飞行时间质谱及其联用技术在中药领域中的应用*

冯金磊，何永志，史利利

飞行时间质谱（TOF-MS）是一种很常用的质谱。是所有质谱仪中分析速度最快，质量检测范围最宽，离子传输率最高的一种质谱仪。这种质谱的质量分析器是一个离子漂移管，由离子源产生离子加速后进入无场漂移管，并以恒定的速度飞向离子接收器。这样离子质量越大，所到达接收器用的时间就越长，反之离子质量越小，到达接收器所用时间越短，根据这一原理，可以把不同质量的离子按m/z值大小进行分离。它的优点在于理论上对测定对象没有质量范围限制、极快的响应速度以及较高的灵敏度。目前，TOF-MS技术已被广泛应用于分析化学、生命科学、原子物理学及工艺过程监控等诸多领域，成为近几年来应用最广的质谱分析技术之一[1]。近些年来TOF-MS在分辨率上已有质的飞跃（优于104），然后再配合电喷雾基质辅助激光解析电离/液相色谱及新型脉冲电喷雾等离子源，使之成为当今最有发展前景的质谱仪[2]。笔者就飞行时间质谱及其联用技术在中药方面的应用作一综述。

1 中药化学成分分析

中药中的化学成分种类众多、结构复杂，相当一部分成分稳定性差，采用常规的分离鉴定技术难度较大。质谱法是现有解决中药复杂体系分离分析问题的最佳手段[3]。利用质谱技术分析中药化学成分一直是比较热门的领域，包括皂苷类、生物碱类、黄酮类、酚酸、醇苷类等成分的分析研究，为进一步全面了解中药有效成分和药理奠定基础。相比其他质谱，飞行时间质谱具有高分辨能力，能够测得化合物的精确相对分子质量。

刘劼等[4]采用高效液相色谱-电喷雾/飞行时间质谱（HPLC-ESI/TOF-MS）联用技术，研究4种丹参酮的分子结构与裂解规律间的关系，并对丹参酮中的脂溶性成分进行鉴定。通过与电喷雾飞行时间质谱联用，获得丹参中脂溶性成分的精确相对分子质量和分子式，采用质谱碰撞诱导解离技术获得各化合物碎片的裂解信息，并对丹参中的16种丹参酮类化合物进行了初步鉴定。董静等[5]采用高效液相色谱/电喷雾-离子阱-飞行时间质谱（HPLC/ESI-IT-TOF-MS）对蒽醌类以及羟基二苯乙烯类对照品，包括大黄素、大黄酚、大黄素甲醚、大黄酸、芦荟大黄素和虎杖苷进行了分析，总结其多级裂解规律。建立了虎杖甲醇提取物的液相色谱分离条件及质谱检测条件，根据负离子模式下获得的各组分多级质谱数据，对比对照品碎裂特征并参考文献，对主要色谱峰进行指认，共鉴别了10个化合物。另外对药材种类的鉴别也有一定优势。张国升等[6]采用气相色谱-飞行时间质谱法对芦根进行测定分析，从中鉴定出4种甾体化合物结构，按峰面积归一化法计算出甾族化合物成分在提取物中的相对含量为49.2%。该鉴定方法对药物成分的结构分析和临床用药具有指导意义。由此可见TOF-MS是近年来发展起来的中药有效成分定性定量分析的有力的工具，此方法便捷迅速能对化合物进行准确的分析鉴定。

2 中药复方成分分析

中药复方体系的成分分析是中药现代化研究非常重要的部分。以往中药复方成分鉴定主要采用色谱分离方法，这种方法需要经过较复杂的分离、提取过程，比较费时，并且往往是针对某一类化合物的鉴定，难以完整系统地体现中药复方中多类别成分的复杂性。而质谱法是现有解决中药复杂体系分离分析问题的最佳手段，能够实现复杂成分的在线检测和鉴定。

王勇等[7]采用基质辅助激光解析电离-飞行时间质谱（MALDI-TOF-MS）对蒙药嘎日迪五味丸中的生物碱进行分析和鉴定。结果检测到了双酯型生物碱、单酯生物碱型和脂类生物碱共21种乌头生物碱，为复方中药中乌头生物碱成分的分析提供了一种新的思路。曹阳[8]等究采用高效液相色谱/飞行时间质谱（HPLC/TOF-MS）和高效液相色谱/离子阱多级质谱（HPLC/IT/MS）的多维液质联用系统筛查和鉴定中药复方六神丸中的多类化学成分。对六神丸质谱信息中的每个色谱峰进行了精确分子量测定，再结合离子阱质谱提供的多级碎片结构信息对其进行结构解析，最后采用相应的标准品进行确证。共鉴定出六神丸中分别来源于蟾酥、麝香和牛黄3味药材的25种化合物，为复杂体系的多类别成份分析提供了一种有效、可靠的新模式。陈曼等[9]建立了反相高效液相色谱分离、质谱定性、紫外检测定量测定康肾颗粒中葛根素含量的方法。用MALDI-TOF-MS分析鉴定对照品和样品的馏分，在确定目标峰后进行紫外检测定量测定。结果表明，葛根素在0.132～1.2g范围内其峰面积与进样量呈良好的线性关系（r=0.999 7），平均加标回收率高于103%，相对标准偏差低于2.0%（n＝6）。应用该方法测定康肾颗粒中葛根素，其平均含量为3.09 mg/g。该方法简单、快速、重现性好。

3 中药的质量控制

中药所含的化学成分是其治疗疾病的物质基础。中药的真伪鉴别和中药的质量控制对于中药的疗效，乃至中药走向世界都具有重要意义。近年来随着质谱联用技术的成熟发展，为中药化合物的定性定量分析提供了强有力的工具。其中基质辅助激光解析电离—飞行时间质谱（MALDI-TOF-MS）是一种新的质谱分析技术，已广泛用于蛋白质、核酸、寡糖等生物大分子的分析[10]。它除了具有传统质谱的灵敏度高、速度快的优点外，可用于复杂体系中混合物的同时测定以及抗干扰能力强是其区别于传统质谱的重要特点。

潘爱华等[11]建立乌头类中药鉴别的基体辅助激光解吸电离飞行时间质谱（MALDI-TOF-MS）方法以龙胆酸（DHB）为基体，对不同种类的乌头类中药进行飞行时间质谱分析，通过比较炮制乌头与生乌头质谱指纹峰的差异，可作出乌头类是否经炮制的判断。李坤平等[12]采用MALDI-TOF-MS分析玉屏风方的水煎煮和超声提取物主要化学成分，通过质谱获得各组分的精确相对分子质量和分子式，各组分精确相对分子质量相同,并推定了10个化合物及其来源。得出玉屏风方水煎煮和超声得到的提取物化学成分基本相同。袁湘林等[13]利用此技术以2，5-二羟基苯甲酸为基体对不同产地的黄芪进行质谱分析，比较质谱图，找出黄芪的指纹峰，通过指纹峰和专属性较强的质谱峰判断黄芪的真伪，判断出兰州产红芪不是黄芪。殷月芬等[14]用高效液相色谱-高分辨电喷雾飞行时间质谱联用技术，对蟾酥中的部分有效成分进行初步分析，通过HPLC-ESI/TOF-MS在线测定部分化合物的精确分子量，结合文献报道，对蟾酥毒素进行鉴别。结合文献报道，在色谱峰当中对12个主要色谱峰进行鉴定。

4 药物活性筛选

生物色谱技术是近年来兴起的一种研究方法并成功用于筛选当归、川芎等中药中的活性成分。现代药理研究表明，中药发挥作用的一个重要步骤是与靶细胞或细胞内特异性的酶或受体结合。因此，与靶细胞有结合的药物成分可能为药物的活性成分[15-16]。研究与靶细胞有结合的成分有助于药物活性成分的筛选及药效机制的研究。

祝艳斐等[17]应用内皮细胞作为靶细胞，中药提取液中的活性成分可选择性地与其结合，洗去未结合的成分，用HPLC-ESI/TOF-MS对细胞解离液中的成分进行分析。结果从玄参提取液中检测出6个可与内皮细胞结合的成分，其中3个鉴定为安格洛苷 C（angoroside C）、肉桂酸（cinnamic acid）和哈巴俄苷（harpagoside）。本方法可用于预测中药中与内皮细胞相结合的活性成分。张溪等[18]利用HPLC-ESI/TOF-MS分析中药黄芪提取液分别与Caco-2细胞和红细胞有结合的成分，并对其进行结构鉴定。结果显示黄芪中有10个化合物与Caco-2细胞结合，14个化合物与红细胞结合。本方法可用于预测口服药物在体内的吸收以及与特定靶细胞的结合情况，特异性地筛选中药复杂体系中的药效物质基础。

5 其他方面

TOF-MS在体内药物代谢分析研究领域中也有所应用。近年来由于质谱联用技术的迅猛发展，使得目前质谱已成为中药代谢物研究和检测的重要工具。汪江山等[19]建立了一种基于超高效液相色谱/飞行时间质谱（UPLC/TOF-MS）测定人参皂苷Rg3给药后大鼠尿液代谢物变化的方法，对其中2种发生显著变化的代谢物分别通过准确的质量测定得到其元素组成，通过MS/MS技术得到其结构信息。赵新峰等[20]采用UFLC-ESI-IT-TOF方法在六味地黄丸提取物中鉴定了40种化学成分，在大鼠血中鉴定了6种原型药物和9种代谢产物，并推断了以上产物的代谢途径。

蛋白质组学是近年来兴起的一门新学科，其主要技术为双向凝胶电泳、质谱分析技术、同位素标记亲和标签技术等，它将成为寻找疾病分子标记和药物靶标最有效的方法之一。王若光等[21]以蛋白质芯片为地龙蛋白质/肽相互作用载体，SELDI-TOF-MS精确计数相对分子质量，从蛋白质组学角度对地龙生干品和炮制品进行了分析，初步获取了两者所含蛋白质/肽成分信息，为进一步分离纯化地龙活性蛋白质/肽单体奠定基础。

6 总结与展望

飞行时间质谱质量范围宽，分析速度快，无需扫描，能够在几微秒至几十微秒时间内实现全谱分析，离子的传输效率能够达到100%。近年来随着国际上对生物化学、基因蛋白质工程和生物制药等领域的不断深入，作为在该领域中重要的分析研究工具飞行时间质谱仪（TOF-MS）以它微秒级的快速检测速度、高离子传输率、高灵敏度和精度、以及理论上无质量检测上限等众多优点逐渐成为质谱仪中发展最为迅猛的仪器。因此飞行时间质谱在药物分析、工业检测特别是在生物工程领域内发挥着不可替代的作用[22]。纵观TOF-MS的发展历程，离子源技术和联用技术对其发展起到了主要的推动作用。新的电离技术的发展不断地拓展飞行时间质谱的应用范围，因此开发新型电离源将是飞行时间质谱研究中不断探索的目标[23]。为了进一步提高灵敏度或分辨率，与气相色谱、液相色谱、电泳、离子阱及其他质谱联用用于复杂体系分离分析等技术将成为研究和应用的热点。

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