中药化学成分精准鉴定和全面定量分析是揭示中药药效物质基础和进行有效质量控制的前提。串联多级质谱（MS/MS）是中药化学成分结构鉴定和定量分析最主要的分析平台。然而，现有的分析策略仅能采集目标化合物的部分质谱行为，并且大量的信息在数据处理过程中被过滤掉，导致化学结构难以准确鉴定。为了全面采集目标化合物的多级质谱行为，准确鉴定中药中复杂化学成分，北京中医药大学中药现代研究中心李军、宋月林团队在前期创建在线能量质谱法（online ER-MS）的基础上，以三七提取物中结构多样、同分异构体众多、含量跨度大的皂苷类化合物为研究对象，依次整合全浓度一级质谱（full concentration ramp-MS1 spectrum）、全碰撞能二级质谱（full collision energy ramp-MS2 spectrum）和全激发能三级质谱（full exciting energy ramp-MS3 spectrum）构建了多级三维质谱策略（Triple 3D MS/MS spectrum），从结构准确鉴定和质谱定量方法开发两方面提升了中药化学成分组表征。为了实现结构准确鉴定，该研究创建了“自上而下”的策略：1）采集梯度浓度下皂苷的MS1图谱，构建全浓度一级质谱，发现多电荷多聚体前体离子可用于确定糖链数目；2）采集前体离子在系列碰撞能量下裂解产生全部一级碎片离子的轨迹，建立全碰撞能二级质谱，发现最佳碰撞能（OCE）和最佳相对响应强度（RIImax）等参数能够提供取代基位点等结构信息，实现碎片结构的准确连接；3）采集糖苷键裂解得到的一级碎片离子在系列激发能量下进一步发生碎裂产生二级碎片离子的裂解轨迹，形成全激发能三级质谱，发现该图谱与水解产物的全激发能二级质谱完全一致，进而实现碎片离子结构准确鉴定。同时，利用全碰撞能二级质谱构建了糖苷键裂解OCE与前体离子和一级碎片离子质荷比之间的线性关系，实现皂苷类成分全面定量分析方法的快速建立。利用多级三维质谱策略实现了三七不同部位皂苷类化学成分的深入比较，准确鉴定了差异皂苷成分。以上研究将为三七的精准用药提供科学支撑，并为中药化学成分组全面定性分量分析提供示范。
相关研究成果以“Triple three-dimensional MS/MS spectrum facilitates quantitative ginsenosides-targeted sub-metabolome characterization in notoginseng”为题在线发表于中科院一区Top期刊Acta Pharmaceutica Sinica B（https://doi.org/10.1016/j.apsb.2024.04.029）。
北京中医药大学中药学院博士研究生张珂为论文第一作者，李军、宋月林研究员和澳门大学万建波教授为共同通讯作者。该项研究工作得到了国家自然科学基金（81973444）和国家中医药管理局高水平中医药重点学科建设项目—中药化学学科的资助。该研究团队针对样品制备、色谱分离、质谱检测等关键环节开发了系列分析策略，以实现复杂基质中化学成分的准确定性、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等国际权威学术期刊发表研究论文90余篇。