正交投影鉴别决明子色谱指纹图谱峰纯度
作者：方洪壮 沈德凤 任淑清
【关键词】 正交
摘要：应用正交投影法对色谱指纹图谱的峰进行鉴别。用对照组分光谱与目标色谱峰前后的零浓度区光谱构建正交投影阵，对目标色谱峰的光谱进行投影，以投影前后光谱的夹角余弦作为判据来鉴别目标色谱峰的峰纯度。对决明子药材色谱指纹图谱的峰纯度鉴别，识别出大黄素、大黄素甲醚及大黄酚三个纯色谱峰。正交投影鉴别色谱指纹图谱峰的纯度方法结果可靠，背景的干扰可消除。
关键词：正交投影；色谱指纹图谱；色谱峰纯度；决明子 准确识别色谱峰的纯度是色谱的定性和定量分析的前提。由于中药的化学成分多为次生代谢产物，彼此间的化学结构差别很小、理化性质近似，其色谱峰在色谱指纹图谱上不可避免有重叠，准确判别色谱峰纯度更显重要。鉴别色谱指纹图谱色谱峰的纯度、确认色谱峰不仅增加指纹图谱的信息量，而且有助于对中药的深入研究。色谱峰纯度的定性可归结为仪器方法和化学计量学方法［1］，其中后一方法又是前一方法的基础。本研究根据正交投影的原理和多组分色谱相关光谱的方法［2，3］，应用正交投影法对中药决明子药材的色谱指纹图谱中的色谱峰进行了纯度鉴别，识别出三种蒽醌类成分的纯色谱峰。
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实验结果显示，所提出的方法结果可靠，有一定的实用价值。
1 方法原理
设X为采用联用色谱测得的中药色谱指纹图谱的N×M 阶二维数据矩阵,它们的行方向表征了色谱的流出信息（M个流出时间点）,列方向表征了光谱信息（N 个吸收波长）；用Xa表示X中的待鉴别的目标组分色谱峰的N×m 阶二维数据矩阵，考虑到仪器的背景，可把矩阵Xa分成两个部分，即：Xa＝ Xb＋Xc(1)Xc表示来自目标组分的主要信息，而Xb则表示来自仪器的背景。在目标色谱峰前后的零浓度区内分别各选取一点s（目标色谱峰前）与e（目标色谱峰后），以此两点的光谱矢量Bs和Be及对照组分的光谱失量Bc，组成光谱矩阵A：A=［Bs, Be, Bc］(2)并构造正交投影阵：M＝I－AA+(3)其中, I 为单位矩阵，A+为A的广义逆阵。用矩阵M 对Xc沿色谱方向的每一光谱矢量xcj进行投影运算：xcj*＝ M xcj(4) xcj表示Xc的第j 条光谱, xcj*表示xcj投影后的残余光谱。为消除不等性噪声［4］的影响，令投影后所得的残余光谱xcj*与投影前的原始光谱xcj的夹角余弦为rj，即：
rj = xcj*xcjT/(‖xcj*‖‖xcjT‖) [JY〗(5) 并以rj作为鉴别色谱峰纯度的判据［3］。
由于M扣除了xcj与A 相关的光谱信息， xcj*保留了xcj
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与A 不相关的光谱信息，所以，rj值越小,即经投影所得的残余光谱xcj* 与投影前的原始光谱xcj的夹角越大，说明xcj*保留xcj的光谱信息越少，xcj与A 相关性越大；反之rj 值越大,说明xcj*保留xcj的光谱信息越多, xcj与A 的光谱相关性越小。当rj 值等于0 时, xcj*与xcj完全正交, M 完全扣除了xcj与A 相关的光谱信息, xcj*完全只剩下随机噪声。 以投影矩阵M 对指纹图谱X中的目标色谱峰Xc的每一列光谱进行投影，可得沿色谱方向的光谱残差夹角余弦曲线， 若该曲线目标色谱峰时间范围的rj 值为零或接近于零，则说明它所对应的目标色谱峰为一与对照组分相同的单一物质峰，否则，目标色谱峰为一重叠峰。
2 实验部分
21 仪器与试剂
HP1100高效液相色谱仪，包括Agilent1100四元泵，HP1100二极管阵列检测器，HP色谱化学工作站。决明子药材（河北）；大黄素、大黄素甲醚、大黄酚对照品均购自中国药品生物制品检定所。乙腈、甲醇为色谱纯，盐酸、磷酸及氯仿为分析纯。
22 样品制备
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正交投影鉴别决明子色谱指纹图谱峰纯度
