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評價中藥色譜指紋譜相似性的新方法

作者:宋檢 時間:2022-10-25 來源:互聯網

指紋圖譜是近年來中藥質量控制的熱點,對中藥材及成藥來說,用指紋譜進行質量控制、判別真偽是一種很有前途的方法。目前根據整體譜圖進行質量控制的數據處理方法主要有模式識別與人工神經網絡的方法,這兩種方法都是采用計算機自動尋找大量樣本譜圖的統計規律,再根據所建立的規律對待測譜圖進行歸類,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,為中藥質量控制提供依據。目前主要采用峰重疊率來表征譜圖的相似度[4,5],這個方法在計算時僅考慮出峰的數目而不考慮峰的強度。為了能夠全面反映出峰數目與峰強對指紋譜間相似度的影響,本文在多維空間向量夾角[6]的基礎上提出了計算色譜指紋圖譜之間相似度的方法,為中藥指紋圖譜質量評價提供了一個新方法。


基本原理 N個數值組成的行(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。如果存在兩個向量X及Y則 稱為X與Y的內積,X,Y之間的向量夾角按照(1)式計算。如果 越接近1則說明兩個向量越相似[6]。 (1) 每個色譜指紋圖譜都可以看作一組對應保留時間下的峰高(或峰面積)的數值,可把這組數值看作多維空間中的向量,使兩個指紋圖譜間相似性的問題轉化為多維空間的兩個向量的相似性問題,利用(1)式能夠計算 來定量表征指紋圖譜間的相似性。下面舉一個簡單的例子進一步說明向量夾角余弦的具體計算過程。假設有兩張色譜圖,每張色譜圖包含4個色譜峰,3個是共有峰,此外每張譜圖各有1個特有峰。


實際的指紋圖譜往往有幾十、上百個色譜峰,手工比較判斷共有峰與特有峰以及計算相似度是煩瑣的,因此本文使用VB6.0編制了一個小程序,只要給出兩個色譜圖的積分報告就能自動進行峰匹配,判斷共有峰及特有峰,并將對應的數值填入向量的對應位置,計算相似度。實際計算中藥指紋圖譜相似度主要有以下4個步驟: (1) 在統一的樣品處理與分析測試條件下獲得色譜指紋圖譜;(2) 進行譜圖積分獲得保留時間、峰高等信息;(3)根據分析時的噪聲水平,將信噪比<5的色譜峰除去不作考慮;(4)用計算機自動進行兩個指紋圖譜之間的峰匹配。

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