基于信息融合的中药多元色谱指纹图谱相似性计算方法

摘要用信息融合算法合并多张色谱指纹图谱, 解决中药多元指纹图谱相似性评价难题, 提出一种多元色谱指纹图谱相似度计算方法. 用该方法先对各单元指纹图谱进行串行或并行象素级信息融合, 再对融合了各指纹峰信息的多元色谱指纹图谱进行相似度评价. 计算机仿真和复方丹参滴丸多元HPLC指纹图谱应用结果表明, 该法能够评价中药多元色谱指纹图谱相似度, 定量表征中成药产品批次间质量波动情况.     

基于相似系统理论的相似度计算方法的改进

针对常用的相似度方法对色谱指纹图谱数据的相对差异响应不灵敏,本文对基于相似系统理论的改良程度相似度的计算方法进行了改进。模拟数据和乳块消片色谱指纹图谱数据计算结果表明,改进后的新改良程度相似度q′可区分与参照样本的总差异相同,但差异分布不同的样本。在共有峰峰面积差异不超过100%的情况下,新改良程度相似度q′计算方法能够更灵敏地反映两样本的峰面积的相对差异。本研究的新改良程度相似度q′能突出组分群中某些组分对既定配比的较大偏离,适用于中药成分群配比波动的控制和中药过程质量控制。     

色谱指纹图谱组合相似度的算法

色谱指纹图谱相似度是评价中药质量稳定性的有效手段之一,其中向量夹角余弦相似度应用最为广泛。但是当色谱峰面积分布范围宽时,夹角余弦对数据的差异响应不灵敏。以土茯苓色谱指纹图谱数据为实例证实了当两样本数据间比例相差较大时,夹角余弦相似度对共有峰和非共有峰响应的灵敏程度相差很大。组合相似度在共有峰的夹角余弦相似度基础上纳入了非共有峰的影响,分别计算非共有峰和共有峰对相似度的贡献,并以最大峰比例同态性为指标,确定非共有峰的合适权重。基于样本峰面积数据建立的组合相似度模型能灵敏地反映待测样本与参照样本内在成分的峰比例变化,适合衡量多个药材样本间的相似程度,已成为评价药材质量相似度的新方法。     

一种基于DAD二极管阵列检测器技术的中药指纹图谱方法

用HPLC/DAD分别建立血府逐瘀口服液单波长指纹图谱和最大吸收指纹图谱, 对比两者峰数量和面积的变化情况, 采用药典委员会2004A版相似度软件评价两种方法的差异. 结果表明, 最大吸收指纹图谱比单波长指纹图谱或多波长指纹图谱更能全面地反映血府逐瘀口服液的色谱峰信息, 并且相似度结果差异明显. 该方法信息量大, 中药的整体性、宏观性及复杂性分析相适应.     

化学指纹图谱的相似性测度及其评价方法

提出化学指纹图谱相似性测度概念,并以峰数弹性、峰比例同态性和峰面积同 态性为评价指标,用于多角度评价化学指纹图谱相似性测试优劣,根据这些评价指 标,用计算机仿真方法研究比较了6种相似性测度,结果表明夹角余弦测试用于度 量指纹图谱间谱峰比例的波动较适宜,峰匹配测度可较灵敏地检测小峰个数波动, 而欧氏距离测试则具有较好的综合评价能力。最后,采用实测的参麦注射液色谱分 析谱图。研究考察了上述计算机仿真实验结果,证明仿真结果符合实际情况,这表 明本研究方法可用于评价化学指纹图谱相似性测度。     

相似系统理论用于中药色谱指纹图谱的相似度评价

研究了中药色谱指纹图谱相似度的评价方法,提出了改良的程度相似度的计算方法。以模拟数据和实验数据研究了相关系数、夹角余弦和改良程度相似度的优劣,发现相关系数和夹角余弦对数据的差异不够敏感,经预处理之后仍然不灵敏;采用改良的程度相似度可以反映数据的差异,因此可以将其用于评价中药色谱指纹图谱共有峰的相似度。     

基于挥发性组分的气相色谱指纹图谱评价沉香化气片质量

建立了沉香化气片的气相色谱指纹图谱,并结合化学模式识别评价20批沉香化气片的质量。乙醇超声提取20批沉香化气片的挥发性成分,以正十八烷为内标,分析了3个主要组分的含量,且以内标计算其他各组分的相对峰面积,建立了沉香化气片的气相色谱指纹图谱,确定了11个共有峰,得到了各批次样品的相似度,并通过气相色谱-质谱法和对照品比对对10个共有峰进行了指认。将获得的峰面积指纹图谱采用系统聚类分析和主成分分析进行化学模式识别研究,实现了不同批次沉香化气片的区分,发现了造成不同批次样品差异的主要标记物。该方法有效且综合性强,为科学评价与有效控制沉香化气片的质量提供了可靠的参考。     

基于牛舌草指纹图谱的多指标成分相对定量与鉴别方法

色谱指纹图谱法在中草药产地鉴别或中成药鉴别中发挥着重要作用,然而色谱峰强度和位置易受目标物提取和分离条件的影响,发展更加准确的指纹图谱具有重要意义。该文以色谱峰中某一个常见组分（芦丁）作为内标,分析其他组分的相对含量,以相对含量作为指纹图谱信息,结合化学模式识别可以精确给出产地的相似度。以牛舌草的液相色谱指纹图谱指纹峰为例,以其中芦丁的组分峰作为基准峰,其他指纹峰以芦丁为参照,计算每个指纹峰以芦丁计的含量,建立了牛舌草的指纹图谱。将获得的相对含量指纹图谱采用系统聚类分析和主成分分析进行化学模式识别研究,实现了不同产地牛舌草的区分。该方法建立了牛舌草多指标成分的相对定量与鉴别方法,既节省资源,又具有可操作性,对于其他中药或中成药的质量控制具有一定的借鉴意义。     

基于化学识别模式的蒲公英指纹图谱的研究

建立蒲公英药材的指纹图谱,以中药色谱指纹图谱相似度评价软件(2012年版)确定共有峰及其归属,采用化学模式识别初步筛选其质量控制的4个指标性成分。结果表明,蒲公英药材的HPLC指纹图谱共标定出27个共有峰,并指认出其中14个色谱峰,15批蒲公英药材的相似度均0.93,且化学模式识别的结果具有相似性。本文建立的方法可应用于蒲公英药材的质量评价和其产地识别,为蒲公英药材质量控制与资源开发提供参考。     

基于高效液相色谱指纹图谱和化学模式识别法评价不同采收期水冬瓜树皮药材质量

建立不同采收期水冬瓜树皮药材的高效液相色谱(HPLC)指纹图谱,并结合化学模式识别法,对不同采收期水冬瓜树皮药材质量进行了评价。将新鲜的水冬瓜树皮烘干过筛后,用甲醇提取其中的有效成分,采用HPLC建立不同采收期的11个批次水冬瓜树皮的指纹图谱,通过《中药色谱指纹图谱相似度评价系统》[国家药典委员会(GPC)2004A版]、IBM SPSS Statistics 25统计学软件和SIMCA-P+12.0软件等化学计量学软件对指纹图谱进行相似度分析、系统聚类分析、主成分分析(PCA)和正交偏最小二乘法-判别分析(OPLS-DA)。结果显示:11个批次水冬瓜树皮的HPLC指纹图谱中有18个共有峰,这些共有峰与紫丁香苷的相对峰面积的相对标准偏差(RSD)为30%～124%,说明不同采收期的样品所含化学成分的含量差异较大。11个批次样品的指纹图谱与以S6色谱数据为参考生成的对照指纹图谱的相似度为0.932～0.982,表明不同采收期水冬瓜树皮药材总体质量较为稳定。系统聚类分析将11个批样品分为2组,这一结果得到了PCA和OPLS-DA的验证。OPLS-DA结果还显示:18个共有峰的变量投影重要性(VIP)值均大于0.8,说明不同批次水冬瓜树皮药材之间的质量存在微小差异,从中选择7个VIP值大于1.0的共有峰对应的物质作为质量差异性标志物,用来反映不同采收期水冬瓜树皮中主要化学成分变化。     

基于高效液相色谱指纹图谱的不同产地不同采摘期昆仑雪菊的化学模式识别及抗氧化谱效关系探究

干燥、粉碎10批不同产地、不同采摘期的昆仑雪菊样品,分取0.2 g,用60%(体积分数)甲醇溶液50 mL超声提取30 min,过0.45μm滤膜,所得溶液(质量浓度为4 000 mg·L^-1)进入高效液相色谱仪,其中各组分在Agilent HC-C₁₈色谱柱上用不同体积比的0.4%(体积分数)乙酸溶液和乙腈的混合溶液进行梯度洗脱分离,在285 nm波长下检测。以中药色谱指纹图谱相似度评价系统建立指纹图谱,筛选共有组分并进行相似度评价。对绿原酸进行方法学考察,并以绿原酸为参照计算各共有组分的含量。以聚类分析和主成分分析等化学模式识别法对不同产地、不同采摘期的样品进行分类。分别采用1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH)、2,2-联氮-二(3-乙基-苯并噻唑-6-磺酸)二铵盐(ABTS)自由基清除法测定10批样品的抗氧化活性,以灰色关联分析法建立共有组分峰面积数据和抗氧化活性的谱效关系。结果显示：10批样品指纹图谱以及它们与对照指纹图谱之间的相似度均大于0.900,共有组分有24个;两种化学模式识别法均将样品分为4类,推测分类结果和产地、采摘...     

色谱指纹图谱在香精香料质量控制中的应用

烟用香精香料化学成分复杂,现无合适的化学质量控制方法,通过实例,对10个批次正常生产的香料标样进行同时蒸馏萃取,取其萃取液进行气相色谱氢焰检测.进行同组分色谱峰的匹配,根据相对峰面积求出标准指纹图谱,然后10批标样各自与标准指纹图谱进行相似度计算,据此设立待测样品的合格性允差范围.待测样品与标准指纹图谱进行谱峰匹配,计算与标准指纹图谱的相似度,依据合格性允差范围,判定其质量状况.     

北五味子的液相色谱指纹图谱的建立

利用反相高效液相色谱法建立中药材北五味子的指纹图谱,为科学评价及有效控制北五味子质量提供了新方法。实验分析了10个不同产地的北五味子样品,采用国家食品药品监督管理局推荐的“中药色谱指纹图谱相似度评价系统(2004 A版)”计算处理,建立了由26个指纹峰和19个共有峰组成的北五味子指纹图谱,确定了5个主要的指纹峰。通过夹角余弦法和相关系数法计算了北五味子10个样本与指纹图谱间的相似度,得到了满意的结果。所建立的指纹图谱可以用来区别不同产地北五味子药材的优劣,为进一步控制北五味子的质量提供依据。     

利用样本成分耗散物的非线性化学指纹图谱原理及相似度计算与评价

在恒温恒压条件下,以丙酮和样本中底物作为主要耗散物的不同成分的样本对非线性化学反应机理产生不同影响,从而引起反应体系电位-时间曲线形状不同变化为特征的B-Z化学振荡体系为例,就非线性化学指纹图谱原理进行了详细研究和讨论,并提出了计算非线性化学指纹图谱系统相似度的通用方法.利用系统相似度和欧氏距离、相关系数及夹角余弦对不同生产批次古汉养生精和18种其他样本的非线性化学指纹图谱的相似度进行了计算与分析.结果表明,相关系数和夹角余弦都不能用来作为评价非线性化指纹图谱相似度的指标.利用欧氏距离公式计算指纹图谱的非参数型相似度时,能正确反映指纹图谱的特征差异,但用其计算参数型相似度时,则有时不能正确反映样本非线性化学指纹图谱特征差异的相对程度.系统相似度能最真实反映样本指纹图谱之间差异程度,是4种相似度计算方法中最好的,可用于非线性化学指纹图谱相似度计算与评价.成功提出了一种经济、简便、易行和有效的鉴别样本真伪与评价其质量的科学方法.     

多组分光谱相关色谱及其在中药色谱指纺图谱分析中的应用

基于正交投影理论和相关色谱方法提出多组分光色谱方法提出多组分光谱相关 色谱。为克服联用色谱仪器的不等性噪声影响，采用目标组分投影前后的光谱夹角 余弦判据，判断不同的中药色谱指纹图谱的相关组分色谱峰簇。该方法为中药指纹 图谱的数据处理、合理评价以及中药谱效学的基本理论研究提供一种实用的工具。     

多组分光谱相关色谱及其在中药色谱指纺图谱分析中的应用

基于正交投影理论和相关色谱方法提出多组分光色谱方法提出多组分光谱相关 色谱。为克服联用色谱仪器的不等性噪声影响，采用目标组分投影前后的光谱夹角 余弦判据，判断不同的中药色谱指纹图谱的相关组分色谱峰簇。该方法为中药指纹 图谱的数据处理、合理评价以及中药谱效学的基本理论研究提供一种实用的工具。     

基于毛细管电泳的黄芪抗氧化生物指纹图谱研究

根据评价抗氧化剂清除自由基能力的间接化学发光法,结合具有高效分离能力的毛细管电泳技术,建立了能表征中药抗氧化活性的生物指纹图谱。选取中药黄芪为研究对象,以黄芪甲苷为参照物峰,确定了6个共有峰,并首次测得黄芪甲苷对羟自由基的清除率。各共有峰相对迁移时间的RSD<1.5%,相对自由基清除率的RSD<8.4%,表明方法的精密度和重复性较好。7个产地的黄芪药材与道地药材具有良好的抗氧化活性相似度,相似度>96.5%。抗氧化生物指纹图谱对天然产物的质量控制与临床研究具有指导意义。     

茵陈挥发油GC-MS指纹图谱分析

建立了茵陈挥发油GC-MS指纹图谱,将正交投影算法用于不同样本中共有峰的提取,提高了共有峰的识别能力,降低了由于保留时间的漂移、质谱检索匹配度不高以及色谱峰重叠而引起的共有峰识别的难度.采用共有峰率、变异率及相似度等几个指标对4个不同产地的茵陈挥发油成分进行了评价,从共性、差异和整体性等多个方面全面表征茵陈挥发油的化学模式特征.结果表明,不同产地的茵陈挥发油成分大致相同,该指纹图谱可用于茵陈中挥发油成分的质量控制.     

色谱指纹图谱在中药质量控制中的应用

介绍了色谱指纹图谱在中药质量控制体系,即中药真实性鉴定(化学指纹图谱)、有效性评价(谱效学、生物指纹图谱、代谢指纹图谱)以及安全性评价方面的应用。目前化学指纹图谱在中药的真实性鉴定方面已比较成熟;谱效学、生物指纹图谱和代谢指纹图谱由于与药效活性相关,在中药的有效性评价中已体现出优势;色谱指纹图谱在中药的安全性评价方面的应用也愈来愈受到重视。     

HPLC指纹图谱相似度研究

将HPLC指纹图谱看作多维空间内的向量,利用向量夹角余弦的基本公式计算两个指纹图谱间的相似度。用7个不同品种的金银花提取物的HPLC指纹图谱对计算方法进行了检验,结果表明相似度能较好地定量评价指纹图谱间的相似性,可应用于中药质量控制。