由计算机实施的吐温混合物的分析方法与流程

本发明涉及聚合溶剂类化合物的分析方法，具体为一种由计算机实施的吐温混合物的分析方法。

背景技术：

1、聚山梨酯类化合物，也称为吐温(tween)，是一系列聚氧乙烯失水山梨糖醇的部分脂肪酸酯形成的高分子化合物。根据其分子结构的不同，聚山梨酯类化合物可分为tween20和tween21、tween 40、tween 60和tween61、tween 80、tween81和tween85等。聚山梨酯类化合物，作为非离子型表面活性剂的一种，广泛应用于食品、化妆品和医药品中。在食品领域，聚山梨酯类化合物主要作为稳定剂、乳化剂、消泡剂等(gb2760-2014食品添加剂使用标准)应用于面包、蛋糕、奶油、冰淇淋及烘焙食品中。在药品领域，它被用作抗肿瘤药物的溶解助剂和中药注射剂的溶解助剂。2015年的《中国药典》二部收录了tween 20、40、60和80作为药用辅料。在化妆品领域，它作为分散剂、乳化剂、增稠剂等广泛应用于乳液、膏、霜等。

2、目前存在着针对吐温混合物的分析需求，即需要确定包含吐温20、吐温40等多种物质的吐温混合物中所包含的吐温的类型。现有的tween分析采用质谱分析方法分析样品，样品预处理后，利用阳离子线性模型收集数据，并采用emstat和bionumberics进行数据分析。

3、虽然使用emstat和bionumberics等通用软件能够对吐温混合物的质谱谱图进行数据分析，但是由于吐温为大分子化合物，其本身就已包含不同聚合度、不同酯化程度、不同杂质反应的高分子组分，而吐温混合物是多种吐温混合形成的，吐温混合物的质谱谱图的谱峰会变得尤其复杂，需另对谱图做成分鉴定以及相似度对比。现有的通用软件并非专门针对吐温混合物的分析开发，难以适配吐温混合物的分析特点，不具备吐温化合物数据后处理专业知识的用户难以通过操作此类通用软件完成数据分析工作。

技术实现思路

1、针对以上问题，本发明提供了一种由计算机实施的吐温混合物的分析方法，即使用户没有较为完备的相关高分子质谱数据分析的专业知识，计算机也可以通过执行该方法与用户无障碍交互，最终准确确定吐温混合物中包含的吐温的类型，解决现有的吐温混合物分析交互界面对用户不友好且分析准确度较低的技术问题。

2、本发明提供一种由计算机实施的吐温混合物的分析方法，用于确定吐温混合物中包含的吐温组分的类型，包括以下步骤：

3、获取吐温混合物样品在不同解离条件下的多组质谱数据；

4、根据用户设定的质荷比范围，从多组质谱数据中提取多组三维特征分量，对每种吐温组分对应的多组三维特征分量进行聚类分析；

5、显示基于多组三维特征分量构建的三维图，被聚类为与同一种吐温组分对应的一组三维特征分量在三维图中对应显示一个点，三维图中区分显示每种吐温组分所对应的点簇；

6、基于由用户确认的三维图所对应的质荷比范围，分析吐温混合物样品中包含的吐温组分的类型。

7、因为提取三维特征分量的过程是由用户设定的质荷比范围所控制或者监督的，吐温组分的质荷比范围或者质量数范围通常是可以事先通过其他测定手段而快速确定的，发明人发现，通过预先设定质荷比范围，可以有效减少提取三维特征或者聚类分析时所需要的运算量，大幅降低处理时间，同时有效提升分析结果的准确率。另外，以三维图的方式呈现给用户确认，不仅与用户之间的交互过程更加直观方便，而且方便用户从各个角度通过拖拽、旋转、平移、缩放等方式观察三维图中各点的聚类分析结果，便于用户迅速给出对于聚类分析结果的判断，提升了分析方法整体的运行效率。此外，结合质荷比范围的类型分析，也可以更加准确迅速地给出吐温混合物样品的类型判断结果，大幅降低其所需的运算量大小。

8、通过以上方式，本发明提供了一种分析方法，能够更加简单高效地与用户进行交互，用户在操作过程中只需输入质荷比范围，并根据点的离散程度判断聚类分析的结果，即可直观地给出监督聚类分析算法的依据，以更低的运算量给出更加准确的分析结果，整个交互过程直观，界面友好，且分析的准确度较高。

9、本发明的可选技术方案中，还包括以下步骤：

10、在三维图中显示未被聚类的多组三维特征分量对应的杂质点簇；

11、响应于至少一部分杂质点簇被标记为目标化合物或者目标混合物，将该杂质点簇对应的多组三维特征分量与目标化合物或者目标混合物关联保存为杂质点簇数据；之后，

12、在针对重新采集的吐温混合物样品进行分析时，将未被聚类的多组三维特征分量数据与杂质点簇数据进行比对，以确定目标化合物或者目标混合物是否存在或者分析其浓度。

13、通过以上方式，还可以对吐温混合物中的杂质成分进行分析。吐温混合物中的杂质成分，也会在谱图中出峰，但难以被聚类分析准确判别，容易干扰聚类分析的结果。进一步地，可以通过预先建立和保存相关杂质成分的信息的方式，将这些点作为杂质点簇数据，与其他测量点相互区别，可以减少杂质成分对吐温成分定性或者定量分析的干扰，并且能够在特定情况下，完成对于吐温混合物中杂质成分的定性或者定量分析。

14、本发明的可选技术方案中，还包括以下步骤：

15、根据点簇的离散程度，计算该点簇与吐温组分匹配的正确率。

16、根据该技术方案，离散程度较大时，表示该点簇与吐温组分匹配的概率较小，离散程度较小时，表明该点簇与吐温组分匹配的概率较高，采用该判别方法可以更加准确地确定该点簇对应的吐温混合物样品的类型。

17、本发明的可选技术方案中，吐温混合物样品是吐温20、吐温40、吐温60和吐温80中的一种或多种。

18、本发明的可选技术方案中，质谱数据由基质辅助激光解离-飞行时间质谱仪获得。

19、本发明的可选技术方案中，还包括以下步骤：

20、提供由多种吐温20、吐温40、吐温60和吐温80标准样品建立的吐温标准质谱数据集。

21、根据该技术方案，将多种吐温标准样品建立的吐温标准质谱数据集与待分析的吐温组分进行比对，能够确定吐温类型，提高吐温成分分析的便捷性。

22、本发明的可选技术方案中，从多组质谱数据中提取多组三维特征分量的步骤是基于主成分分析算法实现的。

23、根据该技术方案，主成分分析算法将许多原本相关性很高的数据转化为相互独立或不相关的数据，用更加简化的数据来替代原本复杂的质谱数据，以提升后续聚类分析的运算速度和准确性，且便于采用三维图的形式直观显示。

24、本发明的可选技术方案中，对每种吐温组分对应的多组三维特征分量进行聚类分析的步骤是基于k均值算法实现的。

技术特征：

1.一种由计算机实施的吐温混合物的分析方法，用于确定所述吐温混合物所包含的吐温组分的类型，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的吐温混合物的分析方法，其特征在于，还包括以下步骤：

3.如权利要求1所述的吐温混合物的分析方法，其特征在于，还包括以下步骤：

4.如权利要求1所述的吐温混合物的分析方法，其特征在于，所述吐温混合物样品包含吐温20、吐温40、吐温60和吐温80中的一种或者多种。

5.如权利要求1所述的吐温混合物的分析方法，其特征在于，所述质谱数据由矩阵辅助激光解离-飞行时间质谱仪获得。

6.如权利要求1所述的吐温混合物的分析方法，其特征在于，还包括以下步骤：

7.如权利要求1所述的吐温混合物的分析方法，其特征在于，从所述多组质谱数据中提取多组三维特征分量的步骤是基于主成分分析算法实现的。

8.如权利要求1所述的吐温混合物的分析方法，其特征在于，对每种吐温组分对应的多组三维特征分量进行聚类分析的步骤是基于k均值算法实现的。

技术总结
本发明提供一种由计算机实施的吐温混合物的分析方法，用于确定吐温混合物包含的吐温组分的类型，包括以下步骤：获取吐温混合物样品在不同解离条件下的多组质谱数据；根据用户设定的质荷比范围，从多组质谱数据中提取多组三维特征分量，对每种吐温组分对应的多组三维特征分量进行聚类分析；显示基于多组三维特征分量构建的三维图，被聚类为与同一种吐温组分对应的一组三维特征分量在三维图中对应显示一个点，三维图中区分显示每种吐温组分所对应的点簇；基于由用户确认的三维图所对应的质荷比范围，分析吐温混合物样品所包含的吐温组分的类型。通过上述方法，即使是没有数据分析能力的用户也可以方便地判定吐温混合物化合物的成分。

技术研发人员：蔡一
受保护的技术使用者：岛津企业管理（中国）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/11