中藥化學成分精準鑒定和全面定量分析是揭示中藥藥效物質基礎和進行有效質量控制的前提。串聯多級質譜（MS/MS）是中藥化學成分結構鑒定和定量分析最主要的分析平臺。然而，現有的分析策略僅能采集目標化合物的部分質譜行為，并且大量的信息在數據處理過程中被過濾掉，導致化學結構難以準確鑒定。為了全面采集目標化合物的多級質譜行為，準確鑒定中藥中復雜化學成分，北京中醫藥大學中藥現代研究中心李軍、宋月林團隊在前期創建在線能量質譜法（online ER-MS）的基礎上，以三七提取物中結構多樣、同分異構體眾多、含量跨度大的皂苷類化合物為研究對象，依次整合全濃度一級質譜（full concentration ramp-MS1 spectrum）、全碰撞能二級質譜（full collision energy ramp-MS2 spectrum）和全激發能三級質譜（full exciting energy ramp-MS3 spectrum）構建了多級三維質譜策略（Triple 3D MS/MS spectrum），從結構準確鑒定和質譜定量方法開發兩方面提升了中藥化學成分組表征。為了實現結構準確鑒定，該研究創建了“自上而下”的策略：1）采集梯度濃度下皂苷的MS1圖譜，構建全濃度一級質譜，發現多電荷多聚體前體離子可用于確定糖鏈數目；2）采集前體離子在系列碰撞能量下裂解產生全部一級碎片離子的軌跡，建立全碰撞能二級質譜，發現最佳碰撞能（OCE）和最佳相對響應強度（RIImax）等參數能夠提供取代基位點等結構信息，實現碎片結構的準確連接；3）采集糖苷鍵裂解得到的一級碎片離子在系列激發能量下進一步發生碎裂產生二級碎片離子的裂解軌跡，形成全激發能三級質譜，發現該圖譜與水解產物的全激發能二級質譜完全一致，進而實現碎片離子結構準確鑒定。同時，利用全碰撞能二級質譜構建了糖苷鍵裂解OCE與前體離子和一級碎片離子質荷比之間的線性關系，實現皂苷類成分全面定量分析方法的快速建立。利用多級三維質譜策略實現了三七不同部位皂苷類化學成分的深入比較，準確鑒定了差異皂苷成分。以上研究將為三七的精準用藥提供科學支撐，并為中藥化學成分組全面定性分量分析提供示范。
相關研究成果以“Triple three-dimensional MS/MS spectrum facilitates quantitative ginsenosides-targeted sub-metabolome characterization in notoginseng”為題在線發表于中科院一區Top期刊Acta Pharmaceutica Sinica B（https://doi.org/10.1016/j.apsb.2024.04.029）。
北京中醫藥大學中藥學院博士研究生張珂為論文第一作者，李軍、宋月林研究員和澳門大學萬建波教授為共同通訊作者。該項研究工作得到了國家自然科學基金（81973444）和國家中醫藥管理局高水平中醫藥重點學科建設項目—中藥化學學科的資助。該研究團隊針對樣品制備、色譜分離、質譜檢測等關鍵環節開發了系列分析策略，以實現復雜基質中化學成分的準確定性、全面定量分析，已在TrAC Trend Anal Chem、Med Res Rev、Acta Pharm Sin B、Anal Chem、Anal Chim Acta、Food Chem等國際權威學術期刊發表研究論文90余篇。