一種中藥色譜指紋圖譜相似度計(jì)算方法
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種中藥色譜指紋圖譜相似度計(jì)算方法 技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于藥品、食品領(lǐng)域，確切地說(shuō)屬于藥品、食品色譜指紋圖譜質(zhì)量控制技術(shù) 領(lǐng)域。 【背景技術(shù)】
[0002] 中藥色譜指紋圖譜是一種可量化的、綜合的色譜鑒定手段，可以應(yīng)用于鑒別藥材 真?zhèn)魏驮u(píng)價(jià)原料、半成品和成品藥材質(zhì)量的均一性和穩(wěn)定性，解決了中藥由于成分復(fù)雜而 導(dǎo)致質(zhì)量分析困難的問(wèn)題。利用色譜指紋圖譜相似度法進(jìn)行中藥質(zhì)量控制是其中的關(guān)鍵技 術(shù)。色譜指紋圖譜相似度評(píng)價(jià)方法的研究已經(jīng)取得一定進(jìn)展，常用的方法有向量夾角法、相 關(guān)系數(shù)法、歐式距離、馬氏距離等。上述相似度評(píng)價(jià)方法各有特點(diǎn)，但也存在各自的局限性， 有些對(duì)非共有峰的反應(yīng)不夠靈敏，有些對(duì)較小的共有峰識(shí)別能力較差，有些則對(duì)樣本數(shù)量 要求過(guò)高，不便于處理。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有的指紋圖譜相似度算法存在各自的局限性，有些對(duì)非共 有峰的反應(yīng)不夠靈敏，有些對(duì)較小的共有峰識(shí)別能力較差，有些則對(duì)樣本數(shù)量要求過(guò)高，不 便于處理的問(wèn)題，提出一種色譜指紋圖譜相似度評(píng)價(jià)方法。該方法基于歐氏距離的相似度， 能有效地評(píng)價(jià)中藥質(zhì)量。本發(fā)明通過(guò)引入特征系數(shù)ω并利用負(fù)指數(shù)原理使其符合《中藥注 射劑指紋圖譜研究的技術(shù)要求（暫行）》的規(guī)定，以便根據(jù)指紋圖譜相似度大小更直觀地判 斷中藥質(zhì)量。
[0004] 本發(fā)明的技術(shù)方案是：
[0005] -種中藥色譜指紋圖譜相似度計(jì)算方法，它包括以下步驟：
[0006] (1)、采用標(biāo)準(zhǔn)樣品建立對(duì)照指紋圖譜，所述對(duì)照指紋圖譜的向量為y= (刃力力,~，^1)，1彡1彡11，11為對(duì)照指紋圖譜的色譜峰數(shù)即標(biāo)準(zhǔn)樣品中的成分總數(shù)； ydf表標(biāo)準(zhǔn)樣品中i成分的峰面積或峰高值；
[0007] (2)、采用與建立對(duì)照指紋圖譜相同的色譜條件建立待評(píng)價(jià)樣品的樣品指紋圖譜， 樣品指紋圖譜的向量為：支=……
[0008] 其中，1 <i<n，n為樣品指紋圖譜中與對(duì)照指紋圖譜共有峰的色譜峰數(shù)，Xl代表 待評(píng)價(jià)樣品中i成分即樣品指紋圖譜中與對(duì)照指紋圖譜共有峰的峰面積或峰高值，其中對(duì) 照指紋圖譜中存在而在樣品指紋圖譜中不存在的對(duì)應(yīng)的 Xl= 0 ;1 <j<m，m為樣品指紋 圖譜中與對(duì)照指紋圖譜非共有峰的色譜峰數(shù)，xa]代表待評(píng)價(jià)樣品中j成分即樣品指紋圖譜 中與對(duì)照指紋圖譜非共有峰的峰面積或峰高值；
[0009] (3)、設(shè)兩個(gè)向量#和之間的絕對(duì)歐幾里得距離為|Z|，令d= |Z|/|Y|，d值大小 表示樣品指紋圖譜向量暴與對(duì)照指紋圖譜向量f的相似程度，則d采用下述公式⑴表示：
[0010]
[0011] 其中：^表示樣品指紋圖譜與對(duì)照指紋圖譜實(shí)際共有峰數(shù)的數(shù)目，nt$n，xa]表示 m- 樣品指紋圖譜中非共有峰j的峰面積或峰總高值，表示樣品指紋圖譜與對(duì)照指紋圖 譜非共有峰的峰總面積或峰高總和，作為求非共有峰比值的標(biāo)準(zhǔn)，表示對(duì)照指紋圖譜 的峰面積或峰高總和。
[0012] 本發(fā)明中，d值大小表示樣品指紋圖譜向量|與對(duì)照指紋圖譜向量#的相似程度， 取值范圍在（〇~0 )之間，采用下述公式（2)通過(guò)負(fù)指數(shù)函數(shù)把取值在（0~0 )變化的 函數(shù)轉(zhuǎn)換為取值（〇~1)的函數(shù)，其中S代表樣品的相似度：
[0013] S=e"d (2)
[0014] 公式⑵中S取值域在（0~1)之間，ω是中藥質(zhì)量的特征系數(shù)；
[0015] ω值根據(jù)公式（3)計(jì)算求得ω= (lnO. 9)/(-d閾） (3)
[0016] 其中，dw是應(yīng)用公式（1)判斷中藥樣品質(zhì)量合格的相似度閾值，即dw指最差合格 樣品對(duì)應(yīng)的d值，dw由中藥藥效試驗(yàn)和毒理試驗(yàn)確定，公式（2)的完整表達(dá)如式（4)
[0017]
[0018] 本發(fā)明中，所述的步驟（1)中，采用標(biāo)準(zhǔn)樣品建立對(duì)照指紋圖譜包括以下步驟：
[0019] (a)、獲取標(biāo)準(zhǔn)樣品色譜指紋圖譜的步驟：取標(biāo)準(zhǔn)樣品，采用任一色譜方法按照色 譜指紋圖譜建立的規(guī)范要求建立標(biāo)準(zhǔn)樣品色譜指紋圖譜；
[0020](b)、標(biāo)準(zhǔn)樣品色譜指紋圖譜預(yù)處理的步驟：取若干批次標(biāo)準(zhǔn)樣品，采用前述方法 獲取各批次標(biāo)準(zhǔn)樣品的色譜指紋圖譜，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理和色譜峰匹配，以平均矢量法或 中位數(shù)矢量法建立該產(chǎn)品的對(duì)照指紋圖譜，所述對(duì)照指紋圖譜的向量為JL
[0021] 本發(fā)明中，色譜方法包括高效液相色譜、氣相色譜或高效毛細(xì)管電泳色譜。
[0022] 本發(fā)明的有益效果：
[0023] 本發(fā)明采用歐式距離算法，準(zhǔn)確靈敏反應(yīng)指紋圖譜共有峰分布比例關(guān)系的變化和 峰面積總量的波動(dòng)，而且對(duì)不同中藥質(zhì)量評(píng)價(jià)有統(tǒng)一的閾值，具有較好的綜合評(píng)價(jià)能力。
[0024] 【具體實(shí)施方式】中，香丹注射液和金銀花藥材兩種中藥的質(zhì)量評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)也表明本算 法能較好的評(píng)價(jià)中藥質(zhì)量。算法中提出的特征系數(shù)ω，對(duì)不同中藥，其特征系數(shù)ω不同，ω 作為企業(yè)或者行業(yè)的參考標(biāo)準(zhǔn)，利用ω和公式（4)來(lái)檢測(cè)生產(chǎn)的中藥產(chǎn)品質(zhì)量是否達(dá)標(biāo)。 若無(wú)法得到ω的具體值并且得不到足夠多的標(biāo)準(zhǔn)品時(shí)，就很難對(duì)該中藥進(jìn)行質(zhì)量評(píng)價(jià)，起 到了技術(shù)壁皇的作用。 【附圖說(shuō)明】
[0025] 圖1是樣品指紋圖譜和對(duì)照指紋圖譜向量圖
[0026] 圖2-1 30°C柱溫時(shí)031082香丹注射液指紋圖譜
[0027] 圖2-2 30°C柱溫時(shí)0310119香丹注射液指紋圖譜
[0028] 圖2-3 30°C柱溫時(shí)0310116香丹注射液指紋圖譜
[0029] 圖2-4 30°C柱溫時(shí)0310127香丹注射液指紋圖譜
[0030] 圖2-5 30°C柱溫時(shí)031062香丹注射液指紋圖譜
[0031] 圖2-6 30°C柱溫時(shí)031096香丹注射液指紋圖譜
[0032] 圖2-7 30°C柱溫時(shí)0310117香丹注射液指紋圖譜
[0033] 圖2-8 30°C柱溫時(shí)0310130香丹注射液指紋圖譜
[0034] 圖2-9 30°C柱溫時(shí)0310106香丹注射液指紋圖譜
[0035] 圖2-10 30°C柱溫時(shí)0310112香丹注射液指紋圖譜
[0036] 圖2-11 30°C柱溫時(shí)0305011香丹注射液指紋圖譜
[0037] 圖2-12 30°C柱溫時(shí)010701香丹注射液指紋圖譜
[0038] 圖3-1 hf-Ι金銀花藥材指紋圖譜
[0039] 圖3-2 hf-2金銀花藥材指紋圖譜
[0040] 圖3-3 hf-3金銀花藥材指紋圖譜
[0041] 圖3-4 hf-4金銀花藥材指紋圖譜
[0042] 圖3-5 hf-5金銀花藥材指紋圖譜
[0043] 圖3-6 hf-6金銀花藥材指紋圖譜
[0044] 圖3-7 hf-7金銀花藥材指紋圖譜
[0045] 圖3-8 hf-8金銀花藥材指紋圖譜
[0046] 圖3-9 hf-9金銀花藥材指紋圖譜
[0047] 圖3-10 hf-ΙΟ金銀花藥材指紋圖譜
[0048] 圖3-11 hf-ΙΙ金銀花藥材指紋圖譜
[0049] 圖3-12 nga-Ι金銀花藥材指紋圖譜
[0050] 圖3-13 nga-2金銀花藥材指紋圖譜 【具體實(shí)施方式】
[0051] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0052] 本發(fā)明將對(duì)照指紋圖譜向量設(shè)為Y:Y= (y。y2,yu，…，yi,…yn)，yi代表標(biāo)準(zhǔn)樣品 中i成分的峰面積；同樣的，樣品指紋圖譜向量為X:X= (Xdx2,x；5,…，Xi，…xn)，Xi代表樣 品中i成分的峰面積，設(shè)兩個(gè)向量之間的絕對(duì)歐幾里得距離為IZI，如圖1所示。
[0053] 用d= |Z|/|Y|表示樣品指紋圖譜與對(duì)照指紋圖譜間的相似度，將絕對(duì)歐幾里得 距離|ζ|和對(duì)照指紋圖譜向量的模|γ|公式化并進(jìn)行優(yōu)化后得到公式（1)，從圖1可以看 出d越接近零則樣品與標(biāo)準(zhǔn)的質(zhì)量差距越小，反之d值越大則對(duì)應(yīng)樣品和標(biāo)準(zhǔn)的質(zhì)量差距 越大。
[0054]
[0055] 其中xa^示樣品指紋圖譜中非共有峰j的峰面積，η表示共有峰數(shù)。
[0056] 盡管d值大小可表示樣品指紋圖譜向量X與對(duì)照指紋圖譜向量Υ的相似程度，但 取值范圍在（〇~00 )之間，通過(guò)負(fù)指數(shù)函數(shù)能把取值在（〇~00 )變化的函數(shù)轉(zhuǎn)換為取值 (0~1)函數(shù)的特點(diǎn)[1°]，將公式（1)轉(zhuǎn)化為公式（2)，其中S代表樣品的相似度：
[0057]S=ed (2)
[0058] 公式⑵中S取值域在（0~1)之間，但如果直接使用公式⑵進(jìn)行相似度計(jì)算， 那么不同中藥的判斷閾值必定各不相同，不能滿(mǎn)足"不同中藥評(píng)價(jià)判斷閾值統(tǒng)一為0.9,相 似度大于0.9就可以判定樣品質(zhì)量合格"這個(gè)條件，必須對(duì)公式（2)進(jìn)一步優(yōu)化。若引入了 一個(gè)特征系數(shù)ω，得到公式（3):
[0059]S=e"d (3)
[0060]令ω=InO. 9/_dw (dw代表樣品判斷閾值對(duì)應(yīng)的d值），則不同中藥的判斷閾值 都能統(tǒng)一為0.9。具體公式如下：
[0061]
[0062] 對(duì)于每一種中藥，都有一個(gè)對(duì)應(yīng)的ω值，實(shí)際應(yīng)用時(shí)ω大小由中藥藥學(xué)實(shí)驗(yàn)確 定，目前水平下ω的具體數(shù)值由dw (本文指最差合格樣品對(duì)應(yīng)的d值）計(jì)算。
[0063] 具體實(shí)施時(shí)：
[0064] 儀器：島津LC-lOADvp高壓栗，島津SPD-MlOAvp二極管陣列檢測(cè)器，島津 CLASS-vp工作站；柱溫箱：TC-100(天津市金洲科學(xué)儀器有限公司），循環(huán)微波萃取裝置。
[0065] 藥材：香丹注射液（上海通用藥業(yè)股份有限公司，批號(hào)：031082、0310119、 0310116、0310127、031062、0310117、0310130、031096、0310112、0310106，共計(jì)