羥基可與FeCl3產(chǎn)生顏色反應(yīng)，但反應(yīng)產(chǎn)物不穩(wěn)定，吸光度在2.5min內(nèi)下降25%，可采用FIA技術(shù)，在720nm波長(zhǎng)下可準(zhǔn)確快速地測(cè)定重酒石酸腎上腺素的含量，方法的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)差（RSD）小于1%，分析速度可達(dá)每小時(shí)240個(gè)樣品。（1）反應(yīng)過(guò)程監(jiān)測(cè)：（2）廢水廢棄物的分析：FIA可用于制藥工程反應(yīng)廢水、廢棄物的分析。例如廢水中的總磷可采用磷鉬藍(lán)比色法進(jìn)行在線監(jiān)控。為了將各種形態(tài)的磷轉(zhuǎn)化為正磷酸鹽并加快反應(yīng)速度，流路管道可以浸入油浴或水浴中進(jìn)行加熱。

方肇倫等建立了水中氰化物的異煙酸吡唑啉酮的流動(dòng)注射分光光度法。常規(guī)的方法是樣品中的氰化物與氯胺T反應(yīng)生成氯化氰，再與異煙酸作用水解生成戊烯二酸，再與吡唑啉酮絡(luò)合生成藍(lán)色產(chǎn)物，在638nm下測(cè)定吸光度。（2）廢水廢棄物的分析：方肇倫等建立了水中氰該反應(yīng)的方程式為：氯胺T異煙酸該反應(yīng)的方程式為：氯胺T異煙酸此反應(yīng)速度慢，在加熱條件下還需40min顯色，無(wú)法實(shí)時(shí)分析。但本反應(yīng)在反應(yīng)初期形成一個(gè)不穩(wěn)定的紅色中間產(chǎn)物，在548nm有最大吸收；在反應(yīng)35s時(shí)，吸光度值達(dá)到最大后迅速褪色，可采用在線氣體擴(kuò)散和FIA技術(shù)在548nm處進(jìn)行快速測(cè)定，每分鐘可測(cè)定40個(gè)樣品。藍(lán)色染料此反應(yīng)速度慢，在加熱條件下還需40min顯（3）生物制藥過(guò)程在線監(jiān)測(cè)：

流動(dòng)注射在生物制藥過(guò)程在線監(jiān)測(cè)方面的應(yīng)用較為廣泛。例如：生物發(fā)酵過(guò)程中的葡萄糖、氨基酸、青霉素等可采用流動(dòng)注射分析法監(jiān)測(cè)。Filippini等提出了用于在線控制和生物過(guò)程監(jiān)測(cè)的智能流動(dòng)注射分析系統(tǒng)，該系統(tǒng)可對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的所有參數(shù)實(shí)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，樣品分析速度達(dá)60樣/h。（3）生物制藥過(guò)程在線監(jiān)測(cè)：第五節(jié)聚焦光束反射測(cè)量技術(shù)1.基本原理2.儀器組成3.應(yīng)用第五節(jié)聚焦光束反射測(cè)量技術(shù)1.基本原理2.儀器組成3.

聚焦光束反射測(cè)量技術(shù)（focusedbeamreflectancemeasurement，F(xiàn)BRM），是一種新型顆粒在線檢測(cè)系統(tǒng)，適用于在線測(cè)量顆粒系統(tǒng)的粒徑分布和濃度特征。用于過(guò)程分析的影像分析技術(shù)磁共振成像X－射線衍射計(jì)算機(jī)成像掃描型探針顯微成像近紅外光譜成像聚焦光束反射測(cè)量技術(shù)（focusedbeamref1．基本原理FBRM光纖探頭插入流動(dòng)的顆粒狀樣品中（圖1-9-27）探頭內(nèi)部發(fā)射出的高度聚焦的激光束穿過(guò)內(nèi)置的透鏡在探頭窗口處聚焦隨著內(nèi)置透鏡高速旋轉(zhuǎn)，聚焦透鏡也以同樣的角速度旋轉(zhuǎn)，對(duì)探頭窗口附近顆粒進(jìn)行快速掃描激光束經(jīng)過(guò)探頭窗口附近的顆粒的表面時(shí)，產(chǎn)生第一次反射當(dāng)激光束到達(dá)顆粒的另一端的表面時(shí)，產(chǎn)生第二次反射1．基本原理FBRM光纖探頭插入流動(dòng)的顆粒狀樣品中（圖1-9-27聚焦光束反射測(cè)量技術(shù)的原理圖

反射激光束沿原光路返回，被內(nèi)置的反射接收裝置接收，測(cè)量?jī)纱畏瓷湫盘?hào)的時(shí)間差，并換算成兩端的距離，即可獲得顆粒的弦長(zhǎng)值。1-激光束；2-透鏡；3-藍(lán)寶石窗口；4-聚焦激光束；5-顆粒；6-兩次反射間的時(shí)間差圖1-9-27聚焦光束反射測(cè)量技術(shù)的原理圖2．儀器組成FBRM儀器（圖1-9-28）由激光發(fā)射器、光纖、分束器、聚焦透鏡和檢測(cè)器等部件組成。圖1-9-28聚焦光束反射測(cè)量技術(shù)的裝置圖FBRM儀器激光發(fā)射器光纖分束器聚焦透鏡檢測(cè)器2．儀器組成FBRM儀器（圖1-9-28）由激光發(fā)射3．應(yīng)用FBRM能靈敏、精確地測(cè)量顆粒大小和數(shù)量變化，用數(shù)量/長(zhǎng)度/秒分布能離析出顆粒在指定區(qū)域的分布，提高分辨率。因?yàn)镕BRM是在線直接測(cè)量，所以它能動(dòng)態(tài)量化和控制工藝參數(shù)（溫度、加樣速率、停留時(shí)間、混合速率等）對(duì)顆粒體系的影響，也能衡量顆粒的物理狀態(tài)對(duì)下游性能如可分離性、反應(yīng)性或分散性等的影響。3．應(yīng)用FBRM能靈敏、精確地測(cè)量顆粒大小和數(shù)量變化FBRM能將隨顆粒形狀、大小和數(shù)目而變化的上游或下游工藝參數(shù)或最終產(chǎn)品性能直接關(guān)聯(lián)，特別適合固體顆粒樣品的在線監(jiān)測(cè)。（1）細(xì)胞顆粒的測(cè)定：

葛旭萌等將FBRM用于自絮凝細(xì)胞顆粒密度和尺度分布的測(cè)定，實(shí)現(xiàn)該系統(tǒng)粒徑分布的在線測(cè)量和定量表征。FBRM能將隨顆粒形狀、大小和數(shù)目而變化的上

（2）藥物晶體監(jiān)測(cè)：

藥物晶體的結(jié)晶粒度如果分布適宜，會(huì)縮短過(guò)濾和洗滌時(shí)間，從而使工藝循環(huán)更快，并能提高產(chǎn)物質(zhì)量（如純度）；同時(shí)，晶習(xí)也對(duì)藥物的藥性和應(yīng)用有著直接的影響。藥物的不同晶型，可通過(guò)FBRM進(jìn)行連續(xù)的在線監(jiān)測(cè)。利用FBRM可以監(jiān)測(cè)晶體的成核和沉淀生成過(guò)程。（2）藥物晶體監(jiān)測(cè)：（3）混合、干燥和粉碎等過(guò)程監(jiān)測(cè)：對(duì)于混合、干燥和粉碎等工藝過(guò)程，一般要待工藝過(guò)程完成后對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行分析從而對(duì)工藝進(jìn)行評(píng)價(jià)，不合格的樣品要重新進(jìn)行加工，以滿足下游生產(chǎn)和藥物質(zhì)量的要求。采用FBRM技術(shù)可在線對(duì)這些工藝過(guò)程進(jìn)行評(píng)價(jià)，及時(shí)調(diào)整工藝參數(shù)，保證各批樣品的一致性，使產(chǎn)品滿足要求。（3）混合、干燥和粉碎等過(guò)程監(jiān)測(cè)：謝謝！謝謝！第九章制藥過(guò)程分析概論藥物分析學(xué)總論第九章制藥過(guò)程分析概論藥物分析學(xué)總論目錄12第二節(jié)光譜學(xué)分析方法3第三節(jié)過(guò)程色譜系統(tǒng)4第四節(jié)流動(dòng)注射分析法5第五節(jié)聚焦光束反射測(cè)量技術(shù)6學(xué)習(xí)要求第一節(jié)概述目錄12第二節(jié)光譜學(xué)分析方法3第三節(jié)過(guò)程色譜系統(tǒng)4學(xué)習(xí)要求1掌握全面質(zhì)量控制、過(guò)程分析、過(guò)程分析方法等的概念及特點(diǎn)；23熟悉制藥過(guò)程分析的一般方法；了解各類方法在藥物過(guò)程分析中的應(yīng)用。學(xué)習(xí)要求1掌握全面質(zhì)量控制、過(guò)程分析、過(guò)程分析方法第一節(jié)概述一、在線分析方法與離線分析方法二、制藥過(guò)程分析的特點(diǎn)三、制藥過(guò)程分析方法與儀器第一節(jié)概述一、在線分析方法與離線分析方法二、制藥過(guò)程分析的一、在線分析法與離線分析法

過(guò)程(process)是指將輸入轉(zhuǎn)化為輸出的一組彼此相關(guān)的資源和活動(dòng)，所有的工作都是通過(guò)一個(gè)過(guò)程來(lái)完成的，制藥過(guò)程簡(jiǎn)單地說(shuō)就是制藥的生產(chǎn)流程。

過(guò)程分析技術(shù)（processanalysistechnology，PAT）是指為確保最終產(chǎn)品質(zhì)量，通過(guò)實(shí)時(shí)測(cè)量原料及其中間產(chǎn)物與過(guò)程的關(guān)鍵質(zhì)量和效能特征（performanceattributes），對(duì)制藥過(guò)程進(jìn)行設(shè)計(jì)、分析和控制的系統(tǒng)。一、在線分析法與離線分析法過(guò)程(proces過(guò)程分析是一個(gè)完整的體系，對(duì)藥品生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)分析(real-timeanalysis)，是制藥過(guò)程分析的核心內(nèi)容。

制藥過(guò)程分析離線分析(off-lineanalysis)近線分析(at-lineanalysis)連線分析(on-lineanalysis)在線分析(in-lineanalysis)過(guò)程分析是一個(gè)完整的體系，對(duì)藥品生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行表1-9-1過(guò)程分析的類型與特點(diǎn)方法類型方法特點(diǎn)離線分析（off-lineanalysis）從生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)采樣后帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行處理和分析近線分析（at-lineanalysis）人工采樣后在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行分析連線分析（on-lineanalysis）依靠自動(dòng)采樣系統(tǒng)，直接從生產(chǎn)流程抽取樣品，自動(dòng)輸入分析儀器中進(jìn)行連續(xù)或間歇連續(xù)分析。在線分析（in-lineanalysis）將監(jiān)測(cè)探頭插入生產(chǎn)流程中進(jìn)行實(shí)時(shí)連續(xù)的分析表1-9-1過(guò)程分析的類型與特點(diǎn)方法類型方法特點(diǎn)離線分析（

離線分析的工作方式在本質(zhì)上和常規(guī)的分析檢驗(yàn)工作沒(méi)有太大區(qū)別，是制藥工業(yè)過(guò)程控制的傳統(tǒng)分析方式，目前在許多工廠仍大量使用。

近線分析是將分析儀器置于生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，就地取樣、就地分析，加快了分析結(jié)果的報(bào)告速度。

連線分析是利用一套自動(dòng)取樣和樣品預(yù)處理裝置，將分析儀器與生產(chǎn)過(guò)程直接聯(lián)系起來(lái)，實(shí)現(xiàn)連續(xù)的、自動(dòng)的在線分析。離線分析的工作方式在本質(zhì)上和常規(guī)的分析檢驗(yàn)

在線或稱原位(in-situ)分析，是采用具有化學(xué)響應(yīng)的傳感器直接插入流程內(nèi)，將探測(cè)訊號(hào)直接送到檢測(cè)器內(nèi)，并使檢測(cè)器通過(guò)微機(jī)與控制系統(tǒng)相連接，以實(shí)現(xiàn)連續(xù)地或適時(shí)地、自動(dòng)地監(jiān)測(cè)與控制。

在線分析法間歇式連續(xù)式在線或稱原位(in-situ)分析，是采用具有化學(xué)響應(yīng)的二、制藥過(guò)程分析的特點(diǎn)（一）分析樣品的多樣性

制藥過(guò)程分析的樣品是多種多樣的，樣品不同對(duì)分析方法的要求也有所區(qū)別。

快速、簡(jiǎn)便、重現(xiàn)性好是制藥過(guò)程分析的基本要求。從監(jiān)控的工藝上看樣品可能來(lái)自于化學(xué)反應(yīng)過(guò)程、提取分離過(guò)程、結(jié)晶過(guò)程、干燥過(guò)程、粉碎過(guò)程、清潔過(guò)程、制劑過(guò)程或包裝過(guò)程等從待測(cè)物聚集狀態(tài)看樣品有氣態(tài)、液態(tài)和固態(tài)從生產(chǎn)階段上看樣品可以是原輔料、中間體、包裝材料和成品等二、制藥過(guò)程分析的特點(diǎn)（一）分析樣品的多樣性（二）采樣與樣品預(yù)處理的特點(diǎn)1．采樣在過(guò)程分析中保證采樣的代表性非常重要。采集原始數(shù)據(jù)混料壓片包裝一般基于實(shí)驗(yàn)室的分析過(guò)程為了減少風(fēng)險(xiǎn)傳遞到下一操作階段，而在每階段終點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)基于PAT分析過(guò)程采集原始數(shù)據(jù)混料壓片包裝為了減少風(fēng)險(xiǎn)傳遞到下一操作階段，在每階段中連續(xù)進(jìn)行檢測(cè)圖1-9-1常規(guī)分析法與過(guò)程分析技術(shù)在片劑生產(chǎn)過(guò)程中不同的采樣過(guò)程（二）采樣與樣品預(yù)處理的特點(diǎn)1．采樣在過(guò)程分析中保證采樣的代

采樣根據(jù)樣品的特點(diǎn)，可以使用手工和自動(dòng)取樣方式,在線分析一般采用的都是自動(dòng)取樣法。圖1-9-2固體樣品取樣鉆圖1-9-3液體樣品取樣閥1－氣體管道或容器；2－采樣管；3－取樣閥門圖1-9-4氣體樣品采樣裝置1－氣體管道或容器；2－采樣管；3－過(guò)濾器；4－冷卻器；5－導(dǎo)氣管；6－冷卻水入口；7－冷卻水出口；8－冷卻管采樣根據(jù)樣品的特點(diǎn)，可以使用手工和自動(dòng)取樣方2．樣品預(yù)處理

樣品預(yù)處理的目的是將樣品處理成適宜的形式，以滿足分析方法的要求。對(duì)固體樣品一般要進(jìn)行粉碎、過(guò)篩、混合、溶解等操作，對(duì)氣體和液體樣品一般要進(jìn)行穩(wěn)壓、冷卻、分離、稀釋和定容等操作。自動(dòng)采樣與自動(dòng)樣品預(yù)處理是過(guò)程分析發(fā)展的方向之一。為達(dá)到制藥過(guò)程控制連續(xù)和快速性的要求，在過(guò)程分析中常采用化學(xué)傳感器（chemicalsensor）。2．樣品預(yù)處理樣品預(yù)處理的目的是將樣品處理成

化學(xué)傳感器是在分析儀器與分析樣品之間實(shí)時(shí)傳遞選擇性信息的界面，是一類能選擇性地將分析對(duì)象的物理化學(xué)信息，如物理與化學(xué)性質(zhì)、化學(xué)組成和濃度等，連續(xù)地轉(zhuǎn)變?yōu)榉治鰞x器易于測(cè)量的物理信號(hào)的裝置。

圖1-9-5光纖中光線的全反射示意圖化學(xué)傳感器是在分析儀器與分析樣品之間實(shí)時(shí)傳遞按檢測(cè)功能濕度傳感器氣體傳感器離子傳感器生物傳感器按傳感模式熱化學(xué)傳感器質(zhì)量型傳感器電化學(xué)傳感器光化學(xué)傳感器化學(xué)傳感器按檢測(cè)功能濕度傳感器氣體傳感器離子傳感器生物傳感器按傳感模式（三）分析方法的快速性

藥品的生產(chǎn)過(guò)程是指對(duì)藥品的原料直接進(jìn)行加工，將原材料轉(zhuǎn)變成為原料藥，或?qū)⒃纤庌D(zhuǎn)變成為藥品的過(guò)程。

生產(chǎn)過(guò)程中的每一個(gè)單元操作都可用合適的分析方法進(jìn)行在線控制，不同的單元操作可采用不同的方法，一種分析方法也可在不同的單元操作中使用。（三）分析方法的快速性藥品的生產(chǎn)過(guò)程是指對(duì)藥表1-9-2固體制劑生產(chǎn)的單元操作中PAT應(yīng)用制劑生產(chǎn)單元監(jiān)測(cè)指標(biāo)PAT混合混合均勻度、確定混合終點(diǎn)近紅外光譜法、光誘導(dǎo)熒光法或熱擴(kuò)散法制粒含量均勻度、顆粒粒徑和密度近紅外光譜法、拉曼光譜法、聚焦光束反測(cè)量法、聲學(xué)發(fā)射法干燥水分含量、確定干燥終點(diǎn)近紅外光譜法整粒顆粒粒徑分布、含量均一性激光衍射法、成像技術(shù)壓片、裝膠囊效價(jià)、含量均勻度、硬度、孔隙率和重量差異近紅外光譜法、光誘導(dǎo)熒光法包衣判斷包衣終點(diǎn)（衣膜的厚度和均勻度）、噴槍與片床的距離近紅外光譜法、光反射法表1-9-2固體制劑生產(chǎn)的單元操作中PAT應(yīng)用制劑生產(chǎn)單（四）化學(xué)計(jì)量學(xué)的重要性

過(guò)程分析化學(xué)計(jì)量學(xué)（chemometrics）是過(guò)程監(jiān)測(cè)和控制的軟件系統(tǒng)，是PAT建立和發(fā)展的重要基礎(chǔ)。

主成分分析（principalcomponentanalysis，PCA）主成分回歸（principalcomponentregression，PCR）多變量統(tǒng)計(jì)過(guò)程控制（multivariatestatisticalprocesscontrol，MSPC）偏最小二乘法（partialleastesquaresmethod，PLS）聚類分析（clusteranalysis，CA）人工神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)（artificialneuralnet，ANN）常用化學(xué)計(jì)量學(xué)方法（四）化學(xué)計(jì)量學(xué)的重要性過(guò)程分析化學(xué)計(jì)量學(xué)（三、制藥過(guò)程分析方法與儀器表1-9-3常見(jiàn)的在線分析方法方法類別分析方法色譜法氣相色譜法、超臨界流體色譜法、液相色譜法等光譜法紫外-可見(jiàn)分光光度法

、紅外分光光度法、近紅外分光光度法、X-射線光譜法、拉曼光譜法、熒光分光光度法、太赫茲技術(shù)、電感耦合等離子體發(fā)射光譜分析法等質(zhì)譜法過(guò)程質(zhì)譜法電化學(xué)檢測(cè)方法電導(dǎo)式、電量式、電位式分析法磁學(xué)式分析法磁性氧分析法、磁共振波譜分析法傳感器法生物傳感器，物理傳感器，化學(xué)傳感器等熱化學(xué)分析法熱導(dǎo)式、熱化式和熱譜分析法形態(tài)學(xué)分析法聚焦光束反射測(cè)量法流動(dòng)注射分析法紫外-可見(jiàn)分光光度檢測(cè)、熒光分光光度檢測(cè)以及多種電化學(xué)檢測(cè)三、制藥過(guò)程分析方法與儀器表1-9-3

在線分析儀器是指能對(duì)試樣的化學(xué)成分性質(zhì)及含量進(jìn)行在線