高分辨質(zhì)譜技術(shù)在中藥分析中的研究進(jìn)展

周 熙，羅輝泰，賴曉娜，黃 芳，吳惠勤

（廣東省科學(xué)院測試分析研究所（中國廣州分析測試中心），廣東省化學(xué)測量與應(yīng)急檢測技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東省中藥質(zhì)量安全工程技術(shù)研究中心，廣東 廣州 510070）

中藥分析是中藥藥理藥效研究的基礎(chǔ)，是中藥質(zhì)量控制的保障，在支撐中藥研發(fā)、質(zhì)量控制、臨床監(jiān)測等過程中發(fā)揮著日益重要的作用。然而，中藥成分復(fù)雜，所含化學(xué)成分眾多，且大多數(shù)成分未知。同時(shí)中藥存在多成分、多靶點(diǎn)、多途徑的作用機(jī)制［1］。如何快速、高效地闡明中藥藥效物質(zhì)基礎(chǔ)及作用機(jī)制是中藥研究的難題［2］。中藥材成分的復(fù)雜性及其動(dòng)態(tài)變化性使得中藥質(zhì)量控制成為中藥研究的難點(diǎn)。中藥產(chǎn)地眾多，多種藥材具有一藥多源的現(xiàn)象，且不同炮制方法的化學(xué)成分差異顯著［3］。如何通過中藥整體化學(xué)成分的差異，尋找控制中藥質(zhì)量的標(biāo)志化學(xué)成分是中藥質(zhì)量研究的關(guān)鍵。

近年來，隨著高分辨質(zhì)譜技術(shù)的發(fā)展，其靈敏度與分辨率均得到極大的提升。如新型的靜電場軌道阱（Orbitrap）質(zhì)譜的分辨率可達(dá)105，傅里葉變換離子回旋共振質(zhì)譜（FT-ICR-MS）的分辨率可達(dá)106，極大地提高了化合物的定性分析能力。在靈敏度方面，新型的四極桿-飛行時(shí)間質(zhì)譜（Q-TOF MS）與Orbitrap能與三重四極桿質(zhì)譜相匹配，使得利用高分辨質(zhì)譜對痕量成分進(jìn)行定量分析成為可能。同時(shí)，高分辨質(zhì)譜具有全掃描、高通量、非靶向的分析特點(diǎn)，通過與液相色譜分離系統(tǒng)相結(jié)合，其在中藥復(fù)雜體系分析領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛。本文從中藥化學(xué)成分鑒定、中藥代謝、中藥植物代謝組學(xué)以及中藥有害化學(xué)成分檢測4個(gè)方面，對高分辨質(zhì)譜技術(shù)在中藥分析領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)行了綜述。

1 高分辨質(zhì)譜技術(shù)的研究進(jìn)展

目前，常見的高分辨質(zhì)譜技術(shù)包括Q-TOF MS、靜電場軌道阱質(zhì)譜（Orbitrap-MS）、FT-ICRMS等。其中，Q-TOF MS、Orbitrap-MS和FT-ICR-MS較多地應(yīng)用于中藥分析領(lǐng)域。同時(shí)，通過與離子淌度（IM）分離相結(jié)合，可顯著提高中藥化學(xué)成分分析的效率。

1.1 Q-TOF MS在中藥分析中的應(yīng)用

Q-TOF MS是一種最常見、普及最廣的高分辨質(zhì)譜，早在1955年就被商品化并廣泛應(yīng)用，尤其是基質(zhì)輔助激光解吸離子化技術(shù)（MALDI）和電噴霧電離技術(shù)（ESI）的出現(xiàn)使得飛行時(shí)間質(zhì)譜儀快速發(fā)展［4］。Q-TOF MS通過離子在電場中的飛行時(shí)間差異對不同質(zhì)荷比的離子進(jìn)行分離檢測。相對于其它高分辨質(zhì)譜，Q-TOF MS的分辨率較低，目前大部分分辨率在1×104~5×104，可滿足中藥小分子化合物的分析。Q-TOF MS是采集速率最快的質(zhì)譜儀，可達(dá)每秒100張高分辨全掃描譜圖。將Q-TOF MS與超高效液相色譜聯(lián)用，并與四極桿質(zhì)譜進(jìn)行串聯(lián)分析，能夠獲得低豐度化學(xué)成分的二級質(zhì)譜圖，適合于中藥復(fù)雜體系成分分析。目前已用于甘草［5］、刺梨［6］、地黃［7］、蒼術(shù)［8］、當(dāng)歸［9］、沉香［10］、桃仁［11］、藿香［12］、廣佛手［13］、火炭母［14］等多種中藥材以及四妙丸［15］、桃紅四物湯［16］、酸棗仁顆粒［17］等中藥復(fù)方化學(xué)成分及其代謝產(chǎn)物分析。

然而Q-TOF MS不具備多級質(zhì)譜功能，即使與四極桿質(zhì)譜聯(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(shí)，必須與其他串級質(zhì)譜聯(lián)用。同時(shí)，Q-TOF MS的飛行管真空腔體積較大，質(zhì)量穩(wěn)定性較差，多數(shù)儀器需要實(shí)時(shí)校正。

1.2 Orbitrap-MS在中藥分析中的應(yīng)用

Orbitrap-MS是一種新型的高分辨質(zhì)譜，在2005年首次以商品化形式出現(xiàn)［18］。相對于Q-TOF MS，其具有更高的靈敏度與分辨率。同時(shí)，由于其真空腔體積較小，能夠獲得相較于其它高分辨質(zhì)譜更高的質(zhì)量穩(wěn)定性。隨著技術(shù)的發(fā)展，新一代Orbitrap Exploris在分辨率、靈敏度以及穩(wěn)定性方面得到了極大的提升，超高的分辨率（4．8×105，m/z200）加速了其在蛋白、代謝物、RNA等領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)展。同時(shí)，由于具有較高的靈敏度與穩(wěn)定性，Orbitrap-MS在中藥分析的應(yīng)用越來越多，包括化學(xué)成分分析［19-22］、農(nóng)藥殘留［23］、真菌毒素［24］以及非法添加［25］的高通量篩查等多個(gè)領(lǐng)域。

但是，Orbitrap-MS采集速率較Q-TOF MS低，且其分辨率與掃描速率相互影響，在高的掃描速率下，分辨率顯著下降。在傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)依賴性掃描模式（DDA）下難以獲得中藥中低豐度化學(xué)成分的二級譜圖。

1.3 FT-ICR-MS在中藥分析中的應(yīng)用

FT-ICR-MS技術(shù)是集超高分辨率、超高質(zhì)量精度和高靈敏度等優(yōu)勢于一體的質(zhì)譜分析技術(shù)，是理論上能夠達(dá)到最高分辨率的高分辨質(zhì)譜（＞2×106）。自1974年Comisarow和Marshall發(fā)明第一臺FTICR-MS儀器以來［26］，已廣泛應(yīng)用于蛋白質(zhì)組學(xué)、生物醫(yī)藥、石油組學(xué)、環(huán)境科學(xué)等眾多領(lǐng)域［27-29］。近年來，其在中藥化學(xué)成分定性方面的研究也逐漸被報(bào)道。Zhang等［30］利用UPLC-FT-ICR-MS技術(shù)鑒定了茵陳五苓散中萜類、有機(jī)酸、黃酮、倍半萜、香豆素以及蒽醌類等共138個(gè)化學(xué)成分，為茵陳五苓散的藥效物質(zhì)基礎(chǔ)以及質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)研究提供了數(shù)據(jù)支持。同時(shí)，F(xiàn)T-ICR-MS具備的超高分辨率與靈敏度，使得其無需色譜分離即可實(shí)現(xiàn)中藥復(fù)雜體系中大多數(shù)化合物的定性分析。Park等［31］運(yùn)用FTICR-MS對人參提取物中的天然化合物進(jìn)行分析，確定了包括33個(gè)人參皂苷在內(nèi)的123種人參化合物的分子式。

FT-ICR-MS的超高分辨率和質(zhì)量精度，能夠給出化合物準(zhǔn)確的元素組成，使其在定性分析中具有巨大的潛力和優(yōu)勢，是中藥分析的強(qiáng)大工具。但是，高昂的價(jià)格以及儀器操作與數(shù)據(jù)處理的專業(yè)要求限制了FT-ICR-MS的推廣應(yīng)用。如何改進(jìn)技術(shù)，降低成本以及提高其可操作性是FT-ICR-MS面臨的重大挑戰(zhàn)。

1.4 IM-MS

IM-MS是一種結(jié)合離子淌度分離與質(zhì)譜分析的新型二維質(zhì)譜，離子化后的氣相離子在電場與緩沖氣體的相互作用下實(shí)現(xiàn)分離。不同的離子形狀、大小以及所帶電荷導(dǎo)致其具有不同的遷移速率［32］。與常規(guī)質(zhì)譜相比，IM-MS提供了多一維度的分離，具有更高的分離性能與效率。尤其對于色譜不易分離的化合物（如同分異構(gòu)體），具有極大的分離優(yōu)勢［33］。通過與高分辨質(zhì)譜結(jié)合，在中藥物質(zhì)基礎(chǔ)研究方面有著顯著的優(yōu)勢。Li等［34］利用IM串聯(lián)Q-TOF MS對黃連與延胡索中的化合物進(jìn)行檢測，通過分析碰撞截面積（CCS）與m/z的相關(guān)關(guān)系，結(jié)合質(zhì)量虧損過濾技術(shù)，分別從味連、云連、雅連及延胡索中鑒定出96、102、73和57種異喹啉生物堿。

IM-MS是一種新型的質(zhì)譜分析技術(shù)，其特征參數(shù)CCS值是化合物離子的固有性質(zhì)，在化合物定性方面具有顯著優(yōu)勢。如朱正江課題組通過建立人體血清中化合物的CCS值數(shù)據(jù)庫［35］，實(shí)現(xiàn)了人體血清代謝物的快速鑒定，開發(fā)了基于IM-MS的代謝組學(xué)分析方法。但中藥化學(xué)成分的CCS數(shù)據(jù)庫還處于空白，構(gòu)建中藥化學(xué)成分CCS數(shù)據(jù)庫對于中藥分析研究具有重要意義。

2 高分辨質(zhì)譜在中藥化學(xué)成分鑒定中的應(yīng)用

中藥體系復(fù)雜，化合物種類多，系統(tǒng)地鑒定中藥化學(xué)成分是研究中藥藥效物質(zhì)基礎(chǔ)以及中藥質(zhì)量控制的關(guān)鍵。高分辨質(zhì)譜可通過化合物的一級精確質(zhì)量數(shù)、二級碎片、保留時(shí)間等數(shù)據(jù)信息，結(jié)合來自文獻(xiàn)或標(biāo)準(zhǔn)品的數(shù)據(jù)以及化合物的生物來源等信息快速鑒定中藥化學(xué)成分。然而，高分辨質(zhì)譜數(shù)據(jù)通常包含海量復(fù)雜的信息，如何高效、快速地進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘及處理是中藥成分鑒定的難點(diǎn)。目前，多種新型數(shù)據(jù)采集及處理方式的開發(fā)極大地推動(dòng)了中藥物質(zhì)基礎(chǔ)的闡明。

2.1 基于特征碎片離子過濾技術(shù)

同類型中藥化學(xué)成分往往具有1個(gè)或多個(gè)母核結(jié)構(gòu)，其二級質(zhì)譜具有某個(gè)或某幾個(gè)特征的二級碎片。通過提取該特征二級碎片，結(jié)合化合物的質(zhì)譜裂解規(guī)律，可實(shí)現(xiàn)該類化合物的快速識別。該方法是快速識別中藥化學(xué)成分最常見的方法之一，極大提高了中藥化學(xué)成分鑒定的效率［36-39］。Qiao等［36］通過黃酮的結(jié)構(gòu)特征，利用UPLC-Orbitrap-MS/MS確定了黃酮碳苷、苯乙醇苷、黃酮苷元、黃酮氧苷、黃烷酮等不同類型黃酮類化合物的特征碎片，進(jìn)而在黃芩提取物中鑒定了132個(gè)化合物，其中59個(gè)化合物為首次從黃芩中報(bào)道。

2.2 前體離子靶向定性分析

由于中藥化學(xué)成分眾多，基于數(shù)據(jù)依賴性的質(zhì)譜掃描方式無法獲得所有化合物的二級譜圖。在中藥化合物定性分析時(shí)常會(huì)忽略一些含量較低的化合物。同一類型中藥化學(xué)成分具有一定的分子式特征，如元素組成特征、不飽和度特征、分子量范圍等。通過高分辨質(zhì)譜技術(shù)的分子式特征篩查，尋找潛在目標(biāo)物前體離子，結(jié)合靶向二級質(zhì)譜掃描可對化合物結(jié)構(gòu)進(jìn)行推測。同時(shí)，中藥中眾多次級代謝產(chǎn)物是初級代謝產(chǎn)物在體內(nèi)生物酶的作用下經(jīng)過一系列生物轉(zhuǎn)化過程形成，如羥基化、甲基化、糖基化等。同一類型化合物可通過生源信息進(jìn)行相互關(guān)聯(lián)。根據(jù)化合物反應(yīng)過程，可預(yù)測中藥中某類型化合物可能產(chǎn)生的化合物結(jié)構(gòu)。通過一級掃描的分子式篩查方法，確定潛在目標(biāo)物前體離子，結(jié)合二級譜圖與預(yù)測的化合物結(jié)構(gòu)進(jìn)行關(guān)聯(lián)，得到化合物結(jié)構(gòu)信息。Qing等［40］利用該方法預(yù)測了1 608個(gè)潛在異喹啉類生物堿的分子式，結(jié)合高分辨質(zhì)譜一級掃描方法，確定了640個(gè)目標(biāo)離子，利用二級譜圖最終在博落回中鑒定了204個(gè)異喹啉生物堿。

2.3 質(zhì)量虧損過濾技術(shù)

質(zhì)量虧損（Mass defect）是化合物的精確質(zhì)量數(shù)與其最接近整數(shù)質(zhì)量的差值。根據(jù)結(jié)構(gòu)類似化合物具有特定范圍質(zhì)量虧損的規(guī)律，可對高分辨質(zhì)譜數(shù)據(jù)進(jìn)行質(zhì)量虧損過濾（Mass defect filtering，MDF），實(shí)現(xiàn)對中藥同類型或結(jié)構(gòu)相似化學(xué)成分的快速識別。該方法可有效提高特定結(jié)構(gòu)類型中藥化學(xué)成分的鑒定效率。但常規(guī)的MDF仍有假陽性高、準(zhǔn)確度差的缺點(diǎn)，無法滿足中藥全成分及痕量成分的解析。經(jīng)過多年發(fā)展，MDF已發(fā)展出多重MDF、線性梯度MDF、逐級MDF、多點(diǎn)篩查MDF、珊狀MDF、離散MDF、深度學(xué)習(xí)MDF、Kendrick MDF等多種過濾技術(shù)［41］。如Lai等［42］根據(jù)皂苷的數(shù)目與種類，利用五點(diǎn)篩查法設(shè)置質(zhì)量虧損限值，精確篩選出潛在離子，從三七提取物中鑒定了234種皂苷類化合物。目前基于高分辨質(zhì)譜的MDF技術(shù)已實(shí)現(xiàn)了包括淫羊藿［43］、伊貝母［44］、遠(yuǎn)志［45］、兩面針［46］等多種中藥材化學(xué)成分的定性分析。

2.4 分子網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

分子網(wǎng)絡(luò)（Molecular networking，MN）是近年發(fā)展起來的天然產(chǎn)物可視化鑒定技術(shù)。利用計(jì)算機(jī)算法對高分辨質(zhì)譜采集的二級質(zhì)譜數(shù)據(jù)進(jìn)行相似度計(jì)算，按照相似度大小整合成一張可視化的網(wǎng)絡(luò)圖譜，可快速識別同類型中藥化學(xué)成分。建立MN主要包括：（1）高分辨二級譜圖的采集；（2）利用ProteoWizard軟件將質(zhì)譜數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為．mzXML數(shù)據(jù)文件；（3）將數(shù)據(jù)導(dǎo)入GNPS數(shù)據(jù)庫中，建立MN，結(jié)合Cytoscape軟件使其可視化；（4）結(jié)合GNPS數(shù)據(jù)庫以及已知化合物信息，鑒定化合物。進(jìn)而根據(jù)可視化圖譜的聚類結(jié)果以及未知物的二級質(zhì)譜圖分析已鑒定化合物相關(guān)類似物的化學(xué)結(jié)構(gòu)［47］。目前已用于微生物［48］、真菌［49］、植物［50］等領(lǐng)域的研究。近年來，MN分析方法在中藥分析領(lǐng)域也逐漸有所報(bào)道［51-52］。Wang等［53］采用Orbitrap-MS結(jié)合MN方法開展平消膠囊的化學(xué)成分和代謝物分析，共鑒定出89個(gè)生物堿、類黃酮、有機(jī)酸和酚類化合物，并在大鼠血液中確認(rèn)了15種原型化合物及其相關(guān)代謝產(chǎn)物。

2.5 中藥化合物高分辨質(zhì)譜數(shù)據(jù)庫的發(fā)展

目前，多數(shù)的中藥化學(xué)成分已通過傳統(tǒng)的植物化學(xué)研究方法進(jìn)行分離純化，結(jié)合波譜分析手段進(jìn)行結(jié)構(gòu)確認(rèn)。但是，研究成果多以論文形式發(fā)表，不同課題組在進(jìn)行相關(guān)藥材質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、藥理藥效以及新藥化合物篩選研究時(shí)均需重新分離純化，進(jìn)行相關(guān)物質(zhì)基礎(chǔ)研究。大量的重復(fù)實(shí)驗(yàn)造成研究資源的浪費(fèi)。而利用高分辨質(zhì)譜技術(shù)可建立包含化合物名稱、結(jié)構(gòu)式、保留時(shí)間、一級二級高分辨質(zhì)譜圖等信息的數(shù)據(jù)庫，若采用IM-MS技術(shù)和二極管陣列檢測技術(shù)，還可以記錄化合物的離子淌度與紫外光譜圖等信息。通過對分離純化得到的單體化合物進(jìn)行分析，將相關(guān)信息通過數(shù)據(jù)庫的信息保存，后人進(jìn)行相關(guān)研究時(shí)可僅對樣品進(jìn)行色譜-高分辨質(zhì)譜分析，即可通過數(shù)據(jù)庫檢索或人工識別的方法對相關(guān)化合物進(jìn)行鑒定，極大地提高了中藥物質(zhì)基礎(chǔ)研究的效率。多個(gè)研究機(jī)構(gòu)和質(zhì)譜儀器公司正進(jìn)行相關(guān)研究，如Thermo開發(fā)的OTCML數(shù)據(jù)庫收載了近1 200余種中藥化合物的質(zhì)譜圖，是快速鑒定中藥成分強(qiáng)有力的工具［54］。但多數(shù)數(shù)據(jù)庫中包含的化合物僅限于《中國藥典》中規(guī)定的指標(biāo)性成分，化合物數(shù)量多在1 000多個(gè)范圍內(nèi)，個(gè)別數(shù)據(jù)庫超過2 000個(gè)。相對于中藥所含化學(xué)成分，已有數(shù)據(jù)庫中的化合物僅占極少部分。大多數(shù)課題組自行分離純化的單體化合物信息未添加進(jìn)相關(guān)數(shù)據(jù)庫中。如何整合資源，建立開源、統(tǒng)一、完整的中藥化合物高分辨質(zhì)譜數(shù)據(jù)庫是中藥物質(zhì)基礎(chǔ)研究的重要方向。

3 高分辨質(zhì)譜技術(shù)在中藥代謝方面的應(yīng)用

中藥化學(xué)成分在體內(nèi)的代謝產(chǎn)物鑒別是研究中藥藥效的重要環(huán)節(jié)，不僅能夠更加詳細(xì)地闡明中藥藥效物質(zhì)基礎(chǔ)，同時(shí)，部分代謝產(chǎn)物相對于其原型成分具有更高的藥理活性及成藥性質(zhì)，可為藥物開發(fā)提供更加明確的研發(fā)方向。然而，中藥成分復(fù)雜，在體內(nèi)代謝過程多樣，如何快速、準(zhǔn)確鑒定中藥代謝產(chǎn)物是中藥研究的重要方向。高分辨質(zhì)譜技術(shù)通過準(zhǔn)確的前體離子及二級碎片信息，可為代謝物的結(jié)構(gòu)推斷提供可靠信息。

3.1 基于代謝產(chǎn)物預(yù)測軟件鑒定中藥代謝產(chǎn)物

中藥化學(xué)成分進(jìn)入生物體后在生物酶的作用下發(fā)生Ⅰ相及Ⅱ相代謝，代謝產(chǎn)物預(yù)測軟件基于化合物在生物體內(nèi)的轉(zhuǎn)化規(guī)則預(yù)測結(jié)合中藥體外成分及入血的中藥原型成分，生成其可能的分子式，構(gòu)建代謝產(chǎn)物前體離子列表，結(jié)合靶向的二級質(zhì)譜數(shù)據(jù)，推測代謝產(chǎn)物信息。Wu等［55］基于UHPLC-QTOF MS方法對芪精升白顆粒的體外化學(xué)成分和體內(nèi)代謝物進(jìn)行了研究。通過自建體外化合物數(shù)據(jù)庫，結(jié)合體外樣品和血清樣品分析結(jié)果，完成體外成分和入血原型成分的鑒別。利用Metabolynx代謝物預(yù)測功能，確定可能的代謝產(chǎn)物離子，通過與血清樣品的匹配，結(jié)合中性丟失診斷離子策略，共鑒別出18個(gè)代謝產(chǎn)物。

3.2 化學(xué)模式識別方法在中藥代謝產(chǎn)物分析中的應(yīng)用

化學(xué)模式識別方法主要有無監(jiān)督的主成分分析（PCA）、有監(jiān)督的偏最小二乘判別分析（PLS-DA）和正交偏最小二乘判別分析（OPLS-DA）。其中，PCA能夠反映組間離散程度，而PLS-DA在加入分組信息后，可減少或消除組內(nèi)差異，強(qiáng)化組間差異［56］。利用OPLS-DA方法能夠有效篩選組間差異成分，以S-Plots圖中的變量投影重要性指標(biāo)（VIP）作為衡量差異成分的標(biāo)準(zhǔn)（一般為VIP＞1），再篩選對照組樣本中沒有，而實(shí)驗(yàn)組中含量較高的離子即為潛在的中藥入血原型及其代謝產(chǎn)物。結(jié)合中性丟失、特征碎片與質(zhì)量虧損過濾等數(shù)據(jù)處理方法，可快速、準(zhǔn)確地鑒定中藥代謝產(chǎn)物。

由于中藥成分及其代謝產(chǎn)物的復(fù)雜性，多種方式結(jié)合的代謝產(chǎn)物鑒定策略可極大地提高鑒定效率及準(zhǔn)確率［57］。Mi等［58］基于UPLC-Q-TOF MS技術(shù)結(jié)合代謝產(chǎn)物預(yù)測軟件及化學(xué)模式識別方法，并利用中性丟失及特征離子掃描的策略，在服用中藥復(fù)方丹梔片的大鼠血漿和腦脊液中共鑒定了119個(gè)代謝產(chǎn)物。

4 高分辨質(zhì)譜技術(shù)在中藥植物代謝組學(xué)中的研究

植物代謝組學(xué)是一種能夠整體、全面地分析植物代謝產(chǎn)物的技術(shù)，結(jié)合化學(xué)計(jì)量學(xué)方法可篩選潛在的差異代謝物，廣泛應(yīng)用于中藥產(chǎn)地鑒別、中藥基源鑒定以及中藥炮制工藝研究中的質(zhì)量標(biāo)志物研究［59］。

4.1 高分辨質(zhì)譜技術(shù)在中藥產(chǎn)地鑒別中的應(yīng)用

中藥質(zhì)量受其生長環(huán)境影響較大，不同產(chǎn)地中藥材的藥效具有明顯差異。道地藥材是指經(jīng)過中醫(yī)臨床長期應(yīng)用優(yōu)選出來的，在特定地域通過特定生產(chǎn)過程所產(chǎn)的藥材。道地藥材較其他地區(qū)所產(chǎn)的同種藥材品質(zhì)佳、療效好。通過植物代謝組學(xué)的方法可以篩選道地藥材與其他產(chǎn)地藥材的差異性成分，為道地藥材的鑒別及其質(zhì)量控制提供數(shù)據(jù)支持［60-61］。Cao等［62］利用UPLC-Q-Orbitrap-MS結(jié)合植物代謝組學(xué)方法對來自四川省、湖北省和重慶市85份黃連（Coptidis Rhizoma）樣品進(jìn)行分析，結(jié)合OPLSDA方法實(shí)現(xiàn)了不同產(chǎn)地樣品的完全分離，共鑒定出不同產(chǎn)地黃連中11個(gè)質(zhì)量標(biāo)志物。盲測實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示鑒別模型的準(zhǔn)確率為100%，可用于黃連產(chǎn)地的快速鑒定。

4.2 高分辨質(zhì)譜技術(shù)在中藥基源鑒定中的應(yīng)用

中藥材種類繁多，多種藥材存在一藥多源的現(xiàn)象。2015版中國藥典中共收載522種中藥材，其中131種為多基源藥材［63］。中藥基源的鑒定是中藥標(biāo)準(zhǔn)化和中藥藥理藥效研究的前提。不同基源中藥材的化學(xué)成分可能具有較大差異，利用植物代謝組學(xué)方法對不同基源中藥材進(jìn)行分析，可篩選潛在的質(zhì)量標(biāo)志物［64-65］。Liu等［66］利用基于LC-Q-TOF MS的代謝組學(xué)和化學(xué)計(jì)量學(xué)相結(jié)合的方法，對73批共8種貝母進(jìn)行分析，包括太白貝母（Fritilaria taipaiensis）、瓦布貝母（Fritilaria unibracteata var.wabuensis）、梭砂貝母（Fritilaria delavayi.）、暗紫貝母（Fritilaria unibracteata）、甘肅貝母（Fritilaria przewalskii）、川貝母（Fritilaria.cirrhosa）、平貝母（Fritilaria ussuriensis）和浙貝母（Fritilaria thunbergii.），鑒定出21個(gè)特異性標(biāo)志化合物。該方法不僅能對貝母品種進(jìn)行精準(zhǔn)鑒別，且可對16種含有貝母的中成藥產(chǎn)品進(jìn)行原料藥品種鑒別。

4.3 高分辨質(zhì)譜技術(shù)在中藥炮制中的應(yīng)用

中藥炮制是根據(jù)中醫(yī)藥理論結(jié)合中藥特征，對中藥進(jìn)行加工處理的方法，是中醫(yī)藥學(xué)的特色。藥物經(jīng)炮制后，其本身的化學(xué)成分發(fā)生變化，進(jìn)而影響藥性及藥效。近年來，多個(gè)學(xué)者利用現(xiàn)代分析方法對中藥炮制前后化學(xué)成分的變化規(guī)律進(jìn)行了研究，為中藥炮制的理論基礎(chǔ)提供了科學(xué)依據(jù)。其中，利用高分辨質(zhì)譜技術(shù)結(jié)合植物代謝組學(xué)的研究方法取得了極大的進(jìn)展［67-68］。利用UPLC-Q-TOF MS對五味子炮制前后的化學(xué)成分分析發(fā)現(xiàn)，40種化學(xué)成分呈現(xiàn)顯著差異。其中，五味子素D、五味子甲素、五味子乙素和5-羥甲基糠醛是五味子炮制前后最具特征的質(zhì)量標(biāo)志物［69］。文旺等［70］利用UPLCQ-TOF MS對甘草片、清炒甘草與蜜炙甘草的化學(xué)成分進(jìn)行分析，識別出甘草苷與甘草酸的衍生物共10個(gè)質(zhì)量差異標(biāo)志物，為甘草炮制品的質(zhì)量控制與藥效研究提供了數(shù)據(jù)支撐。

植物代謝組學(xué)是通過整體代謝產(chǎn)物研究中藥質(zhì)量的重要工具，可為中藥質(zhì)量評價(jià)、藥效物質(zhì)基礎(chǔ)、中藥生產(chǎn)工藝等提供科學(xué)的數(shù)據(jù)支撐。但是，目前的高分辨質(zhì)譜不能對所有中藥成分進(jìn)行檢測，可能忽略某些重要的質(zhì)量標(biāo)志物。中藥成分復(fù)雜，大多數(shù)中藥成分未知。利用模式識別方法鑒定的中藥化學(xué)成分無法識別，因此需要建立更加全面的質(zhì)譜數(shù)據(jù)庫進(jìn)行化合物鑒定。

5 高分辨質(zhì)譜在中藥有害成分檢測中的應(yīng)用

中藥有害成分的控制是高質(zhì)量中藥生產(chǎn)的保證。目前，中藥有害成分如農(nóng)殘、真菌毒素以及非法添加等的標(biāo)準(zhǔn)檢測方法主要采用三重四極桿質(zhì)譜。但是，隨著高分辨質(zhì)譜技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，高分辨質(zhì)譜在復(fù)雜基質(zhì)的有害成分檢測中發(fā)揮著越來越重要的作用［71-73］。與三重四極桿質(zhì)譜方法相比，高分辨質(zhì)譜具有如下突出優(yōu)勢：（1）由于較高的分辨率和質(zhì)量精度，可將質(zhì)量數(shù)非常接近的基質(zhì)干擾物和目標(biāo)分析物區(qū)分開，以實(shí)現(xiàn)較高的選擇性，減少假陽性；（2）通過全掃描模式獲取的精確質(zhì)量數(shù)，可實(shí)現(xiàn)非靶向的高通量定性篩查和定量分析；（3）通過與高分辨數(shù)據(jù)庫匹配的方式進(jìn)行農(nóng)藥多殘留的定性篩查，降低了對農(nóng)藥對照品的依賴，且能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的回溯分析。

5.1 高分辨質(zhì)譜技術(shù)在中藥農(nóng)藥殘留檢測中的應(yīng)用

由于農(nóng)藥的大量使用，農(nóng)產(chǎn)品中農(nóng)藥殘留嚴(yán)重威脅著人體健康。中藥中農(nóng)藥殘留控制是中藥質(zhì)量保障的重要內(nèi)容。《中國藥典》2020版明確規(guī)定了中藥中33種農(nóng)藥殘留的限量控制。因此，開展準(zhǔn)確、高通量的中藥農(nóng)殘檢測方法對于中藥質(zhì)量控制具有重要意義。然而，現(xiàn)有中藥農(nóng)藥殘留的檢測主要采用液相色譜-三重四極桿質(zhì)譜聯(lián)用儀（LC-QQQ-MS）。高分辨質(zhì)譜測定中藥農(nóng)藥殘留的報(bào)道較少，其在食品中農(nóng)藥殘留的檢測應(yīng)用較廣。謝昊臻等［74］利用Orbitrap-MS對人參等藥食同源農(nóng)產(chǎn)品中10種農(nóng)藥殘留進(jìn)行檢測，結(jié)果表明6種藥食同源農(nóng)產(chǎn)品中多菌靈和克百威均有不同程度的殘留。Gómez-Ramos等［23］利用Orbitrap-MS分析了茶葉中139種農(nóng)藥殘留，通過與LC-QQQ-MS比較，證明了Orbitrap-MS在排除假陽性結(jié)果上的優(yōu)越性，也證明了高分辨質(zhì)譜在中藥農(nóng)藥殘留檢測中的可行性。

5.2 高分辨質(zhì)譜技術(shù)在中藥真菌毒素檢測中的應(yīng)用

真菌毒素是真菌產(chǎn)生的一類具有生物體內(nèi)蓄積效應(yīng)的有害次生代謝物，具有致畸、致癌、致突變、肝腎毒性、免疫毒性和神經(jīng)毒性等危害，其廣泛存在于中藥材中。真菌毒素對中藥材及其產(chǎn)品的質(zhì)量和安全性產(chǎn)生影響，嚴(yán)重威脅消費(fèi)者的身體健康和生命安全。目前，高分辨質(zhì)譜主要應(yīng)用于食品中真菌毒素的檢測，在中藥真菌毒素的檢測還鮮有報(bào)道。高分辨質(zhì)譜對真菌毒素的定量主要通過一級質(zhì)譜進(jìn)行定量分析，易受同分異構(gòu)體化合物的干擾。Jia等［24］利用Orbitrap-MS對茶葉中真菌毒素進(jìn)行檢測，通過對數(shù)據(jù)依賴型采集（DDA）、目標(biāo)選擇離子掃描（Target-SIM）、總離子二級碎片采集（All-ion MS/MS）、多路傳輸-數(shù)據(jù)非依賴型采集（muxDIA）4種數(shù)據(jù)采集方法進(jìn)行對比，發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)的DDA與Target-SIM兩種模式下無法利用二級碎片進(jìn)行定量分析。在All-ion MS/MS模式下，二級碎片離子無法實(shí)現(xiàn)分子離子峰的一一對應(yīng)，數(shù)據(jù)基質(zhì)干擾較大，假陽性風(fēng)險(xiǎn)較大。而通過muxDIA采集方法，對一級質(zhì)譜進(jìn)行特定m/z片段掃描，既可實(shí)現(xiàn)二級質(zhì)譜定量，又能減少樣品基質(zhì)對目標(biāo)物檢測的干擾。該方法為中藥中真菌毒素的檢測提供了方向。

5.3 高分辨質(zhì)譜技術(shù)在中藥非法添加檢測中的應(yīng)用

中藥非法添加西藥是中藥安全風(fēng)險(xiǎn)的重要來源。由于添加化合物類型較多，且新添加化合物的種類變化較快，傳統(tǒng)的三重四極桿質(zhì)譜靶向篩查已不能滿足檢測需求。利用高分辨質(zhì)譜的非靶向篩查能力可實(shí)現(xiàn)不依賴對照品的情況下對非法添加化合物進(jìn)行定性篩查及定量分析。Guo等［75］利用HPLCQ-Orbitrap HRMS技術(shù)對膳食補(bǔ)充劑及中藥中的50種抗高血壓成分進(jìn)行了靶向與非靶向篩查分析，在65個(gè)樣品中有9個(gè)樣品篩查出5種非法添加西藥成分。何嘉雯等［76］利用超高效液相色譜-靜電場軌道阱質(zhì)譜建立了包括解熱鎮(zhèn)痛、抗菌、激素和抗組胺藥物等共167種化合物的高分辨質(zhì)譜數(shù)據(jù)庫，并成功用于中藥涼茶中非法添加化合物的定性定量分析，在245批樣品中檢出12個(gè)陽性樣品。

高效液相色譜-高分辨質(zhì)譜技術(shù)大大推動(dòng)了中藥有害化學(xué)成分的檢測效率與數(shù)據(jù)結(jié)果的準(zhǔn)確性。但是目前的化合物篩查主要基于高分辨質(zhì)譜數(shù)據(jù)庫，未知有害化學(xué)成分的檢測方法仍不成熟。擴(kuò)大有害化學(xué)成分?jǐn)?shù)據(jù)庫，建立新的未知物篩查及確定方法是該領(lǐng)域研究的重點(diǎn)。

6 總結(jié)與展望

目前，高分辨質(zhì)譜技術(shù)廣泛應(yīng)用于中藥物質(zhì)基礎(chǔ)研究、中藥代謝、中藥質(zhì)量控制等多個(gè)領(lǐng)域，已成為中藥分析的最重要方法之一。高分辨質(zhì)譜的全掃描分析策略與中藥多成分、多靶點(diǎn)以及整體作用機(jī)制研究相匹配。特征碎片離子、分子網(wǎng)絡(luò)、質(zhì)量虧損過濾、離子淌度等新技術(shù)與新方法的出現(xiàn)極大提高了中藥化學(xué)成分及其代謝物的定性分析效率，為中藥藥效物質(zhì)基礎(chǔ)的闡明做出了重要貢獻(xiàn)。而代謝組學(xué)結(jié)合模式識別方法為中藥質(zhì)量標(biāo)志物的發(fā)現(xiàn)提供了強(qiáng)大的技術(shù)支持。隨著高分辨質(zhì)譜技術(shù)靈敏度的提高，結(jié)合其非靶向的分析能力，在中藥有害化學(xué)成分的篩查方面也具有顯著優(yōu)勢。

但是中藥成分復(fù)雜，目前的定性方法和手段尚不能達(dá)到中藥有效成分的完全解析，低含量成分以及同分異構(gòu)體的定性分析仍是中藥質(zhì)譜分析的難點(diǎn)。同時(shí)，高分辨質(zhì)譜數(shù)據(jù)量大，人工分析效率低下，自動(dòng)化、智能化的分析軟件是高分辨質(zhì)譜的發(fā)展方向。數(shù)據(jù)庫是中藥高分辨質(zhì)譜分析的強(qiáng)有力工具，但目前的數(shù)據(jù)庫建設(shè)仍處于起步階段，完整、統(tǒng)一、開源的高分辨質(zhì)譜數(shù)據(jù)庫是中藥分析亟待解決的關(guān)鍵之一。