一种中药成分分析方法，包括以下步骤：1)将中药混合物谱图导出成一个二维的矩阵；2)对此矩阵做奇异值分解，得到一个VT矩阵，找到目标峰或区间；3)随机生成一个单位向量T和VT计算，得到一个重建纯谱，并将其单位化；4)基于步骤3构建一个利用Shannon熵的最小化目标函数和相应的罚函数；5)用一个优化方法优化T，并重复步骤3-5直到优化完成；6)和该最优T相对应的谱图(步骤3)，就是最终的重建纯谱，将其与已有的数据库比对，得到该重建纯谱所代表物质的结构信息等。相比现有技术，本发明专利技术不仅降低了对色谱分离的要求，分析速度更快，而且是一种通用的中药成分分析方法，对大部分中药品种都能适用。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】一种中药成分分析方法，包括以下步骤：1)将中药混合物谱图导出成一个二维的矩阵；2)对此矩阵做奇异值分解，得到一个VT矩阵，找到目标峰或区间；3)随机生成一个单位向量T和VT计算，得到一个重建纯谱，并将其单位化；4)基于步骤3构建一个利用Shannon熵的最小化目标函数和相应的罚函数；5)用一个优化方法优化T，并重复步骤3-5直到优化完成；6)和该最优T相对应的谱图(步骤3)，就是最终的重建纯谱，将其与已有的数据库比对，得到该重建纯谱所代表物质的结构信息等。相比现有技术，本专利技术不仅降低了对色谱分离的要求，分析速度更快，而且是一种通用的中药成分分析方法，对大部分中药品种都能适用。【专利说明】-种基于MREM化学计量法与色谱联用的中药成分分析方 法
本专利技术涉及中药成分分离分析方法，具体指一种基于MREM化学计量法与色谱联 用分析气相中药各成分的纯色谱与质谱，属于药物分析领域。
技术介绍
中药是我国医药学的宝贵遗产，长期以来对中华民族的繁衍和强大做出了不可磨 灭的贡献。长期以来的中药研究忽视了对中药物质基础的深入研究，特别是对中药复杂体 系中主要药效物质的基础性研究，缺乏新的思路和有效的方法，基本无法从分子水平阐明 中药的作用机制，无法定量把握药效物质在中药中的主导作用。形成这样的局面有历史的 原因，但主要原因是中药成分分析难度大。 中药分析难，主要原因是中药的成分十分复杂，而且大部分都属于未知组分。质谱 定性能力很强，但是对于混合物却是无能为力。色谱方法是强有力的分离手段，将色谱与质 谱仪联用成为了分析中药成分的常规方法之一。然而由于中药成分非常复杂，在一定的色 谱条件下很难使所有成分都达到基线分离的效果，如果直接对重叠的谱峰进行分析，将会 对定性定量的结果产生很大的误差，甚至会得到错误的结果。 化学计量法是本世纪70年代中期新兴的一门学科，该学科应用数学、统计学与计 算机科学的工具和手段设计或选择最优化学量测方法，并通过解析化学量测数据以最大限 度地获取化学及相关信息，是解析复杂未知体系的有力工具。 MREM 是 multi-reconstruction entropy minimization 的简称，该方法是基于熵 最小原理的数学方法。熵是一个衡量混乱性的值，著名的熵增原理是：熵总是趋向于增大 的，也就是趋向于混乱。该方法就是利用数学优化方法，找出体系的最小熵值，也就是体系 中最有序的状态，这样就能把纯谱从混合谱中分离开来。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种解决中药样品气相色谱质谱图中重叠峰问题的方法， 应用MREM化学计量法，从重叠的谱峰中分辨出各组分的纯色谱和质谱，从而降低对色谱分 离的要求，提高中药定性定量分析的准确度。 本专利技术的目的是这样实现的：基于MREM化学计量法与色谱联用的中药成分分析 方法，其特征在于，采用气相色谱质谱联用仪、计算机和MREM化学计量法进行；具体步骤包 括： 1)将中药混合物谱图导出成一个二维的矩阵； 2)然后对这个矩阵做奇异值分解（SVD)，得到一个VT矩阵； 3)通过观察VT矩阵，找到感兴趣的峰或区间，这个步骤称为"锁峰"； 4)随机生成一个单位向量T，然后和VT计算，得到一个重建纯谱（也是一个向 量），并利用锁住的峰或区间，将重建纯谱单位化； 5)基于单位化后的重建纯谱，构建一个利用Shannon熵的最小化目标函数和相应 的罚函数； 6)然后用一个优化方法，不断的优化T，并重复步骤4-6直到优化完成； 7)最后，和该最优T相对应的谱图（步骤4)，就是最终的重建纯谱。 8)将重建纯谱和数据库比对（如果有），得到该重建纯谱所代表物质的结构信息 等。 相比现有技术，本专利技术具有如下有益效果： 1、降低了对色谱分离的要求。由于该方法可以解析重叠峰，样品各组分不需要完 全分离，只需要用色谱得到不同组分的不同浓度梯度，降低了对色谱分离的要求。 2、分析速度快，节约成本。由于本技术不需要进行色谱分析方法的研究，可以大量 节省在现代中药分析研究中对仪器和设备的要求，并且可以减少条件优化的过程，缩短分 析时间，降低中药的分析成本和分析时间。 3、本专利技术是一种通用的中药分离技术。现代分析方法，对于某一种中药的一套分 析方法，经常不能用于另一种中药的分析，而本专利技术中对色谱的要求只需要得到浓度梯度， 不需要实际分离开，所以对大多数中药品种都能适用。 【具体实施方式】 下面结合附图和【具体实施方式】对本专利技术作进一步说明。 一种基于MREM化学计量法与色谱联用的中药成分分析方法，采用气相色谱质谱 联用仪、计算机和MREM化学计量法进行。图1为分析流程示意图。 1数据采集。 使用气相色谱质谱联用仪分析中药样品。仪器使用安捷7890A气相色谱/5975C 质谱联用仪。样品为玫瑰精油，直接注射入GC进行测试，将仪器的原始数据导出为net CDF 格式。图2a为其总离子流图。 2.重建纯谱 2. 1数据转换 图2b为样品保留时间在1687-1696秒的TIC谱图。由于成分复杂，很多组分无法 完全分离。将保留时间在1687-1696秒之间混合物谱图的二维质谱数据导出，每个质谱数 据的质荷比从57-183m/z，采样间隔为lm/z。数据经由专家系统处理，将含有重叠峰的峰簇 A提取出来，得到混合矩阵AkXv。其中k是计算机采样次数，例如从出峰时间28. 17-28. 27 分钟之间，每隔0.1秒采样，共采样90次。u是数据通道数，例如被采样质谱的质量电荷比 (m/z)是57-183,间隔是1个m/z，共126个数据通道。 2. 2奇异值分解 将数据集Akxu按照方程（1)进行奇异值分解（SVD)，然后将右奇异矩阵VTvXv没有 物理意义的部分除去，将对角矩阵S kXv中的全零部分去除，得到VTkxjP Skxk，矩阵U未使用。 (I) 对矩阵VTkXv中的每个行向量进行观察，将背景噪声的行向量去除，例如从第j行 向量以后看起来都是噪声，我们就把（j+l)_k行向量都去掉，得到V TjXv。 2. 3 锁峰 从那些保留下来的V\Xv*，通过检视行向量，使用者可能对某一个或几个峰，或者 是某一区间有兴趣。例如峰m/z = 91,或者m/z = 90-100感兴趣，就可以将这些峰或区间 锁定（Target)，并开始运算。 2. 4MREM 用优化分法找出一个纯谱，并计算出相对应的伪浓度。具体步骤如下： 首先，一个随机向量由计算机生成，该T向量将由所使用的优化算法自动更 新，直到找到最优值。通过Τ，一个和纯谱有关的向量a est通过方程（2)得到。aest将根据Τ 的变化而变化，直到优化结束方程；最后得到的aest就是纯谱。 = ?Ιηβ κ (S/xJ x m 将aest用锁定的峰或区间中的最高峰，按照方程（3)单位化。单位化后的向量的 过程就是"锁峰"过程。其中，a'和a"是锁定的峰和区间。 ΓΛΛ 〇 Π Π JTf ~~~ _txu_ #*3% lx"-眶衂+醒..的. (3) 利用的得到的a本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种中药成分分析方法，其特征在于，采用气相色谱质谱联用仪、计算机和MREM化学计量法进行；此方法包括以下步骤： 1)使用气相色谱质谱联用仪分析中药样品，将中药混合物谱图导出成一个二维的矩阵Ak×v，其中k是计算机采样次数，υ是数据通道数； 2)将矩阵Ak×v按照方程(1)进行奇异值分解(SVD)，然后将右奇异矩阵VTv×v没有物理意义的部分除去，将对角矩阵Sk×v中的全零部分去除，得到VTk×v和Sk×k，矩阵U未使用； 对矩阵VTk×v中的每个行向量进行观察，将背景噪声的行向量去除，例如从第j行向量以后看起来都是噪声，我们就把(j+1)‑k行向量都去掉，得到VTj×v。 3)找到VT矩阵中感兴趣的峰或区间； 4)由计算机生成一个随机向量T1′j，该T向量将由所使用的优化算法自动更新，直到找到最优值。通过T，一个和纯谱有关的向量aest通过方程(2)得到。aest将根据T的变化而变化，直到优化结束方程；最后得到的aest就是纯谱； 5)将aest用锁定的峰或区间中的最高峰，按照方程(3)单位化。单位化后的向量的过程就是“锁峰”过程。其中，a’和a”是锁定的峰和区间； 6)利用的得到的ahat构建优化方法的目标函数和罚函数，方程(4)是总的目标和法函数，其中P函数是罚函数。通过方程(5)，计算得到伪浓度信息； 7)重复上述步骤，优化T，用专家系统比对、去除重合纯谱，得到一个纯谱集； 8)通过和气相色谱质谱联用仪自带的NIST数据比对，得到各个纯谱的 化学式和结构式； 9)利用TIC面积，通过内标法或者是外标法进行定量分析。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张华俊，谷筱玉，冀晓雯，龙海荣，陈乾平，
申请(专利权)人：广西壮族自治区药用植物园，
类型：发明
国别省市：广西;45
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