評價中藥色譜指紋譜相似性的新方法向量夾角法

11三月2024評價中藥色譜指紋譜相似性的新方法向量夾角法前言中醫(yī)藥現(xiàn)代化的重要基礎(chǔ)是中藥材的質(zhì)量保障各種色譜指紋譜在中藥質(zhì)量控制中發(fā)揮著越來越重要的作用。在不知道中藥材的主要有效成分或?qū)ζ淙狈θ媪私獾那闆r下用指紋譜整體對藥材進行評價是一個有效的、有前途的方法。前言目前根據(jù)整體譜圖進行質(zhì)量控制的數(shù)據(jù)處理方法主要有模式識別與人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的方法，它們給出的答案是一種分類及定性的信息，不直接定量比較兩張指紋圖譜間的相似度。但在很多情況下我們需要利用這種相似度的計算提供定量的評價信息，為中藥質(zhì)量控制提供依據(jù)?；谶@種情況我們提出了一種定量直接比較兩張指紋譜相似度的新方法：向量夾角法向量夾角法的基本原理n個數(shù)值組成的行(x1,x2,x3,…xn)稱為n維向量簡記為大寫字母X定義為向量X的模而是向量X與Y的內(nèi)積向量X及Y的向量夾角余弦按照下式計算向量夾角余弦約接近1說明兩向量相似度越高向量夾角法的基本原理每個色譜指紋圖譜都可以看作一組對應(yīng)保留時間下的峰高(或峰面積)的數(shù)值，可以把這組數(shù)值看作多維空間中的向量兩個指紋圖譜間相似性的問題轉(zhuǎn)化為多維空間的兩個向量的相似性問題，利用上式能夠定量表征指紋圖譜間的相似性向量夾角法計算相似度的基本步驟一在統(tǒng)一的樣品處理與分析測試條件下獲得色譜指紋圖譜；二進行譜圖積分獲得保留時間、峰高等信息三根據(jù)分析時的基線噪聲水平，將信噪比<5的色譜峰除去不作考慮；四用計算機自動進行兩個指紋圖譜之間的峰匹配，并利用上式計算相似度色譜指紋譜圖自動峰匹配問題的解決要利用向量夾角公式計算相似度就必須進行兩個指紋譜的峰匹配，判斷共有峰與特有峰并把對應(yīng)的數(shù)值填入向量的對應(yīng)位置，但實際的指紋圖譜往往有幾十、上百個色譜峰，手工進行峰匹配是非常繁瑣的。我們使用VB6.0編制了一個小程序，能利用兩個色譜圖的積分報告自動進行峰匹配，判斷共有峰及特有峰，并把對應(yīng)的數(shù)值填入向量的對應(yīng)位置、計算相似度。色譜指紋譜圖自動峰匹配問題的解決隨著分析儀器技術(shù)的進步，分析儀器上保留時間的重復(fù)性越來越好，只要嚴格控制色譜條件就能夠保證色譜峰的出峰次序不變并且保留時間差異較小我們的程序是在下列三條原則的基礎(chǔ)上進行自動峰匹配：(自動峰匹配的流程圖見下圖)一.同一分析條件下兩張指紋譜對應(yīng)色譜峰的保留時間差異在合理的范圍以內(nèi)。(對液相色譜保留時間差異小于1分是容易做到的)二.同一分析條件下兩張指紋譜出峰次序不變?nèi)?在滿足一、二的同時尋找使相似度最大(峰高最接近)的峰匹配結(jié)果。色譜指紋譜圖自動峰匹配問題的解決應(yīng)用實例:吳茱萸液相譜圖相似度比較我們對11種不同產(chǎn)地與炮制方法的吳茱萸樣品(沈陽藥科大學(xué)提供)進行了液相色譜分析樣品處理：稱取吳茱萸4.00克加100ml40％乙醇水溶液，回流煎煮2小時，冷卻后放入冰箱冷凍4小時,過濾定容至100ml。過0.45μm濾膜待分析。液相分析條件:INTERSILODS3柱(4.6mm×250mm)Alliance2690液相色譜儀，檢測波長為280nm。進樣量2μL。流動相A為甲醇，流動相B為含0.3％醋酸氨的水溶液。二元梯度分離，流速1.0ml/min，梯度條件如下：0min-5minA:5%,5min-50minA:5％－100%，50min－60minA:100%。實例:不同吳茱萸樣品相似度比較實例:不同吳茱萸樣品相似度比較實例:不同吳茱萸樣品相似度比較據(jù)文獻報道貴州遵義產(chǎn)吳茱萸是一種道地吳茱萸品種，以此為基準(zhǔn)比較、計算了其它樣品和它的相似度結(jié)果如表1。所有吳茱萸樣品除湯洗7遍吳茱萸外都比較相似，相似度都在78％以上，而湯洗7遍吳茱萸的相似性只有42.3%，這說明該方法能夠很好的區(qū)分湯洗7遍這種炮制方法。從圖1的直觀比較可以看出，自上而下譜圖與貴州遵義樣品越來越相似，而相似度的計算結(jié)果正好越來越高，從42.3%上升到92.1%。本程序的相似度計算結(jié)果與直觀的比較是一致的，這說明該計算方法是合理的實例:不同吳茱萸樣品相似度比較人工比較時通常只比較大一點的色譜峰而忽略小峰，而計算機比較則可以把小色譜峰也考慮在內(nèi)，這樣的計算結(jié)果能反應(yīng)譜圖的細微差別以廣西灌陽樣品與四川廣元樣品的相似度計算為例，說明小峰的考慮與否對相似度計算的影響。實例:不同吳茱萸樣品相似