目標(biāo)轉(zhuǎn)換因子分析用于瓜蔞薤白及其組方藥材的色譜峰匹配

鄒純才，鄢海燕

（皖南醫(yī)學(xué)院藥學(xué)院，安徽蕪湖241002）

目標(biāo)轉(zhuǎn)換因子分析用于瓜蔞薤白及其組方藥材的色譜峰匹配

鄒純才，鄢海燕*

（皖南醫(yī)學(xué)院藥學(xué)院，安徽蕪湖241002）

目的：探求漸進(jìn)窗口目標(biāo)轉(zhuǎn)換因子分析法用于色譜峰匹配的原理及應(yīng)用。方法：采用HPLC-PDAD獲取瓜蔞薤白有效部位及其組方藥材瓜蔞、薤白的指紋圖譜，按漸進(jìn)窗口目標(biāo)轉(zhuǎn)換因子分析法的原理對瓜蔞薤白有效部位與其組方藥材的色譜指紋圖譜進(jìn)行峰匹配。結(jié)果：采用該方法用于瓜蔞薤白有效部位與組方藥材色譜指紋圖譜峰的匹配，瓜蔞薤白乙酸乙酯部位與瓜蔞乙酸乙酯部位有22個(gè)共有峰，瓜蔞薤白正丁醇部位與薤白正丁醇部位有10個(gè)共有峰。結(jié)論：采用漸進(jìn)窗口目標(biāo)轉(zhuǎn)換因子分析法可以快速、準(zhǔn)確地進(jìn)行不同指紋圖譜間色譜峰的匹配。

漸進(jìn)窗口目標(biāo)轉(zhuǎn)換因子分析法；瓜蔞薤白有效部位；組方藥材；指紋圖譜；峰匹配

瓜蔞薤白組方源于漢代名醫(yī)張仲景所著的《金匱要略》〔1〕，課題組前期以槲皮素和腺苷為對照品對其進(jìn)行了HPLC化學(xué)指紋圖譜的研究〔2〕。在進(jìn)行化學(xué)指紋特征相似度評價(jià)的過程中，因藥材的多樣性和實(shí)驗(yàn)條件的差異性，使得指紋圖譜中的色譜峰會發(fā)生一定程度的偏移，給色譜峰的定性和鑒別帶來困難，峰匹配成為指紋圖譜相似度評價(jià)中急需解決的問題〔3-4〕。HPLC-PDAD聯(lián)用為我們提供了色譜-光譜信息〔5-7〕，通過對光譜信息進(jìn)行分解，可在特定條件下將抽象因子旋轉(zhuǎn)變換成真實(shí)因子，以該原理為基礎(chǔ)的因子分析方法稱為目標(biāo)轉(zhuǎn)換因子分析（TTFA）〔8-9〕。利用漸進(jìn)窗口目標(biāo)轉(zhuǎn)換因子分析法可實(shí)現(xiàn)瓜蔞薤白有效部位與其組方藥材間的色譜峰匹配，為中藥指紋圖譜的色譜峰匹配提供了理論依據(jù)。

1 方法原理

采用HPLC-DAD獲得指紋圖譜1和指紋圖譜2的色譜-光譜二維數(shù)據(jù)，分別為X（n×m）和Y（n′×m），其中n、n′代表色譜信息，即保留時(shí)間；m代表光譜信息，即波長。

設(shè)在指紋圖譜1中待匹配色譜峰為A，起止時(shí)間點(diǎn)為t1、t2，

對A進(jìn)行奇異值分解：

令：

其中，p為主成分?jǐn)?shù)，一般為矩陣X的假秩（pseudo-rank），重構(gòu)矩陣AA：

為考察指紋圖譜2中是否有與色譜峰A相匹配的色譜峰，需對指紋圖譜2的數(shù)據(jù)Y進(jìn)行處理。

在Y中設(shè)置移動窗口w，并自第1點(diǎn)起移動至n′-w+1止（n′為Y的行數(shù)）。隨著窗口的移動，提取的Y的數(shù)據(jù)發(fā)生如下變化：

同時(shí)對提取的Y（i）進(jìn)行奇異值分解：

令：

重構(gòu)矩陣YY：

從YY中抽取出目標(biāo)光譜rout，即

計(jì)算rin與rout的夾角余弦值r（i），即

由于消除了不等性噪聲的影響，若在指紋圖譜2中有與指紋圖譜1中色譜峰A相匹配的色譜峰，則在該色譜峰保留時(shí)間點(diǎn)處的r（i）為1或接近于1。

2 儀器與試劑

2.1 儀器島津LC-20A高效液相色譜儀（含LC-20A真空在線脫氣機(jī)，LC-20AT四元泵，CTO-10AS柱溫箱，SPD-M20A檢測器）；AUW-220D型電子天平（日本島津公司）；Heidolph-LR4010∕4011旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀（德國海道爾夫公司）。

2.2 藥品及試劑瓜蔞、薤白藥材購自河北安國市御顏坊中藥材有限公司，經(jīng)皖南醫(yī)學(xué)院生藥學(xué)教研室包淑云副教授鑒定，瓜蔞為葫蘆科植物栝樓Trichosanthes kirilowii Maxim.的成熟果實(shí)，薤白為百合科植物小根蒜Allium macrostemon Bge.的干燥鱗莖。槲皮素對照品（藥固體制劑制造技術(shù)國家工程研究中心，批號：1206-08219，質(zhì)量分?jǐn)?shù)≥98%），腺苷對照品（國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司，批號：F20111212，質(zhì)量分?jǐn)?shù)≥98%）。乙腈為色譜純，水為超純水，其余試劑為分析純。

3 方法與結(jié)果

3.1 溶液制備槲皮素對照品、腺苷對照品、瓜蔞薤白及其組方藥味瓜蔞、薤白溶液的制備方法參照文獻(xiàn)〔10〕。

3.2 色譜條件瓜蔞薤白及其組方藥味乙酸乙酯部位和正丁醇部位的色譜條件參照文獻(xiàn)〔10〕。

3.3 數(shù)據(jù)處理所有數(shù)據(jù)的處理及圖譜的繪制均采用Matlab 7.0語言自編程序完成。

3.4 瓜蔞薤白有效部位與組方藥材色譜指紋圖譜峰的匹配

3.4.1 圖譜的獲取按選定的色譜條件記錄槲皮素標(biāo)準(zhǔn)品、腺苷標(biāo)準(zhǔn)品、瓜蔞薤白乙酸乙酯部位和正丁醇部位及瓜蔞乙酸乙酯部位和薤白正丁醇部位的色譜圖。見圖1～6。

3.4.2 色譜峰的匹配按實(shí)驗(yàn)方法、原理對槲皮素標(biāo)準(zhǔn)品、腺苷標(biāo)準(zhǔn)品、瓜蔞薤白有效部位與其組方藥材的色譜指紋圖譜間的峰進(jìn)行匹配。如槲皮素標(biāo)準(zhǔn)品與瓜蔞薤白乙酸乙酯部位、瓜蔞薤白乙酸乙酯部位的1、2、11、28號峰與瓜蔞乙酸乙酯部位指紋圖譜間的峰匹配。見圖7～11。腺苷標(biāo)準(zhǔn)品與瓜蔞薤白正丁醇部位、瓜蔞薤白正丁醇部位的1、12號峰與薤白正丁醇部位指紋圖譜間的峰匹配。見圖12～14。

由圖7可知，槲皮素標(biāo)準(zhǔn)品的色譜峰與瓜蔞薤白乙酸乙酯部位指紋圖譜中時(shí)間點(diǎn)在27.916 1～28.368 0的色譜峰即第15號色譜峰相匹配；由圖8可知，瓜蔞薤白乙酸乙酯部位1號峰與瓜蔞乙酸乙酯部位時(shí)間點(diǎn)在9.001 9～9.426 7的色譜峰即第1號色譜峰相匹配；由圖9可知，瓜蔞薤白乙酸乙酯部位2號峰與瓜蔞乙酸乙酯部位時(shí)間點(diǎn)在10.112 8～10.325 6的色譜峰即第2號峰相匹配；由圖10可知，瓜蔞薤白乙酸乙酯部位11號峰與瓜蔞乙酸乙酯部位時(shí)間點(diǎn)在23.207 6～23.556 1的色譜峰即第9號峰相匹配；由圖11可知，瓜蔞薤白乙酸乙酯部位28號峰與瓜蔞乙酸乙酯部位時(shí)間點(diǎn)在43.952 5～44.223 0的色譜峰即29號峰相匹配；由圖12可知，腺苷標(biāo)準(zhǔn)品與瓜蔞薤白正丁醇部位時(shí)間點(diǎn)在11.846 7～12.723 1的色譜峰即第8號峰相匹配；由圖13可知，瓜蔞薤白正丁醇部位1號峰與薤白正丁醇部位時(shí)間點(diǎn)在4.932 5～4.998 3的色譜峰即第1號色譜峰相匹配；由圖14可知，瓜蔞薤白正丁醇部位8號峰與薤白正丁醇部位時(shí)間點(diǎn)在11.732 9～11.993 5的色譜峰即第12號相匹配。具體峰匹配結(jié)果見表1～2。

圖1 槲皮素的HPLC色譜圖

圖2 腺苷的HPLC色譜圖

圖3 瓜蔞薤白乙酸乙酯部位的HPLC指紋圖譜

圖4 瓜蔞薤白正丁醇部位的HPLC指紋圖譜

圖5 瓜蔞乙酸乙酯部位的HPLC指紋圖譜

圖6 薤白正丁醇部位的HPLC指紋圖譜

圖7 槲皮素標(biāo)準(zhǔn)品與瓜蔞薤白乙酸乙酯部位的峰匹配

圖8 瓜蔞薤白乙酸乙酯部位1號峰與瓜蔞乙酸乙酯部位的峰匹配

圖9 瓜蔞薤白乙酸乙酯部位2號峰與瓜蔞乙酸乙酯部位的峰匹配

圖10 瓜蔞薤白乙酸乙酯部位11號峰與瓜蔞乙酸乙酯部位的峰匹配

圖11 瓜蔞薤白乙酸乙酯部位28號峰與瓜蔞乙酸乙酯部位的峰匹配

圖12 腺苷標(biāo)準(zhǔn)品與瓜蔞薤白正丁醇部位的峰匹配

圖13 瓜蔞薤白正丁醇部位1號峰與薤白正丁醇部位的峰匹配

圖14 瓜蔞薤白正丁醇部位8號峰與薤白正丁醇部位的峰匹配

表1 瓜蔞薤白（A）、瓜蔞（B）與槲皮素（C）色譜指紋圖譜間的峰匹配結(jié)果

表2 瓜蔞薤白（A）、薤白（B）與腺苷（C）色譜指紋圖譜間的峰匹配結(jié)果

4 討論

在實(shí)際的工作中，人們主要還是借助“保留時(shí)間”來進(jìn)行色譜峰的定性，對于那些沒有標(biāo)準(zhǔn)品或?qū)φ掌返某煞?，特別是當(dāng)色譜峰較多且密集時(shí)，使得色譜峰的定位更為困難，主觀因素影響較多，非常容易誤判，具有一定的盲目性和人為性。更合理的算法應(yīng)是在色譜峰保留時(shí)間匹配的基礎(chǔ)上，更深入地挖掘和更充分地利用光譜信息〔11〕。漸進(jìn)窗口目標(biāo)轉(zhuǎn)換因子分析法借助HPLC-PDAD聯(lián)用所提供的色譜-光譜信息，通過計(jì)算機(jī)程序化處理，對光譜信息進(jìn)行分解，將抽象光譜及抽象色譜中的主成分提取出來，取前nc個(gè)主成分重構(gòu)矩陣，計(jì)算待匹配峰的光譜rin及窗口移動過程中的目標(biāo)指紋圖譜的光譜rout的夾角余弦，實(shí)現(xiàn)不同指紋圖譜間的色譜峰的快速、準(zhǔn)確匹配。

在中藥中活性成分往往具有相同的類別，如黃酮類、蒽醌類等，它們的紫外光譜特征往往較為相似，盡管本實(shí)驗(yàn)采用了全波長處理，但這種情況的影響也不容忽視，因此在計(jì)算夾角余弦時(shí)，結(jié)果較為接近，特別是目標(biāo)峰較小，而類似物峰較大時(shí)，會出現(xiàn)目標(biāo)峰的r值小于類似物峰r值的情況，見圖9。此時(shí)應(yīng)兼顧保留時(shí)間和紫外光譜兩個(gè)判據(jù)，在時(shí)間窗相對允許誤差為5%的范圍內(nèi)進(jìn)行比對，結(jié)果才會更加可靠。

當(dāng)某些色譜峰過小時(shí)，由于噪音和背景信號的影響，采用該方法進(jìn)行峰匹配尚存在一定困難，有關(guān)組分濃度、光譜相似性及噪音和背景信號的影響有待進(jìn)一步系統(tǒng)研究。

〔1〕雷燕，但漢雄，韓林濤，等.瓜蔞-薤白藥對大鼠抗急性心肌缺血的藥效學(xué)研究〔J〕.湖北中醫(yī)雜志，2013，35（1）：68-71.

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〔3〕曾令軍，林兵，宋洪濤.中藥譜效關(guān)系研究進(jìn)展及關(guān)鍵問題探討〔J〕.中國中藥雜志，2015，40（8）：1425-1432.

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〔5〕易倫朝，梁逸曾，曾仲大，等.交互移動窗口因子分析法（AMWFA）用于二維數(shù)據(jù)重疊色譜峰的比較分析〔J〕.高等學(xué)?；瘜W(xué)學(xué)報(bào)，2006，27（11）：2052-2055.

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Target Transformation Factor AnalyticalMethod Used in the HPLC Peak-matching ofthe Gualou-Xiebaiand the Herbs in Its Prescription

Zou Chuncai,Yan Haiyan*
（DepartmentofPharmacy,Wannan MedicalCollege,Wuhu,Anhui241002,China）

Objective:To investigate the principle and application of the asymptotic window target transformation factor analytical method in the HPLC chromatographic fingerprintpeak matching.Methods:The fingerprints ofthe effective fraction in Gualou-Xiebai and the herbs in its prescription were obtained by using HPLC-PDAD,and the HPLC chromatographic peaks in fingerprints were peak-matched based on the principle of the asymptotic window target transformation factor analytical method.Results:With this method,there were 22 common peaks between the ethyl acetate extraction of Gualou-Xiebaiand Gualou,and there were 10 common peaks between the n-butanolextraction of Gualou-Xiebaiand Xiebai.Conclusion:The asymptotic window targettransformation factor analyticalmethod can match the chromatogram peaks quickly and accurately between differentfingerprints.

asymptoticwindow targettransformation factoranalyticalmethod;effective fraction in Gualou-Xiebai;herbsin prescription; chromatographic fingerprint;peak-matching

O657

A

2096-2266（2017）06-0025-06

10.3969∕j.issn.2096-2266.2017.06.007

（責(zé)任編輯李楊）

安徽高校省級自然科學(xué)研究重大項(xiàng)目資助項(xiàng)目（KJ2015ZD41；KJ2016SD60）；安徽省科技攻關(guān)資助項(xiàng)目（12010402089）

2016-09-05

2016-12-13

鄒純才，副教授，主要從事藥物制劑及其質(zhì)量控制研究.

*通信作者：鄢海燕，教授.