全 文 ：2012 年第 3期 ·55·
挥发油，使用 Agilent 5975B/6890N 型气相色谱 -
质谱联用仪得到满山红油的气质数据，经由安捷伦质
谱工作站、Nist05 版质谱库解析得到满山红油的化
学成分，采用峰面积归一化法得到各化学成分的峰面
积百分含量作为虚拟指纹图谱的原始矩阵数据。以不
同药材样品的编号来表示行号，各样品的成分百分含
量按保留时间依次表示为列号，将试验所得的满山红
油分析数据表征为矩阵形式。
3.2　信息矩阵数据的预处理
对矩阵进行主成分分析降维，并将数据进行空间
投影变换。对处理过的数据进行标准归一化，使所有
摘　要　目的：建立满山红油的虚拟指纹图谱。方法：运用科学计算可视化原理，通过主成
分分析和空间投影变换方法获取满山红油的特征指纹图谱。结果：对黑龙江省 15 个地区满山红
油样品图谱间的差异明显，15 个不同产地满山红样品虚拟指纹图谱分为两类。结论：该方法可以
作为满山红油质量的控制标准。
关键词　满山红　虚拟指纹图谱　科学计算可视化技术
满山红油虚拟指纹图谱的建立
孙国东　霍金海　曹贵阳
（黑龙江省中医研究院·哈尔滨　150036）
样 品 号 采 集 地 点 采 集 时 间
1 大兴安岭 2008 年 9 月
2 浩 良 河 2008 年 9 月
3 葫 芦 岛 2008 年 9 月
4 朗 乡 2008 年 9 月
5 绿 潭 2008 年 9 月
6 孟 家 岗 2008 年 9 月
7 南 岔 2008 年 9 月
8 七 台 河 2008 年 9 月
9 清 河 2008 年 9 月
10 申 家 店 2008 年 9 月
11 汤 旺 河 2008 年 9 月
12 通 河 2008 年 9 月
13 响 河 2008 年 9 月
14 伊 春 2008 年 9 月
15 佳 木 斯 2008 年 9 月
表 1　黑龙江省不同地区满山红药材来源
满山红油为杜鹃花科植物兴安杜鹃Rhododendron
dauricum L. 的干燥叶经水蒸气蒸馏得到的挥发油，
具止咳祛痰之功效，用于急慢性支气管炎咳嗽、咳
痰等，疗效显著，副作用小 [1-2]。满山红主要分布
于黑龙江、吉林、内蒙古，为东北特色药材。
本文采用气质联用仪器得到满山红油的化学成
分数据，通过主成分分析空间投影变换法对不同产
地的满山红油化学成分的百分含量数据进行可视化
表达。
1　仪器与试药
1.1　仪　器
Agilent 6890/5975N 型气相色谱－质谱联用
仪；KQ-300DB 型数控超声仪（昆山市超声仪器有限
公司）；BP211D型电子天平（德国Sartorius公司）。
1.2　试药　满山红药材于 2008 年采自黑龙江
省 15 个不同产地，经黑龙江省中医研究院中药所鉴
定为杜鹃花科杜鹃花属植物兴安杜鹃 (Rhododendron
dauricum L.) 的叶。水为超纯水，其余试剂均为分
析纯。
2　实验方法
将满山红油经过气质联用仪器处理后得到化学数
据，采用科学计算可视化方法得到满山红油的虚拟指
纹图谱。
3　虚拟指纹图谱的可视化表达 [3]
3.1　构建原始信息矩阵
满山红药材见表 1，采用水蒸气蒸馏法得到样品
黑龙江中医药·56·
的是两条细条纹。7 号、10 号、11 号、14 号的原
始数据图谱十分接近，但经过主成分分析增强后，
这 4 个图谱的区别均很明显，3 号、6 号的原始数据
图谱很接近，而 3 号的特征指纹图谱在中间有挑粗
条纹，而 6 号的图谱有 4 条粗纹集中在左半边。有
些图谱经过主成分分析变换后更易分辨，如：12 号
的原始数据图谱线条较多，不易分辨，经过主成分
分析将特征放大后得到的图谱只有 3 条粗条纹，极
易分辨。
5　讨　论
将不同产地满山红油化学成分百分含量表征为虚
拟指纹图谱，各产地图谱间的差异明显，15 个图谱
分为两类，2号、5号、13 号图谱分为一类，其它样
品图谱分为一类。
由于特征指纹图谱直观的表征复杂的中药材化学
信息，可以有效地整体辨识中药材质量，可形成一种
药材质量条形码标识方法。
参考文献
[1]　江苏新医学院编．中药大辞典 [M]( 下册 )．上海：上海科学技
术出版社，1986：329-335．
[2]　国家中医药管理局《中华本草》编委会．《中华本草》精选本[M].
上海：上海科学技术出版社：1431-1434．
[3]　余杰，吴永江，程翼宇，等．一种基于分析数据可视化技术的
中药材质量分析与评价新方法 [J]．中国中药杂志，2002，27
(2)：97-100
（2012-03-14　收稿）
图 2　不同产地满山红油化学成分特征指纹
图谱的可视化表征结果
数据点变换到 [0,1] 的超立方体内。
3.3　虚拟指纹图谱的获取
对归一化后的数据矩阵的每一个行向量绘制二维
灰度图，最终获取特征指纹图谱。
3.4　算法实现
采用 MATLAB 7.0 自编程序完成。
4 虚拟指纹图谱可视化的结果
直接对原始信息矩阵每一个行向量绘制二维灰度
图，得到可视化表征结果，见图 1。
图 1　不同产地满山红油化学成分原始数据的可视化表征结果
图 1按顺序分别代表 1-15 号样品的可视化表征
结果，从图中看出， 2 号、5 号、13 号样品的可视
化结果较接近，7号、10号、11号、14号图像较接近，
其他图像线条较多，难以分辨。
根据科学可视化原理对矩阵进行主成分分析降
维，并将数据进行空间投影变换。对处理过的数据进
行标准归一化，使所有数据点变换到 [0,1] 的超立方
体内。对归一化后的数据矩阵的每一个行向量绘制二
维灰度图，建立特征指纹图谱，结果见图 2。
由图 2 可知，经过主成分分析和空间投影变换
后的样品间的各种差异在主成分方向上的投影被增
强，与原始数据的可视化表征比较，图谱间的差异
更为凸显，如：2 号、5 号、13 号的原始数据可视
化图谱几乎完全一样、无法区分，经过主成分分析
将投影增强后，13 号图谱在中间出现一条粗条纹，
而 2 号图谱在两端有两条粗条纹，5 号图谱在两端