液質(zhì)聯(lián)用技術(shù)具有分離能力強、檢測靈敏度高和專屬性強等特點，在中藥研究中發(fā)揮重要作用。本文從3種質(zhì)譜技術(shù)和5種研究方法對近年來液質(zhì)聯(lián)用技術(shù)在中藥化學成分定性分析方面的發(fā)展進行綜述，以期為中藥質(zhì)量控制和中藥現(xiàn)代分析提供新的思路和方法。

 

中藥化學成分復雜，尋找中藥化學成分快速識別與定性的方法是亟待解決的問題。液質(zhì)聯(lián)用技術(shù)具有分離能力強、檢測靈敏度高和專屬性強等特點，在中藥研究中發(fā)揮重要作用。為了尋找快速定性中藥化學成分的方法，加快中藥現(xiàn)代化的步伐，從四級桿飛行時間串聯(lián)質(zhì)譜、靜電場軌道阱質(zhì)譜和離子淌度質(zhì)譜3種質(zhì)譜技術(shù)以及診斷離子、分子網(wǎng)絡(luò)、最佳碰撞能、碰撞截面、定量結(jié)構(gòu)-保留關(guān)系模型5種研究方法對近年來液質(zhì)聯(lián)用技術(shù)在中藥化學成分定性分析方面的發(fā)展進行綜述，以期為中藥質(zhì)量控制和中藥現(xiàn)代分析提供新的思路和方法。

 

為了尋找快速定性中藥化學成分的方法，推進中藥現(xiàn)代化的步伐，本文從分析技術(shù)、研究方法兩個方面對近年來液質(zhì)聯(lián)用技術(shù)在中藥化學成分定性分析方面的發(fā)展進行綜述，為中藥質(zhì)量評價、結(jié)構(gòu)鑒定、定量分析以及中藥代謝組學分析和中藥現(xiàn)代化提供新的思路和方法，為突破中藥研究關(guān)鍵科學及瓶頸問題帶來新的希望。

 

分析技術(shù)的研究進展

 

近年來，中藥分析方面出現(xiàn)了多種類型的質(zhì)譜檢測技術(shù)，如傅里葉變換離子回旋共振質(zhì)譜（FT-ICR-MS）、二極管陣列檢測質(zhì)譜法（DAD-MS）、高分辨質(zhì)譜法（HRMS）、離子阱質(zhì)譜（IT-MS）、四級桿飛行時間串聯(lián)質(zhì)譜（Q-TOF-MS）、靜電場軌道阱質(zhì)譜（Orbitrap）和離子淌度質(zhì)譜（IMMS）等，其中Q-TOF-MS、Orbitrap、IMMS在中藥化學成分定性方面具有獨特優(yōu)勢，為中藥成分的定性、定量研究提供了極大幫助。

 

1、Q-TOF-MS在中藥定性方面的應(yīng)用

 

Q-TOF-MS是1種可以同時定性定量的質(zhì)譜，以其高靈敏度、高選擇性、高精密度、高信息采集速度、能夠產(chǎn)生多級質(zhì)譜，獲得化合物的元素組成和結(jié)構(gòu)信息等優(yōu)點，在中藥化學成分定性方面有很大的優(yōu)勢。

 

Q-TOF的出現(xiàn)有效地解決了藥物現(xiàn)代化分析中組分復雜、定量困難等問題，但Q-TOF只能形成二級碎片，對于未知結(jié)構(gòu)化合物的解析尚有不足，且離子源更換麻煩，配套的液相系統(tǒng)問題較多。因此，Q-TOF技術(shù)未來發(fā)展應(yīng)注重改善其質(zhì)量穩(wěn)定性，更好發(fā)揮其定性分析的優(yōu)勢。

 

2、Orbitrap在中藥定性方面的應(yīng)用

 

Orbitrap是1種新型的高分辨質(zhì)譜技術(shù)，優(yōu)勢為分離效率高，掃描速度快，可以在很寬的質(zhì)量范圍內(nèi)生成全掃描數(shù)據(jù)，精確地采集母離子質(zhì)核比和碎片離子質(zhì)量數(shù)，有利于中藥化學成分的鑒定。

 

Orbitrap技術(shù)可提供更大的掃描間動態(tài)范圍，但不能改善掃描內(nèi)動態(tài)范圍。且測量痕量分析物與高豐度基質(zhì)化合物共洗脫時，靈敏度將大大降低。Orbitrap未來應(yīng)集中在彌合掃描內(nèi)和掃描間動態(tài)范圍與數(shù)據(jù)采集速度之間的差距，還需要強大的輔助分析軟件和豐富的化合物質(zhì)譜數(shù)據(jù)庫支持。

 

3、IMMS在中藥定性方面的應(yīng)用

 

IMMS是離子遷移譜與質(zhì)譜聯(lián)用的1種新型二維質(zhì)譜分析技術(shù)。不同離子的形狀和大小不同，離子按淌度預分離后，再通過每一組分質(zhì)荷比求得質(zhì)量數(shù)，便可獲得離子淌度質(zhì)譜二維圖譜或三維圖譜。IMMS可提供離子結(jié)構(gòu)信息和精確的質(zhì)量信息，增強定性分析的能力，在區(qū)分異構(gòu)體或復合物方面具有獨特優(yōu)勢。

 

近年來IMMS在異構(gòu)體分析方面彰顯出極大的優(yōu)勢，但IMMS的分析速度受到遷移率與質(zhì)譜儀之間界面效率的限制，且缺乏離子遷移的主要標準。因此，使用IMMS分析化合物時也需要考慮上述問題，未來IMMS的發(fā)展應(yīng)對上述不足進行研究。

 

研究方法的研究進展

 

傳統(tǒng)上，液質(zhì)聯(lián)用技術(shù)對中藥化學成分定性時，大多是通過將所得化合物結(jié)合文獻資料、質(zhì)譜裂解規(guī)律、質(zhì)譜數(shù)據(jù)庫、化合物的保留時間、質(zhì)譜數(shù)據(jù)等進行比對，從而進行鑒定，但這些方法具有局限性，難以對化合物進行全面表征。因此，探索其他鑒定方法，如診斷離子、分子網(wǎng)絡(luò)、最佳碰撞能量、碰撞截面、定量結(jié)構(gòu)-保留關(guān)系（QSRR）模型對傳統(tǒng)方法進行補充、完善，從而實現(xiàn)對化合物的全面表征。

 

1、診斷離子

 

診斷離子過濾方法是利用HRMS提供的離子精確質(zhì)量信息、根據(jù)同類化學成分的質(zhì)譜裂解特點提出的中藥化學成分快速篩查手段，特別適合結(jié)構(gòu)類似物的搜索。分析中藥化學成分時，首先要分析化合物裂解規(guī)律選擇診斷離子，通過化合物高質(zhì)量數(shù)精度的一級質(zhì)譜和二級質(zhì)譜信息提取可能的化合物，根據(jù)裂解規(guī)律推測結(jié)構(gòu)。

 

診斷離子擴展策略結(jié)合診斷離子強度分析方法有利于篩選和鑒定具有相同碳骨架的成分，特別是對中藥復雜提取物中異構(gòu)體的分析。

 

利用診斷離子分析中藥化學成分，具有高選擇性和高靈敏度的特點。相較于常規(guī)的分析方法，無需多次進樣，簡便快速，能夠同時識別發(fā)現(xiàn)已知及未知的化合物為中藥成分分析提供了新的思路和手段。

 

2、分子網(wǎng)絡(luò)

 

分子網(wǎng)絡(luò)（MN）是1種可視化計算策略，可以直觀地看到1針完整LC-MS/MS中檢測到的所有分子離子以及他們之間的化學關(guān)系，化合物進入LC-MS/MS形成二級質(zhì)譜碎片，相似的結(jié)構(gòu)在相同條件下會產(chǎn)生相似的MS/MS離子碎片，MN通過計算機計算質(zhì)譜數(shù)據(jù)的相似度，根據(jù)相似度的大小將質(zhì)譜圖整合成一張可視化的網(wǎng)絡(luò)圖譜。

 

近年來MN發(fā)展迅速，在天然產(chǎn)物方面有大量的研究，但在中藥定性方面卻少有報道，大多用來研究中藥作用機制。

 

在中藥分析中，將LC-MS與MN結(jié)合，利用液相對中藥化學成分進行分離，通過質(zhì)譜得到化合物的碎片信息，構(gòu)建MN或利用已有的MN對已知化合物定性鑒別，對未知化合物進行推斷和鑒別。盡管MN在中藥分析方面具有很大的優(yōu)勢，但MN也有其自身的不足和局限性。目前，MN仍然不能區(qū)分立體異構(gòu)和位置異構(gòu)，GNPS數(shù)據(jù)庫對中藥化學成分的收錄相對較少。未來MN的應(yīng)建立中藥全成分質(zhì)譜數(shù)據(jù)庫，將MN與多種計算機算法整合運用，有利于更多的已知化合物及其類似物甚至新物質(zhì)鑒定。

 

3、最佳碰撞能

 

化合物在質(zhì)譜中的裂解過程受固有的物理化學性質(zhì)影響，通過液質(zhì)聯(lián)用技術(shù)可以反映化合物的結(jié)構(gòu)特征。目前，結(jié)構(gòu)注釋大多是利用HR-MS/MS輸出的前體離子和碎片離子的質(zhì)荷比，通過質(zhì)量裂解規(guī)則推測元素組成和子結(jié)構(gòu)，但子結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系仍舊是技術(shù)難點。

 

產(chǎn)物離子和前體離子的生成是由某些鍵裂變引發(fā)的，碎片離子的強度通常先隨碰撞能量增大然后減小，最大強度的碰撞能量值被稱為最佳碰撞能量（OCE）。OCE對化學結(jié)構(gòu)敏感，在各種化合物、區(qū)域異構(gòu)體、非對映異構(gòu)體之間可能存在很大差異，例如區(qū)域異構(gòu)體praeruptorin A和pteryxin之間存在不同的OCE，praeruptorinA的OCE為35 eV，而pteryxin的OCE為38 eV。

 

OCE具有區(qū)分同分異構(gòu)的潛力，可作為合格的結(jié)構(gòu)證據(jù)，將LC-MS/MS的潛力推向復雜基質(zhì)的化學分析。當從前體離子到產(chǎn)物離子的反應(yīng)中涉及兩個以上的鍵時，要在OCE和鍵性質(zhì)之間建立直接的關(guān)系是很大的技術(shù)障礙，且OCE難以區(qū)分異構(gòu)點分布在解離鍵很遠的化合物。為了更好的利用OCE區(qū)分化合物，應(yīng)針對上述不足進行研究。

 

4、碰撞截面

 

中藥化學成分復雜，經(jīng)體內(nèi)代謝后會產(chǎn)生許多異構(gòu)體，通過對異構(gòu)體表征，將有利于對原化合物的定性。目前，分析代謝物中異構(gòu)體常通過碰撞誘導解離、電子轉(zhuǎn)移解離等得到化合物的結(jié)構(gòu)信息。但許多代謝物異構(gòu)體的分子量較小，在相似的能量閾值下具有相同的碎片光譜，難以達到鑒別的目的。離子的碰撞截面（CCS）作為離子的特征結(jié)構(gòu)屬性之一，可用于化合物的結(jié)構(gòu)判定。由于分子的化學結(jié)構(gòu)會影響分子的CCS值，因此，利用CCS進行結(jié)構(gòu)鑒定，可以提高鑒定的可信度。

 

在非靶向?qū)嶒炛?，CCS可提供獨立于系統(tǒng)設(shè)置的分子描述符，利用IMMS分析時，收集CCS可達到區(qū)分復雜混合物中異構(gòu)體的目的。目前，CCS多用于蛋白質(zhì)組學、代謝組學、類固醇、藥物和類似藥物等。

 

CCS在化合物結(jié)構(gòu)鑒定方面具有獨特的優(yōu)勢，因此在中藥化學定性方面CCS也可作為定性及結(jié)構(gòu)鑒定的手段之一，將CCS用于分析中的識別參數(shù)之前，應(yīng)該建立包含不同漂移氣體和不同IMS技術(shù)支持的CCS數(shù)據(jù)庫，此外還應(yīng)建立CCS測量的不確定性閾值。

 

5、定量結(jié)構(gòu)-保留關(guān)系模型

 

在分析化合物前預測分析物的保留行為，解釋化合物的分子特性與色譜參數(shù)的關(guān)系，對分析化合物來說具有極大的優(yōu)勢。QSRR能夠通過預測分析物在液相色譜上的保留時間和性質(zhì)獲得化合物結(jié)構(gòu)信息，適用于鑒定僅憑精確質(zhì)量無法鑒定或者無法獲得可靠標準品的化合物，且QSRR可以僅通過結(jié)構(gòu)描述符預測尚未合成的新型化合物的保留數(shù)據(jù)。

 

研究方法小結(jié)

 

目前，診斷離子已用于分析大黃、桑葉、甘草、連錢草、麥冬、枳殼花中黃酮類成分，桑葉、鉤吻、大黃、衛(wèi)矛、虎杖、枳殼花中酚酸類成分，麥冬、大薊、黃芩、紫花地丁、短萼儀花、半枝蓮中苷類成分，烏頭屬植物、鉤藤、鉤吻中生物堿類成分。MN已用于分析白頭翁湯、桃核承氣湯、理中湯、葛根芩連湯、二至丸、冠心丹參滴丸、左金丸等中藥方劑與中藥制劑的活性成分。OCE已用于識別區(qū)分白頭翁、忍冬中的異構(gòu)體。CCS已用于分析蛋白質(zhì)組學、脂質(zhì)組學、代謝組學、藥物和類似藥物分子的結(jié)構(gòu)鑒定。QSRR已分析川芎、麻黃、脈絡(luò)寧注射液、金銀花注射液等中藥及制劑中異構(gòu)體。雖然目前OCE、CCS、QSRR模型用于中藥化學定性方面的研究相對較少，但其發(fā)展前景廣闊，可為中藥研究提供新思路和新方法。