[发明专利]基于UPLC‑QTOF的植物差异性代谢物快速筛选方法

权利要求书

1.一种基于UPLC-QTOF的植物差异性代谢物快速筛选方法，分析同一物种不同来源的至少两个样本，其特征在于，包括以下步骤：

时间漂移校正：每一个样本分别得到一个该样本所有色谱峰的高精度质谱表征，选择一个样本作为参比，利用动态规划算法进行其它样本相对参比的时间漂移校正，即对于其它样本的每一个色谱峰，都根据其保留时间和质谱精度与参比相比较进行校正，时间漂移的阈值设定为2min，质谱精度误差设定100ppm，使得不同样本中对应于同一个物质的色谱峰保留时间较为接近，接着使用自适应网络链接算法对不同样本间对应于同一个物质的色谱峰进行注册，最终使得不同样本中属于同一个物质的色谱峰对齐；

使用自适应网络链接算法对不同样本间对应于同一个物质的色谱峰进行注册的具体步骤如下：

寻找侯选峰：选择一个当前色谱峰，将其他样本中与选择的当前色谱峰不在同一个链接线上，且距离最近的色谱峰定义为侯选峰；

链接两个峰：若其他样本中与侯选峰不在同一个链接线上，且距离最近的色谱峰是当前色谱峰，则链接两个峰，即将当前色谱峰和侯选峰可视作不同样本中对应于同一个物质的色谱峰；若其他样本中与侯选峰不在同一个链接线上，且距离最近的色谱峰不是当前色谱峰，则不链接两个峰；链接的过程引入一个约束，即一个样本不能出现两个色谱峰对应同一个物质，且属于同一个物质的质谱精度误差为100ppm；

重复操作：重复寻找侯选峰至链接两个峰步骤，直到链接线无法更新时，停止重复；

方差分析建模：接着利用方差分析分析所有样本中属于同一个物质的色谱峰，筛选不同样本之间具有差异性的指标，利用PLS-DA模型计算各自在建模过程中的VIP值，最终选择VIP大于1，且置信水平小于0.05的变量作为潜在的能够表征样本间差异的差异性代谢物。

2.根据权利要求1所述的基于UPLC-QTOF的植物差异性代谢物快速筛选方法，其特征在于，还包括以下步骤：

获得低分辨质谱数据：将UPLC-QTOF中得到的高分辨质谱数据转化为低分辨质谱数据；即每一个样本获得一个Time×m/z的色谱信号矩阵，一个m/z下收集一个色谱信号；

一个m/z下色谱信号中基线的校正：将一个m/z色谱信号中的局部极小值设定为该m/z色谱信号的初始背景噪声的极小值，使用迭代优化算法剔除该初始背景噪声中属于色谱信号中色谱峰的部分，得到该色谱信号真正的背景噪声的极小值，根据该色谱信号真正的背景噪声的极小值在色谱信号中的原始位置，利用线性插值估算出基线漂移，扣除基线漂移后，获得一个m/z下基线校正后色谱信号；

每个样本中所有m/z下色谱信号基线校正：将每一个m/z下的色谱信号都做上述一个m/z色谱信号中基线的校正的处理，得到基线校正后的m/z色谱信号；

色谱信号中有效色谱峰的提取：使用不同尺度高斯平滑卷积运算进行色谱信号平滑，提取每一次平滑后色谱信号中所有的局部极大值，且将所有的局部极大值的位置标记，通过脊线寻优的方法，分别获得每个色谱峰在色谱信号中的原始位置，接着使用色谱信号中非色谱峰部分的仪器噪声波动，计算出仪器噪声水平，剔除色谱信号与仪器噪声之比小于3的色谱峰，剩下的色谱峰为能够准确定量的有效色谱峰，即完成色谱信号中有效色谱峰的提取；

一个色谱峰的高精度质谱表征：根据一个有效色谱峰所位于的低分辨色谱信号的m/z值，查找高分辨率质谱信号中在该m/z±0.5Da范围内的最大的离子，并使用该离子的高精度质谱值标记该有效色谱峰，从而获得一个色谱峰的高精度质谱值；

所有色谱峰的高精度质谱表征：将每一个有效色谱峰均使用上述一个色谱峰的高精度质谱表征的方法处理，最终得到所有色谱峰的高精度质谱表征。