化学计量学方法在毛细管电泳与荧光光谱定量分析及中药质量控制中的应用研究

摘要

应用化学计量学方法解析重叠信号，对于建立简单快速的毛细管电泳及荧光光谱分析方法能够起到非常重要的作用；应用化学计量学方法结合中药色谱指纹图谱对于中药质量控制的实际工作有着非常重要的意义。本论文旨在研究毛细管电泳重叠峰的化学计量学分辨方法，简化多组分体系毛细管电泳定量分析的实验步骤，为毛细管电泳定量分析提供新的实验技术和分析方法；探讨化学计量学方法在手性化合物对映异构体荧光光谱分析中的应用，建立高灵敏度的手性化合物定量分析方法；将相关化学计量学方法与中药色谱指纹图谱结合，解决中药色谱指纹图谱进行中药质量控制中有关谱图校正、产品评价和数据压缩的问题。全文共分9章。 第一章概述了小波变换、多元校正和多元分辨方法的研究进展及其在分析化学中的应用现状。此外，还概述了化学计量学方法在中药质量控制中的应用及简要介绍了当前分析化学中常用的手性识别方法。 第二章研究了连续小波变换方法在毛细管电泳重叠峰分辨中的应用。将连续小波变换方法成功应用于重叠的电泳信号峰分辨，拓宽了小波变换方法的应用领域。通过对模拟数据和实验数据的分析，讨论了应用连续小波变换方法分辨毛细管电泳重叠信号峰的可行性。对连续小波变换和常用的数字微分方法进行了比较，结果证明连续小波变换用于处理含噪声电泳重叠峰优于数字微分方法。 第三章则根据第二章得到的结论，将连续小波变换方法应用于手性化合物对映异构体的毛细管电泳定量分析。通过结合毛细管电泳、连续小波变换及实验设计方法可对色氨酸对映异构体进行准确的定量测定。其中连续小波变换方法仍然用于重叠峰的分辨；实验设计方法的使用，则较好地解决了毛细管电泳重现性不高影响定量测定的问题。 第四章中讨论了直观推导式演进特征投影法(HELP)在毛细管电泳重叠峰分辨中的应用。利用HELP方法对复方降压片的毛细管电泳分离中两种组分形成的重叠峰进行了分辨，可定量测定这两种化合物。分辨结果说明HELP方法是一种可行的二阶电泳重叠峰分辨方法。 第五章基于牛血清蛋白(BSA)的手性识别功能，将荧光光谱法，BSA主一客体配合物和人工神经网络(ANN)方法相结合，建立了一种高灵敏测定色氨酸对映异构体组成的新方法。该方法利用BSA与手性色氨酸混合溶液的荧光光谱会随对映异构体组成变化的现象，用人工神经网络建立光谱变化与对映异构体组成之间的数学模型，可对混合物中的色氨酸对映异构体组成进行测定。实验结果表明，该方法能用于测定含L-色氨酸和D-色氨酸总浓度为2.5 mol·L-1。的溶液中两种色氨酸异构体的组成。第六章将遗传算法(GA)与多元线性回归(MIR)方法结合应用于荧光光谱，进行色氨酸对映异构体组成的定量测定。实验同第5章，但采用GA-MIR方法取代ANN方法建立荧光光谱与对映异构体组成之间的数学模型。与第5章相比，对色氨酸对映异构体组成的测定误差更小，充分体现了GA方法在多元校正变量选择中的优势。这是一种很有潜力的手性化合物的定量分析方法。 第七章以中药粉葛为例，讨论了correlation optimized warping方法应用于中药质量控制的可行性。对粉葛样品的讨论结果表明，该方法能够在不影响指纹图谱形状的同时，消除由保留时间漂移引起的对样品质量评价的影响，从而明显提高质量评价的准确性，因此可用于校正中药色谱指纹图谱中的保留时间漂移。此方法的优点在于能够自动运行，可对指纹图谱进行快速处理，有很好的实用价值。 第八章提出了一种根据其色谱指纹图谱应用化学模式识别方法对经醋制与未经醋制加工的延胡索样品进行识别的方法。该方法结合了无监督的主成分分析方法和有监督的人工神经网络方法，能够准确的区别两种延胡索样品。由于醋制与未醋制的延胡索可视作同种药物的质量不同的产品，因此这种方法还能推广应用于中药质量控制中对产品质量的评价。 第九章将一种基于离散小波变换的数据压缩算法成功地应用于对中药粉葛和延胡索的色谱指纹图谱的数据压缩。在不引起指纹图谱改变的前提下，通过对这两种中药的色谱指纹图谱的压缩，可使其占用的存储空间分别减小92.03％和93.91％。这种方法对于中药色谱指纹图谱的储存、传输与应用，以及中药色谱指纹图谱数据库的建立都有着重要意义。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1引言

2 重叠信号分辨方法的进展及应用

2.1多元校正方法

2.2多元分辨方法

2.3图形和信号处理方法

2.4直观推导式演进特征投影法的应用进展

3 小波变换在分析化学中的应用进展

3.1小波及小波变换的定义

3.2小波分析在分析化学中的应用简介

3.3小波分析在色谱和毛细管电泳中的应用

4 化学计量学在中药质量控制中的应用

4.1分析和解释中药指纹图谱以进行中药质量控制

4.2色谱指纹图谱的保留时间漂移校正

4.3结合联用仪器用于中药药物中组成成分的分析

5 手性识别的研究进展

5.1手性识别的基本概念

5.2手性识别方法

5.3手性选择剂

6 研究工作的目的、意义和内容

参考文献

第二章连续小波变换用于毛细管电泳未完全分离化合物的定量测定

1.引言

2.方法与原理

3.实验部分

3.1试剂和溶液

3.2仪器

3.3实验步骤

3.4数据和软件

4.结果与讨论

4.1模拟数据

4.2定量测定足光散中苯甲酸和水杨酸的含量

5.结论

参考文献

第三章结合毛细管电泳、实验设计及连续小波变换方法定量测定手性氨基酸

1.引言

2.方法和原理

3.实验部分

3.1试剂和溶液

3.2仪器

3.3实验步骤

3.4数据和软件

4 结果与讨论

5.结论

参考文献

第四章直观推导式演进特征投影法用于毛细管电泳中完全重叠峰的分辨

1.引言

2.方法与原理

2.1基本概念和解析手段

2.2 HELP方法的主要步骤

3.实验部分

3.1试剂和溶液

3.2仪器

3.3实验步骤

3.4数据和软件

4.结果与讨论

5.结论

参考文献

第五章荧光光谱法结合人工神经网络用于测定手性色氨酸混合物中对映异构体的组成

1.引言

2.方法与原理

2.1人工神经网络

2.2主成分分析(principal component analysis,PCA)

3.实验部分

3.1试剂和溶液

3.2仪器与实验

3.3数据和软件

4.结果与讨论

4.1色氨酸对映异构体组成的预测

4.2低摩尔分数范围色氨酸对映异构体组成的测定

5.结论

参考文献

第六章荧光光谱法结合遗传算法用于测定手性化合物对映异构体的组成

1.引言

2.方法与原理

3.实验部分

3.1试剂和溶液

3.2仪器与实验

3.3数据与软件

4.结果与讨论

4.1色氨酸对映异构体组成的预测

4.2低摩尔分数范围色氨酸对映异构体组成的测定

5.结论

参考文献

第七章Correlation optimized warping方法在中药质量控制中的应用

1.引言

2.方法与原理

2.1相关性优化规整

2.2 K均值聚类分析

3.实验部分

3.1试剂和药材

3.2仪器

3.3实验条件

3.3.4软件

4.结果与讨论

4.1 CaseⅠ

4.2 CaseⅡ

5.结论

参考文献

第八章延胡索药材色谱指纹图谱的化学模式识别研究

1.引言

2.方法与原理

3.实验部分

3.1药材与试剂

3.2仪器

3.3实验条件

3.4软件

4.结果与讨论

4.1色谱条件的选择

4.2.样品的识别

5.结论

参考文献

第九章基于离散小波变换对中药色谱指纹图谱的数据压缩

1.引言

2.方法与原理

2.1离散小波变换

2.2数据压缩算法

3.实验部分

4.结果与讨论

4.1粉葛色谱指纹图谱

4.2延胡索色谱指纹图谱

5.结论

参考文献

结论

攻读博士学位期间以第一作者完成及发表的学术论文

致谢