馬聰玉，生 寧，李元元，王 喆，張金蘭

(中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院藥物研究所，北京 100050)

中藥是中華民族千百年醫(yī)藥發(fā)展凝煉的寶貴財富。中藥成分復(fù)雜，使得中藥藥效和作用機制詮釋一直面臨挑戰(zhàn)。系統(tǒng)解析中藥的復(fù)雜成分，深入研究中藥成分的生物學(xué)特點和藥效作用是破解中藥為什么有效、如何起效的關(guān)鍵。

基于分離、富集、純化技術(shù)從藥用植物中提取、分離和純化天然產(chǎn)物，采用紅外光譜、核磁共振譜儀等解析化合物結(jié)構(gòu)，詮釋藥用植物的次生代謝產(chǎn)物，發(fā)現(xiàn)眾多新類型、新骨架、新結(jié)構(gòu)的藥用成分，豐富天然產(chǎn)物結(jié)構(gòu)信息，為中藥復(fù)雜成分的分離與分析奠定了堅實基礎(chǔ)。鑒于中藥復(fù)方/制劑成分復(fù)雜、多樣、微量的特點，經(jīng)典的植物化學(xué)研究方法難以滿足中藥復(fù)方/制劑的快速、高通量、全成分的定性和定量分析需求。隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，探索新分析技術(shù)，建立中藥成分分析新策略，以推動中藥復(fù)雜成分的分析研究。特別是色譜-質(zhì)譜分析技術(shù)和數(shù)據(jù)處理策略的發(fā)展，極大地促進了中藥復(fù)雜成分的快速、高通量定性和準(zhǔn)確定量。

1 色譜-質(zhì)譜聯(lián)用分析技術(shù)

色譜-質(zhì)譜聯(lián)用分析技術(shù)具有快速、高效、高靈敏和選擇性好的特點，可以提供豐富的結(jié)構(gòu)信息，提高復(fù)雜體系中微量成分的識別和鑒定效率，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于中藥成分分析和鑒定。特別是液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)(LC-MS)，其液相色譜部分由高效液相色譜(HPLC)發(fā)展到超高效液相色譜(UPLC)/超高壓液相色譜(UHPLC)，由一維液相色譜(1D-LC)發(fā)展到二維液相色譜(2D-LC)。質(zhì)譜部分多為高分辨質(zhì)譜，如飛行時間質(zhì)譜(TOF)、四極桿-飛行時間質(zhì)譜(Q-TOF)、傅里葉變換離子回旋共振質(zhì)譜(FT-ICR)和軌道離子阱質(zhì)譜(Orbitrap)。超高效液相色譜與高效液相色譜相比，分離效率更高、分析速度更快，與高分辨質(zhì)譜聯(lián)用后，在中藥成分分析和鑒定方面優(yōu)勢明顯。Dong等[1]采用UHPLC-QTOF/MS技術(shù)表征滋補脾陰方中155個成分，在50 min梯度洗脫條件下，各成分分布均勻、分離度好。Li等[2]建立UHPLC-QTOF/MS技術(shù)，在TOF動態(tài)范圍增強(DRE)模式下分析中藥利舒康膠囊的成分，分析過程中若流出物濃度較高達到信號飽和時，TOF會自動切換至低靈敏度模式以測定該成分的精確質(zhì)量數(shù)。他們獲得了未知成分高質(zhì)量的一級和二級高分辨數(shù)據(jù)，鑒定了利舒康膠囊中278個成分，其中9個為新化合物。Xu等[3]建立了UHPLC-Orbitrap-MS法快速分析和鑒定丹紅注射液中117個成分，每個樣本分析時間僅需26 min。與傳統(tǒng)的提取、分離和鑒定技術(shù)相比，超高效/超高壓液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)在中藥成分分析和鑒定數(shù)目、效率與通量上已經(jīng)發(fā)生了質(zhì)的變化。

二維液相色譜因峰容量高(理論峰容量可達10 000)[4]，特別適合復(fù)雜樣本的分析。通過盡量提高第一維和第二維液相色譜之間的正交性，擴大色譜峰分布，從而分析和鑒定更多成分。二維液相色譜有全二維(LC×LC)和多中心切割(multiple heart-cutting, HMC)2種分析模式。隨著超高效/超高壓液相系統(tǒng)的耐壓能力不斷提升，以及精密流速和多通道進樣閥切換自動化技術(shù)的成熟，超高效/超高壓二維液相色譜開始普及，并與高分辨質(zhì)譜聯(lián)用進行中藥成分分析和鑒定。Qu等[5]建立LC×LC-QTOF/MS技術(shù)識別和鑒定了雷公藤多苷片中132個生物堿類和三萜類成分，解決了以往使用一維液相色譜分析時出現(xiàn)的峰重疊、基線干擾、成分鑒定少(約20個)的技術(shù)難題。若將全二維和多中心切割模式聯(lián)合使用，還有助于提高中藥成分鑒定數(shù)目。一般先在全二維模式下進行整體表征，再結(jié)合多中心切割模式有針對性地進行成分鑒定。例如，Qiao等[6]應(yīng)用全二維液相色譜結(jié)合QTOF/MS對中藥葛根黃芩湯進行表征，該方法的峰容量高(1 628)、正交性好(84%)，短時間內(nèi)(42 min)識別了280個成分，鑒定了125個成分；在此基礎(chǔ)上結(jié)合多中心切割分析模式，降低了高含量成分的干擾，補充鑒定了葛根黃芩湯中13個微量成分。Sheng等[7]將全二維和多中心切割分析模式聯(lián)用，全面表征中藥燈盞生脈的成分：先應(yīng)用全二維模式識別和鑒定燈盞生脈中各類成分283個，對于全二維模式難以分離的同分異構(gòu)體，在多中心切割模式下，使用手性色譜柱作為第二維分析柱進行分離，補充鑒定了燈盞生脈中12對同分異構(gòu)體。

氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)(GC-MS)是中藥揮發(fā)油成分分析和鑒定的重要手段，并有NIST和Wiley標(biāo)準(zhǔn)譜庫提供化合物的質(zhì)譜信息，可實現(xiàn)快速、準(zhǔn)確鑒定。氣相色譜由一維(GC)發(fā)展到二維(GC×GC)，峰容量顯著提高，增強了對成分的分離能力。氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)由氣相色譜-四極桿質(zhì)譜聯(lián)用(GC-MS)發(fā)展到氣相色譜-三重四極桿質(zhì)譜聯(lián)用(GC-MS/MS)和氣相色譜-飛行時間質(zhì)譜聯(lián)用(GC-TOF/MS)，提高了質(zhì)譜數(shù)據(jù)的質(zhì)量精度和準(zhǔn)確性，以及檢測靈敏度。Wang等[8]采用GC-MS結(jié)合NIST11數(shù)據(jù)庫對不同產(chǎn)地的白香木提取物和沉香揮發(fā)油進行成分分析和鑒定，實現(xiàn)了不同產(chǎn)地來源藥材的快速判別。Zhao等[9]應(yīng)用GC-TOF/MS技術(shù)鑒定了香肉豆蔻不同部位(果仁部、果皮部、葉部)的59個揮發(fā)性成分，并計算其相對百分含量，為香肉豆蔻的質(zhì)量控制提供了數(shù)據(jù)支持。He等[10]經(jīng)水蒸氣蒸餾得到中藥柴胡疏肝散的揮發(fā)油成分，建立GC×GC-MS分析技術(shù)，詳細的分析參數(shù)優(yōu)化使GC×GC-MS的分離能力極大提高，經(jīng)GC-MS分離后形成的3個色譜峰在GC×GC-MS中被鑒定為6種中藥成分，分離能力的提高幫助研究人員在柴胡疏肝散揮發(fā)油中識別和鑒定了216個萜類和苯酞類成分。

與氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)相適應(yīng)的樣本前處理技術(shù)也在不斷發(fā)展，從普通的樣品直接進樣、頂空進樣等發(fā)展到頂空固相微萃取技術(shù)(HS-SPME)、單滴液液微萃取技術(shù)(SDME)等。這些新型的前處理技術(shù)整合了萃取、富集和進樣步驟，提高了分析效率，也擴展了氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域。如Feng等[11]采用超聲/微波輔助-頂空固相微萃取(UMHE-HS-SPME)技術(shù)結(jié)合GC-MS分析鑒定了白芷中85個揮發(fā)性成分，與傳統(tǒng)的水蒸氣蒸餾法相比，可以提取到更多的白芷揮發(fā)性成分，且只需10 min，整個過程無需有機溶劑。氣相色譜難以分析中藥難揮發(fā)性成分，衍生化反應(yīng)可以解決一部分問題，但受衍生化反應(yīng)效率、反應(yīng)產(chǎn)物穩(wěn)定性等不利因素限制，氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)在難揮發(fā)性成分中的應(yīng)用有限。

色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)是中藥成分分析和鑒定中不可缺少的技術(shù)之一，只有針對中藥成分的結(jié)構(gòu)特點和理化性質(zhì)，選擇合適的分析技術(shù)，才能準(zhǔn)確、高效地實現(xiàn)中藥復(fù)雜成分的分析和鑒定。

2 中藥成分鑒定質(zhì)譜技術(shù)與策略

質(zhì)譜分析技術(shù)在分辨率、準(zhǔn)確性和靈敏度方面不斷提高，特別是多功能雜化質(zhì)譜新技術(shù)為復(fù)雜成分的分析和鑒定提供了多樣的掃描模式和碎裂方式，同時能夠獲得分辨率高、準(zhǔn)確性好、覆蓋度廣的質(zhì)譜數(shù)據(jù)，為成分鑒定提供高質(zhì)量的數(shù)據(jù)支持。但同時，這些多維度數(shù)據(jù)的分析和利用成為新的掣肘問題。因此，針對中藥成分鑒定的質(zhì)譜新技術(shù)和新策略成為研究熱點。

2.1 離子淌度質(zhì)譜技術(shù)

離子淌度質(zhì)譜(IM-MS)是離子淌度光譜與質(zhì)譜聯(lián)用的一種技術(shù)。離子淌度依據(jù)化合物的碰撞截面(collision cross section, CCS)進行分離，能夠識別形狀與大小相似的組分，特別適合同分異構(gòu)體、結(jié)構(gòu)類似成分的分析。色譜分離后聯(lián)用離子淌度，能夠極大地提高對成分的分析和鑒定能力。中藥竹節(jié)參中多為結(jié)構(gòu)相似的人參皂苷成分，多糖基、分子質(zhì)量大，色譜分離困難，Cheng等[12]應(yīng)用UHPLC-QTOF/MS技術(shù)鑒定了竹節(jié)參中53個皂苷成分。為了更全面表征竹節(jié)參活性成分，Zhang等[13]在UHPLC-QTOF/MS的基礎(chǔ)上聯(lián)用離子淌度(UHPLC/IM-QTOF/MS)，獲得了化合物的保留時間、CCS值、一級質(zhì)譜和二級質(zhì)譜的四維數(shù)據(jù)，結(jié)果表明，竹節(jié)參中眾多皂苷成分含有5個以上的同分異構(gòu)體，即使是UHPLC也很難分離，而離子淌度則提高了對這類皂苷成分的分離能力，共識別和鑒定了178個皂苷成分，其中75個未在竹節(jié)參中報道過，充分展示了其在中藥同分異構(gòu)成分分析和鑒定方面的能力。UHPLC/IM-QTOF/MS還被應(yīng)用于中藥血栓通膠囊的成分鑒定[14]，所鑒定的中藥成分數(shù)目較UHPLC-Q/Orbitrap-MS提高了4倍(從52個到230個)，解決了血栓通膠囊成分表征不充分的問題。隨著國內(nèi)外研究人員對IM-MS的深入研究以及更多聯(lián)用技術(shù)的發(fā)展，其在中藥成分分析和鑒定中的應(yīng)用也會越來越多。

2.2 質(zhì)譜采集參數(shù)的設(shè)置

中藥成分的識別和鑒定依賴于高質(zhì)量的質(zhì)譜數(shù)據(jù)。高分辨質(zhì)譜，如飛行時間質(zhì)譜(TOF)、四極桿-飛行時間質(zhì)譜(Q-TOF)、傅里葉變換離子回旋共振質(zhì)譜(FT-ICR)和靜電場軌道離子阱質(zhì)譜(Orbitrap)是主流儀器，在中藥成分的識別和鑒定中各具優(yōu)勢。除儀器軟硬件差異外，使用過程中的采集速率、分辨率、前體離子質(zhì)量窗口、碎裂電壓和碰撞能量等參數(shù)的設(shè)置也會直接影響質(zhì)譜數(shù)據(jù)，進而影響中藥成分的識別和鑒定[15]。

采集速率用以表示質(zhì)譜儀單位時間內(nèi)采集譜圖的數(shù)量，中藥未知成分鑒定需要選擇非靶向模式，因此，盡可能多地采集譜圖從而獲得完整的質(zhì)譜信息對于成分鑒定至關(guān)重要。飛行時間質(zhì)譜是采集速率最快的質(zhì)譜儀，與超高效液相色譜聯(lián)用后，適合發(fā)現(xiàn)復(fù)雜體系中的中藥成分。一般QTOF每秒可獲得2～100張高分辨全掃描譜圖，基本滿足中藥成分的分析需要，但TOF技術(shù)自身無法提供二級質(zhì)譜信息，難以實現(xiàn)中藥成分的準(zhǔn)確鑒定，因此常與四極桿質(zhì)譜聯(lián)用，即Q-TOF，它可同時提供高分辨的一級和二級質(zhì)譜數(shù)據(jù)。Wei等[16]采用UPLC-Q-TOF/MS在正、負離子模式下，識別和鑒定了化濕敗毒方的217個中藥成分，該方法在20 min內(nèi)即可完成化濕敗毒方主要成分的質(zhì)譜數(shù)據(jù)采集，充分體現(xiàn)了TOF快速定性的優(yōu)勢。對于TOF這類質(zhì)量分析器來說，儀器采集速率基本不影響分辨率，但會影響靈敏度。因此，一些大型儀器制造商致力于設(shè)計和改進TOF的硬件或軟件配置，使其在具有高采集速率時兼具高靈敏度和寬動態(tài)范圍。例如，Waters推出的Xevo G2-S QTOF在離子源處使用專利的堆疊環(huán)組件進行離子聚焦和導(dǎo)向，顯著提高了離子傳輸效率，使質(zhì)譜儀靈敏度提高25倍以上；Agilent推出的6550 QTOF能夠基于預(yù)先設(shè)定的母離子列表進行MS/MS采集，顯著提高了QTOF的靶向采集能力，適合低豐度中藥成分的靶向鑒定。TOF的劣勢在于不具備串級功能，即使與四極桿聯(lián)用也只能提供二級質(zhì)譜數(shù)據(jù)。因此，當(dāng)需要多級質(zhì)譜數(shù)據(jù)來推斷或確證中藥成分結(jié)構(gòu)時，TOF應(yīng)用有限，必須與其他串級質(zhì)譜聯(lián)用。

高分辨質(zhì)譜儀的分辨率多介于1～25萬(FWHM)。對于中藥成分鑒定，幾萬至十萬的分辨率基本能夠滿足分析要求。近年來，大型儀器制造商也推出了一些超高分辨率的質(zhì)譜儀，如Thermo推出的Orbitrap Fusion質(zhì)譜儀分辨率可達45萬(FWHM)，Bruker的傅里葉變換離子回旋共振質(zhì)譜儀(FT-ICR)分辨率可達到100萬(FWHM)。FT-ICR技術(shù)以其高靈敏度、超高分辨率、超高質(zhì)量精確度以及多級質(zhì)譜功能，在中藥復(fù)雜成分識別和鑒定中具有獨特優(yōu)勢。Liu等[17]建立UHPLC-FT-ICR-MS分析方法，獲得了葛根芩連湯成分的高精度(<2 ppm)多級質(zhì)譜數(shù)據(jù)，可在25 min內(nèi)識別和鑒定葛根芩連湯中134個成分。 Zhang等[18]應(yīng)用FT-ICR分析并總結(jié)萜酸、有機酸、黃酮、倍半萜、香豆素和蒽醌6類中藥成分的質(zhì)譜裂解規(guī)律，實現(xiàn)了茵陳五苓散中138個成分的鑒定。靜電場軌道離子阱質(zhì)譜同樣具有高分辨率和高質(zhì)量精度的優(yōu)勢，尤其以Thermo發(fā)布的四極桿-靜電場軌道阱雜交質(zhì)譜(Q Exactive)系列為代表的質(zhì)譜儀，能夠通過源內(nèi)捕獲實現(xiàn)更高的離子傳輸速率和離子去溶劑化，兼具高靈敏度。例如，Liu等[19]建立UHPLC-Q-Exactive-Orbitrap-MS分析技術(shù)，只需進樣2 μL，即可從中藥清肺排毒方中識別和鑒定405個成分。值得一提的是，盡管硬件的設(shè)計與改進使質(zhì)譜儀逐漸兼具高分辨率和高靈敏度，但FT-ICR和Orbitrap的分辨率與采集速度會相互牽制。例如，Thermo的Q Exactive HF質(zhì)譜儀在分辨率達到24萬時，采集速度會降至每秒1.5個譜圖。因此，實驗過程中儀器參數(shù)的合理設(shè)置至關(guān)重要。

前體離子質(zhì)量窗口設(shè)置的寬窄關(guān)系到數(shù)據(jù)采集的靈敏度和選擇性，較窄的質(zhì)量窗口能夠提高分辨率和選擇性，但會過濾掉大部分前體離子，可能造成信息丟失。因此，選擇較寬的前體離子質(zhì)量窗口(1～3 u)更適合中藥成分分析和鑒定。碎裂電壓和碰撞能量的選擇會直接影響二級質(zhì)譜的碎片信息，設(shè)置多個碰撞能量碎裂[20]，獲得分析對象在各碰撞能量下的碎片信息，并與其質(zhì)譜數(shù)據(jù)庫匹配，有助于盡可能多地鑒定中藥成分。另外，目前許多質(zhì)譜儀支持快速正負極性切換，中藥成分結(jié)構(gòu)和性質(zhì)差異較大，電荷分布和電離特點不同，應(yīng)用正負極性快速切換掃描模式可以獲得未知成分高質(zhì)量的質(zhì)譜數(shù)據(jù)和碎裂信息，提高中藥成分的鑒定效率和覆蓋度[21]。

2.3 質(zhì)譜采集模式

全掃描模式(full scan)是質(zhì)譜儀最常用、最簡單的一級質(zhì)譜數(shù)據(jù)采集模式，能夠獲得準(zhǔn)分子離子和分子質(zhì)量信息。二級質(zhì)譜數(shù)據(jù)的獲得通常需要選擇采集模式，不同儀器制造商的高分辨質(zhì)譜儀具有各自不同的專利技術(shù)。目前，高分辨質(zhì)譜的二級質(zhì)譜數(shù)據(jù)采集模式主要包括數(shù)據(jù)依賴掃描模式(data-dependent acquisition, DDA)和數(shù)據(jù)非依賴掃描模式(data-independent acquisition, DIA)。在DDA過程中，質(zhì)譜儀先進行全掃描，隨后選擇滿足一定條件的前體離子觸發(fā)二級碎裂，選擇原則包括豐度、電荷、動態(tài)排除和背景扣除等。DDA模式通過預(yù)篩選前體離子減少了干擾離子的存在，可以獲得碎片離子的高質(zhì)量數(shù)據(jù)，也是目前最常用的采集模式。Wang等[22]在HPLC-QTOF/MS的DDA模式下，采集牛黃上清丸中未知成分的碎片信息，鑒定了190個成分。但DDA作為一種有選擇的采集方式覆蓋率低，一般來說，強度較高的離子更容易被選擇成為目標(biāo)離子進行二級質(zhì)譜信息獲取，因此當(dāng)一些關(guān)鍵成分的有價值離子不滿足篩選條件或與很多強度較高的離子共流出時有丟失風(fēng)險。這意味著中藥中很多微量成分往往難以獲得高質(zhì)量的碎片離子信息，難以被鑒定。

DIA模式不預(yù)先篩選母離子，理論上能夠全面地獲取所有離子的碎片信息。已開發(fā)出一些DIA的策略，比如全信息串聯(lián)質(zhì)譜(MSE)技術(shù)(由Waters公司開發(fā))和SWATH技術(shù)(由AB SCIEX公司與蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院合作開發(fā))。Qi等[23]應(yīng)用UHPLC結(jié)合Waters Q-TOF SYNAPT G2質(zhì)譜儀具有的MSE采集模式，對烏頭湯中的生物堿、三萜皂苷、黃酮等74個成分進行鑒定。MSE模式還被用于四君子湯中66個成分的鑒定[24]。以上2個研究借助MSE模式具有的線性升高碰撞能量的方式，使中藥成分在最佳的碰撞能下實現(xiàn)碎裂，獲得了未知成分高分辨率的一級質(zhì)譜和碎片離子信息，提高了鑒定準(zhǔn)確度。DIA采集數(shù)據(jù)相對全面，但數(shù)據(jù)量大、譜圖復(fù)雜、數(shù)據(jù)解卷積困難，即使是采用母離子分段傳輸(25 u)的SWATH技術(shù)，也只是在一定程度上緩解了后期數(shù)據(jù)處理的壓力，并且與DDA具備的大量成熟的分析工具相比，DIA數(shù)據(jù)處理軟件還處于發(fā)展階段。目前，MS-DIAL軟件能夠支持小分子化合物的識別與鑒定，而OpenSWATH、DIANA、pSMART和DIA-Umpire等DIA軟件還只適用于蛋白質(zhì)組學(xué)平臺。

就中藥復(fù)雜成分的分析和鑒定而言，DDA與DIA模式各有利弊，兩者結(jié)合取得了較好的效果。Ma等[25]結(jié)合QTOF/MS的MSE采集模式和QTrap/MS的DDA采集模式，從中藥保元湯中鑒定了236個成分：先利用UPLC-QTOF/MS的MSE模式全面采集保元湯的成分信息，鑒定了相對含量較高的成分；再利用UPLC-QTrap/MS的多種DDA采集模式，例如預(yù)測離子對掃描模式(pMRM)、多離子檢測-增強子離子掃描模式(MIM-EPI)識別和鑒定保元湯中的微量成分。兩種采集模式的結(jié)合既發(fā)揮了全面鑒定的優(yōu)勢，提高鑒定覆蓋度；又使結(jié)構(gòu)鑒定困難的微量成分得以表征，提高了對未知中藥成分的鑒定深度。另有蛋白質(zhì)組學(xué)實驗結(jié)果表明[26]，DIA模式與離子淌度聯(lián)用可以有效降低肽譜復(fù)雜性、提高檢測靈敏度和深度。因此，DIA模式與離子淌度聯(lián)用將有力地推動中藥復(fù)雜成分的解析。

2.4 質(zhì)譜數(shù)據(jù)處理策略

質(zhì)譜數(shù)據(jù)蘊含著豐富的結(jié)構(gòu)信息，通過對化合物結(jié)構(gòu)相關(guān)規(guī)律的總結(jié)，建立數(shù)據(jù)庫，應(yīng)用于中藥成分鑒定，已被證明行之有效，克服了標(biāo)準(zhǔn)品缺乏、數(shù)據(jù)庫標(biāo)準(zhǔn)圖譜有限對中藥成分分析和鑒定的掣肘瓶頸。研究者們探索和總結(jié)化合物的質(zhì)譜裂解規(guī)律，整合多種數(shù)據(jù)處理與分析方式，形成了多種商業(yè)化的質(zhì)譜數(shù)據(jù)處理策略。

常用的質(zhì)譜數(shù)據(jù)處理策略有：背景扣除(BS)、質(zhì)量虧損過濾(MDF)、子離子過濾(PIL)、中性丟失過濾(NLF)和主成分分析(PCA)等。Qiao等[27]結(jié)合多種中性丟失/前體離子掃描和主成分分析策略識別姜黃中姜黃素類成分：通過中性丟失/前體離子掃描挖掘了大量潛在的姜黃素類成分；主成分分析則對具有不同質(zhì)譜碎片特征的未知姜黃素類成分進行歸類，方便未知成分結(jié)構(gòu)的推斷，最終鑒定了864個姜黃素類成分。整合多種質(zhì)譜數(shù)據(jù)的鑒定模式能夠充分挖掘同類未知成分，具有全面、系統(tǒng)的優(yōu)勢。不足之處在于，識別的大量質(zhì)譜數(shù)據(jù)需要逐一分析用于鑒定，速度較慢。因此，上述質(zhì)譜數(shù)據(jù)處理策略與化學(xué)信息學(xué)和計算科學(xué)相結(jié)合，誕生了一些具有更好選擇性和高效性的中藥復(fù)雜成分數(shù)據(jù)處理策略，包括：基于模板化合物的質(zhì)譜樹狀圖相似度過濾技術(shù)(mass spectral tree similarity filter technique, MTSF)[26-27]、基于碎片指紋特征從頭鑒定未知化合物的“碎片樹”(fragmentation trees, FTs)策略[28]、基于二級碎片相似度評分的分子網(wǎng)絡(luò)(molecular networking, MN)[29-30]和基于分子描述符(molecular descriptor)的化合物預(yù)測策略[31]。

質(zhì)譜樹狀圖相似度過濾技術(shù)(MTSF)以化合物的一級高分辨質(zhì)譜數(shù)據(jù)為“樹干”，多級質(zhì)譜數(shù)據(jù)為“分支”，計算未知化合物與模板(已知)化合物的相似度。Wang等[28]將MTSF技術(shù)用于發(fā)現(xiàn)和鑒定中藥小續(xù)命湯的成分。質(zhì)譜識別了小續(xù)命湯中3 362個潛在化合物，逐一鑒定的速度慢、難度大。通過計算3 362個潛在化合物與小續(xù)命湯14個模板化合物的相似度，保留了377個相關(guān)成分，排除了接近90%的干擾信息，極大地降低了未知成分的鑒定難度，最終小續(xù)命湯中68個成分得到鑒定。Zhang等[29]應(yīng)用MTSF技術(shù)，以金銀花中的已知綠原酸類成分為模板，鑒定了相關(guān)的18個大類的115個綠原酸類成分，首次全面系統(tǒng)地識別和鑒定了金銀花中的綠原酸類成分。碎片樹(FTs)策略通過拼合碎片離子合理地重建母離子結(jié)構(gòu)，自下而上地表征未知成分結(jié)構(gòu)。基于碎片樹策略設(shè)計的代表性化合物鑒定軟件為SIRIUS，目前已更新至4.0版本(SIRIUS 4)[30]，能夠廣泛地對藥物、天然產(chǎn)物、代謝物等小分子化合物進行結(jié)構(gòu)預(yù)測。全球自然產(chǎn)品社交分子網(wǎng)絡(luò)(GNPS)平臺基于二級碎片相似度建立分子網(wǎng)絡(luò)(MN)，挖掘未知成分，自2014年建立以來，頗受關(guān)注。Wang等[32]借助GNPS平臺識別和鑒定中藥平消膠囊中黃酮、生物堿、有機酸等成分，構(gòu)建了平消膠囊中潛在的511個成分的156個分子網(wǎng)絡(luò)。分子網(wǎng)絡(luò)不僅實現(xiàn)了未知成分的歸類，還能計算具有相關(guān)性的2個成分的精確質(zhì)量數(shù)差值，并可對比碎片離子。結(jié)合碎片離子提供的結(jié)構(gòu)信息，平消膠囊中89個成分得到鑒定，分子網(wǎng)絡(luò)有效地提高了未知成分的鑒定效率。通過軟件計算已知成分的分子描述符構(gòu)建QSRA模型，也可用于預(yù)測未知成分的結(jié)構(gòu)，且當(dāng)使用同分異構(gòu)體建立QSRA模型，并與同分異構(gòu)體的色譜保留時間結(jié)合后，還能夠區(qū)分未知的同分異構(gòu)體。Wu等[33]利用17個人參皂苷成分的6個分子描述符建立QSRA模型，通過保留時間預(yù)測了生脈注射液中46個人參皂苷成分，并有效地區(qū)分了其中的同分異構(gòu)體。

總體來看，上述新策略部分解決了傳統(tǒng)鑒定過程中存在的標(biāo)準(zhǔn)品有限、工作量大、數(shù)據(jù)庫更新不及時等難題，但其鑒定結(jié)果的準(zhǔn)確性仍有待提高。

3 結(jié)語與展望

現(xiàn)代分析測試技術(shù)的蓬勃發(fā)展以及研究策略的不斷涌現(xiàn)，為突破中藥物質(zhì)基礎(chǔ)和作用機制研究的瓶頸提供了強有力的技術(shù)支撐。多維色譜分析、離子淌度質(zhì)譜和質(zhì)譜成像等新興技術(shù)為中藥研究提供了廣闊的探索空間，不拘一格的研究手段、思路和方案將形成更加科學(xué)、可行、有效的中藥研究體系。