一种中药色谱指纹图谱相似度计算方法技术

一种中药色谱指纹图谱相似度计算方法，针对现有的指纹图谱相似度算法存在各自的局限性，有些对非共有峰的反应不够灵敏，有些对较小的共有峰识别能力较差，有些则对样本数量要求过高，不便于处理的问题，本发明专利技术的方法基于欧氏距离的相似度，能有效地评价中药质量。本发明专利技术通过引入特征系数ω并利用负指数原理使其符合《中药注射剂指纹图谱研究的技术要求(暂行)》的规定，以便根据指纹图谱相似度大小更直观地判断中药质量。

【技术实现步骤摘要】
【专利说明】
本专利技术属于药品、食品领域，确切地说属于药品、食品色谱指纹图谱质量控制技术 领域。
技术介绍
中药色谱指纹图谱是一种可量化的、综合的色谱鉴定手段，可以应用于鉴别药材 真伪和评价原料、半成品和成品药材质量的均一性和稳定性，解决了中药由于成分复杂而 导致质量分析困难的问题。利用色谱指纹图谱相似度法进行中药质量控制是其中的关键技 术。色谱指纹图谱相似度评价方法的研究已经取得一定进展，常用的方法有向量夹角法、相 关系数法、欧式距离、马氏距离等。上述相似度评价方法各有特点，但也存在各自的局限性， 有些对非共有峰的反应不够灵敏，有些对较小的共有峰识别能力较差，有些则对样本数量 要求过高，不便于处理。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有的指纹图谱相似度算法存在各自的局限性，有些对非共 有峰的反应不够灵敏，有些对较小的共有峰识别能力较差，有些则对样本数量要求过高，不 便于处理的问题，提出一种色谱指纹图谱相似度评价方法。该方法基于欧氏距离的相似度， 能有效地评价中药质量。本专利技术通过引入特征系数ω并利用负指数原理使其符合《中药注 射剂指纹图谱研究的技术要求（暂行）》的规定，以便根据指纹图谱相似度大小更直观地判 断中药质量。 本专利技术的技术方案是： -种中药色谱指纹图谱相似度计算方法，它包括以下步骤： (1)、采用标准样品建立对照指纹图谱，所述对照指纹图谱的向量为y= (刃力力,~，^1)，1彡1彡11，11为对照指纹图谱的色谱峰数即标准样品中的成分总数； ydf表标准样品中i成分的峰面积或峰高值； (2)、采用与建立对照指纹图谱相同的色谱条件建立待评价样品的样品指纹图谱， 样品指纹图谱的向量为：支=…… 其中，1 <i<n，n为样品指纹图谱中与对照指纹图谱共有峰的色谱峰数，Xl代表 待评价样品中i成分即样品指纹图谱中与对照指纹图谱共有峰的峰面积或峰高值，其中对 照指纹图谱中存在而在样品指纹图谱中不存在的对应的 Xl= 0 ;1 <j<m，m为样品指纹 图谱中与对照指纹图谱非共有峰的色谱峰数，xa]代表待评价样品中j成分即样品指纹图谱 中与对照指纹图谱非共有峰的峰面积或峰高值； (3)、设两个向量#和之间的绝对欧几里得距离为|Z|，令d= |Z|/|Y|，d值大小 表示样品指纹图谱向量暴与对照指纹图谱向量f的相似程度，则d采用下述公式⑴表示： 其中：^表示样品指纹图谱与对照指纹图谱实际共有峰数的数目，nt$n，xa]表示 m- 样品指纹图谱中非共有峰j的峰面积或峰总高值，表示样品指纹图谱与对照指纹图 谱非共有峰的峰总面积或峰高总和，作为求非共有峰比值的标准，表示对照指纹图谱 的峰面积或峰高总和。 本专利技术中，d值大小表示样品指纹图谱向量|与对照指纹图谱向量#的相似程度， 取值范围在（〇~0 )之间，采用下述公式（2)通过负指数函数把取值在（0~0 )变化的 函数转换为取值（〇~1)的函数，其中S代表样品的相似度： S=e"d (2) 公式⑵中S取值域在（0~1)之间，ω是中药质量的特征系数； ω值根据公式（3)计算求得ω= (lnO. 9)/(-d阈） (3) 其中，dw是应用公式（1)判断中药样品质量合格的相似度阈值，即dw指最差合格 样品对应的d值，dw由中药药效试验和毒理试验确定，公式（2)的完整表达如式（4) 本专利技术中，所述的步骤（1)中，采用标准样品建立对照指纹图谱包括以下步骤： (a)、获取标准样品色谱指纹图谱的步骤：取标准样品，采用任一色谱方法按照色 谱指纹图谱建立的规范要求建立标准样品色谱指纹图谱；(b)、标准样品色谱指纹图谱预处理的步骤：取若干批次标准样品，采用前述方法 获取各批次标准样品的色谱指纹图谱，对数据进行预处理和色谱峰匹配，以平均矢量法或 中位数矢量法建立该产品的对照指纹图谱，所述对照指纹图谱的向量为JL 本专利技术中，色谱方法包括高效液相色谱、气相色谱或高效毛细管电泳色谱。 本专利技术的有益效果： 本专利技术采用欧式距离算法，准确灵敏反应指纹图谱共有峰分布比例关系的变化和 峰面积总量的波动，而且对不同中药质量评价有统一的阈值，具有较好的综合评价能力。 【具体实施方式】中，香丹注射液和金银花药材两种中药的质量评价实验也表明本算 法能较好的评价中药质量。算法中提出的特征系数ω，对不同中药，其特征系数ω不同，ω 作为企业或者行业的参考标准，利用ω和公式（4)来检测生产的中药产品质量是否达标。 若无法得到ω的具体值并且得不到足够多的标准品时，就很难对该中药进行质量评价，起 到了技术壁皇的作用。 【附图说明】 图1是样品指纹图谱和对照指纹图谱向量图 图2-1 30°C柱温时031082香丹注射液指纹图谱 图2-2 30°C柱温时0310119香丹注射液指纹图谱 图2-3 30°C柱温时0310116香丹注射液指纹图谱 图2-4 30°C柱温时0310127香丹注射液指纹图谱 图2-5 30°C柱温时031062香丹注射液指纹图谱 图2-6 30°C柱温时031096香丹注射液指纹图谱 图2-7 30°C柱温时0310117香丹注射液指纹图谱 图2-8 30°C柱温时0310130香丹注射液指纹图谱 图2-9 30°C柱温时0310106香丹注射液指纹图谱 图2-10 30°C柱温时0310112香丹注射液指纹图谱 图2-11 30°C柱温时0305011香丹注射液指纹图谱 图2-12 30°C柱温时010701香丹注射液指纹图谱 图3-1 hf-Ι金银花药材指纹图谱 图3-2 hf-2金银花药材指纹图谱 图3-3 hf-3金银花药材指纹图谱 图3-4 hf-4金银花药材指纹图谱 图3-5 hf-5金银花药材指纹图谱 图3-6 hf-6金银花药材指纹图谱 图3-7 hf-7金银花药材指纹图谱 图3-8 hf-8金银花药材指纹图谱 图3-9 hf-9金银花药材指纹图谱 图3-10 hf-ΙΟ金银花药材指纹图谱 图3-11 hf-ΙΙ金银花药材指纹图谱 图3-12 nga-Ι金银花药材指纹图谱 图3-13 nga-2金银花药材指纹图谱 【具体实施方式】 下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的说明。 本专利技术将对照指纹图谱向量设为Y:Y= (y。y2,yu，…，yi,…yn)，yi代表标准样品 中i成分的峰面积；同样的，样品指纹图谱向量为X:X= (Xdx2,x；5,…，Xi，…xn)，Xi代表样 品中i成分的峰面积，设两个向量之间的绝对欧几里得距离为IZI，如图1所示。 用d= |Z|/|Y|表示样品指纹图谱与对照指纹图谱间的相似度，将绝对欧几里得 距离|ζ|和对照指纹图谱向量的模|γ|公式化并进行优化后得到公式（1)，从图1可以看 出d越接近零则样品与标准的质量差距越小，反之d值越大则对应样品和标准的质量差距 越大。 其中xa^示样品指纹图谱中非共有峰j的峰面积，η表示共有峰数。 尽管d值大小可表示样品指纹图谱向量X与对照指纹图谱向量Υ的相似程度，但 取值范围在（〇~00 )之间，通过负指数函数能把取值在（〇~00 )变化的函数转换为取值 (0~1)函数的特点，将公式（1)转化为公式（2)，其中S代表样品的相似度：S=ed (2) 公式⑵中S取值域在（0~1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种中药色谱指纹图谱相似度计算方法，其特征是它包括以下步骤：(1)、采用标准样品建立对照指纹图谱，所述对照指纹图谱的向量为1≤i≤n，n为对照指纹图谱的色谱峰数即标准样品中的成分总数；yi代表标准样品中i成分的峰面积或峰高值；(2)、采用与建立对照指纹图谱相同的色谱条件建立待评价样品的样品指纹图谱，样品指纹图谱的向量为:其中，1≤i≤n，n为样品指纹图谱中与对照指纹图谱共有峰的色谱峰数，xi代表待评价样品中i成分即样品指纹图谱中与对照指纹图谱共有峰的峰面积或峰高值，其中对照指纹图谱中存在而在样品指纹图谱中不存在的对应的xi＝0；1≤j≤m，m为样品指纹图谱中与对照指纹图谱非共有峰的色谱峰数，xaj代表待评价样品中j成分即样品指纹图谱中与对照指纹图谱非共有峰的峰面积或峰高值；(3)、设两个向量和之间的绝对欧几里得距离为|Z|，令d＝|Z|/|Y|，d值大小表示样品指纹图谱向量与对照指纹图谱向量的相似程度，则d采用下述公式(1)表示：d=Σi=1n(1-xiyi)2+(Σj=1mxajΣi=1nyi)2nt×(2-|Σi=1n(xi-yi)|Σi=1n|xi-yi|)---(1)]]>其中：nt表示样品指纹图谱与对照指纹图谱实际共有峰数的数目，nt≤n，xaj表示样品指纹图谱中非共有峰j的峰面积或峰总高值，表示样品指纹图谱与对照指纹图谱非共有峰的峰总面积或峰高总和，作为求非共有峰比值的标准，表示对照指纹图谱的峰面积或峰高总和。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：孟庆华，武真，孙纪元，李广超，袁兴程，
申请(专利权)人：江苏师范大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32