一种用于不同类中药成分系统定性分析的新策略

Traditional Chinese medicine (TCM) is commonly regarded as a complex chemical system. The systematic characterization of TCM components is a key segment for the modernization and internationalization of TCM. Currently available TCM components characterization approaches based on one-dimensional chromatographic separation-LC-MS technique have shown remarkable deficiencies in several aspects, such as failure in the systematic exposure of minor bioactive ingredients, the low peak capacity for the chromatography, the challenged characterization reliability for the unknown components only by MS analysis, and difficulty in differentiating the isomers, etc. Targeting these “bottle-neck” issues, this program presents a novel and integrated analytical strategy, by combining the offline comprehensive two-dimensional chromatography, high-resolution mass spectrometry, quantitative structure-retention relationship (QSRR) modeling, and LC/NMR analysis, and applies it to the systematic analysis of the bioactive ingredients from two TCMs (ginsenosides of the stems and leaves of Panax ginseng and quinochalcone C-glycosides of Carthamus tinctorius) and a classic TCM composite formula (Liuwei Dihuang Pill) as the model studies. By these studies, we expect to establish the methodology for the proposed strategy, encompassing the construction/optimization of the offline two-dimensional separation system, optimization of the key parameters of the LTQ-Orbitrap and QTOF high-resolution mass spectrometers, establishment of the QSRR model using ginsenosides as the representatives, and optimization of LC/NMR condition in different operation modes, etc. The universality and superiority of the proposed analytical strategy is scheduled to be testified by analyzing different classes of TCM components.

中药是复杂的化学体系。对中药成分系统表征是实现中药现代化和国际化的关键步骤。现有基于一维色谱分离-液质联用技术的中药成分表征方法尚存在着诸多的不足：难以系统暴露微量活性成分，色谱条件的峰容量低，质谱鉴定未知结构的可靠性容易受到质疑，难以区分同分异构体等。本项目提出一种中药成分系统分析的新策略，它结合了离线全二维色谱－高分辩质谱－定量结构保留行为关系模型（QSRR）-液核联用多种分析技术，并示范性地应用到中药材（人参茎叶中的人参皂苷和红花中的醌式查尔酮Ｃ-苷）及中药复方（六味地黄丸）活性成分的系统分析中。通过本研究，建立起该分析策略的方法学，包含离线全二维色谱分离系统的构建与优化、LTQ-Orbitrap和QTOF两种高分辨质谱仪检测条件的优化、以人参皂苷为模板的QSRR模型的构建，以及液核联用技术不同工作模式条件的优化，并通过对不同类别的中药化学成分表征来验证该分析策略的通用性及优越性。

中药质量控制包括系统物质基础阐释、真伪鉴别与质量优劣评价等。“中药含有哪些化学成分”与“如何保证中药真实性”是中药现代化进程中两个亟待解决的科学问题。当前液质联用技术已成为中药多成分系统表征的常用工具；薄层色谱、指纹图谱等广泛用于中药鉴别。这些方法依然存在着诸多不足：1）峰容量低、选择性单一，微量活性成分难以表征；2）未知成分结构鉴定的可靠性低，同分异构体难以区分；3）涵盖指标成分少，化学组成相似的中药难以区分等。本课题以人参属、钩藤属、红花属多种中药材，以及二至丸等中成药为研究对象，构建了多种液质联用新技术，能够实现中药成分的系统表征、鉴定与中药近缘品种的整体性区分。1. 基于离线全二维色谱-高分辨质谱联用技术的中药多成分鉴定技术；2. 基于全扫描-母离子列表-多级质谱裂解扫描技术的中药多成分鉴定技术；3. 基于源内裂解全扫描-质量标签二级质谱-中性丢失三级质谱组合扫描技术的中药多成分鉴定技术；4. 基于代谢组学、脂质组学技术的中药鉴别技术；5. 基于“多指标成分同法靶向监测”技术的中成药鉴别技术。发展了基于双中性丢失过滤与质量亏损过滤（固定与动态）的靶标分子质量预测技术；构建了基于Q-Orbitrap高分辨质谱同时靶向与非靶向多级质谱采集技术。实现了人参茎叶（鉴定646个皂苷），注射用血栓通（148个皂苷），人参、西洋参、三七中（101个）与人参、西洋参、三七三部位（根、茎叶、花）中（178个）丙二酸酰化人参皂苷，红花中黄酮氧苷（107个）与查尔酮碳苷（163个），华钩藤茎、叶、花中生物碱（178个），中药复方二至丸中六类成分（146个）等多类中药活性成分的系统表征；实现了人参全株五个部位之间，中药大品种注射用血栓通与血塞通之间的整体性化学组成差异；使用一种方法实现中药复方舒胸片中三种中药的鉴别。在Anal. Chim. Acta, J. Chromatogr. A (6篇), J. Nat. Prod.等期刊上共发表SCI论文13篇。培养博士研究生4名，硕士研究生4名。本课题为中药质量现代研究提供了方法学参考，具有可推广性。