三重四极杆（QQQ）、线性离子阱（LTQ），四极杆-线性离子阱（Q-trap）、四极杆-飞行时间（Q-TOF）等液质联用仪，在代谢物鉴定中有较多的应用^[1-3]。对于可预测或已知生物转化反应的代谢产物，可采用中性丢失、前体离子和多反应监测（MRM）等扫描方式，或利用提取离子流（EIC）方法等，靶向分析代谢产物；但对于非常规或多步生物转化反应形成的代谢产物，尤其当存在大量内源性化合物干扰时，上述鉴定策略存在较大的局限^[4-5]。

质量亏损是指某一元素（或化合物）的精确质量数与它最接近的整数值之间的差异^[6]。2003年Zhang等^[7]发现代谢物与原型药物小数部分的精确质量数变化范围不大，质量亏损通常在几十个毫道尔顿之内，例如羟基化的质量亏损是-5 mu，脱氢是-16 mu，脱甲基化是-23 mu，葡萄糖醛酸结合是+ 32 mu，硫酸化是-43 mu，谷胱甘肽结合（GSH）是68 mu，代谢产物质量亏损均在可预测范围内^[8]，据此提出了基于高分辨质谱数据的质量亏损过滤技术（MDF）。与代谢物类似，中药具有母核结构相同而取代基稍有不同的类似物，它们经羟基化、甲基化、甲氧基化、糖基取代或结合反应而成，与母体化合物的质量亏损差异不大。因此，在代谢物和中药结构类似物鉴定过程中，可以通过设定质量亏损范围，利用MDF技术对采集的高分辨质谱数据进行处理和识别，从复杂背景中筛选已知或未知的代谢产物/中药结构类似物，发挥其独特的技术优势。

1 常规MDF技术

常规MDF技术，根据母体药物与核心亚结构的质量亏损，估计代谢产物的质量亏损落在什么区间，预先设定过滤标准，在全扫描质谱数据集中提取代谢产物离子，排除所有落在期望范围之外的离子，从而在复杂生物基质中快速挖掘出可能的代谢产物^[9]。它无需考虑代谢产物不同的裂解类型，而主要考虑代谢产物与过滤模板之间质量亏损的相似性。

MDF的筛选模板主要分为4类^[10]：1）适用于质量、结构与母体相似的代谢物，例如发生氧化、还原、脱烷基（＜50 mu）等反应，使母体化合物加上或减去一个或几个C/H/O/N等。2）适用于母体裂分产生的小分子化合物，如水解反应。3）适用于母体化合物加合产生的大分子化合物，如结合型代谢物；4）适用于脱卤代谢物，即母体化合物脱去一个或多个卤素。其中模板1）、2）、4）涉及母体产生的氧化、还原、水解反应，3）主要为母体的结合反应。

MDF技术早期应用于体内血液、尿液、胆汁、粪便^[11-14]中代谢物的检测。为了印证MDF技术在代谢物检测方面的有效应性，有学者开展了代谢轮廓谱分析，结果显示MDF技术确实能够在复杂基质中筛选出目标化合物，但其在尿液中的检测结果较血液、胆汁、粪便稍差^[12]。随着时间的推移，该技术拓展应用到组织样品如肝微粒体、肠菌和中药结构类似物的鉴定^[15-19]。Morales-Gutierrez^[20]利用MDF技术，检测沙氟沙星、恩诺沙星、环丙沙星、双福沙星在pH改变、反复冻融等处理条件下的物质转化，及其在鸡肉肌肉组织中代谢物。最终鉴定了恩诺沙星21个转化物，环丙沙星6个转化物，双福沙星14个转化物，沙氟沙星12个转化物，以及它们在肌肉组织的14个代谢产物。王广基等^[21]利用MDF技术，选取麦冬皂苷和麦冬高异黄酮为模板，对麦冬提取物进行数据挖掘，鉴定了50个麦冬皂苷类和27个麦冬高异黄酮类化合物。

但常规MDF技术由于只选择单一的母体化合物为模板，其质量亏损范围设置较宽，常导致筛选结果偏差大，干扰性化合物多。随着数据挖掘技术的发展，学者们在常规MDF技术基础上开发了一些新型的MDF技术。

2 多重MDF技术（MMDF）

MMDF技术，选取多个化合物为模板，分别对各类型的化合物进行筛选。相较于常规MDF，它可以在有限的进样次数中，筛选出更多的代谢物或同系物。屠鹏飞等^[22]利用MMDF技术，选取去氧五味子素的原型及其4个代谢物为模板，对大鼠尿液和粪便中的代谢物进行检测，共鉴定了51个代谢产物，其中49个为Ⅰ相代谢产物，2个为Ⅱ相代谢产物。Qian Ruan等^[23]采用MMDF技术，选取噻氯匹定-谷胱甘肽加合物、脱氯噻氯匹定-谷胱甘肽加合物、氯苯甲醛-谷胱甘肽加合物、四氢化噻吩并吡啶-谷胱甘肽加合物为模板，对噻氯匹定经大鼠肝微粒体孵育后与谷胱甘肽结合的产物进行检测，共筛选出17个与谷胱甘肽结合的代谢产物，确定了噻氯匹定体外的代谢途径。

3 逐级MDF技术（stepwise MDF）

逐级MDF技术，通过确定不同取代基化合物的母体结构，以及取代基的数量，选取多个质量亏损过滤窗口或多个质量范围，可以筛选出更多的化合物。张加余^[24]总结了黄酮类化合物结构规律，确定黄酮分子量范围为282~436 Da，取代基最高为5个甲基，最低为5个羟基，从而设置质量亏损范围为70 mu至166 mu，利用逐级MDF技术，分五段对柑橘中的多甲氧基黄酮进行筛选，共鉴定出81个成分，较常规MDF技术(鉴定30多个成分)检出了更多的化合物。德国学者Macherius^[25]，利用逐级MDF技术对辣根酱中三氯生代谢物进行检测，成功筛选出了33个化合物。

4 线性梯度MDF技术（linear gradient MDF）

线性梯度MDF技术，以多个化合物为模板，用曲线连接各模板化合物的质量数，形成一个动态质量过滤曲线，将曲线两端平行延长50 Da，质量亏损值设为一定的区间范围，则认为分子量落在这一区域内的化合物可能是代谢物或结构类似物（见图 1）。该技术利用Waters公司UPLC/Q-TOF-MS的MS^E扫描模式进行数据采集，然后采用Metabolynx XS软件中的MDF工具对数据进行处理。王喜军等^[26]利用线性梯度MDF技术，对茵陈四逆汤中的乌头类生物碱进行检测，以Songorine、Senbusine A、Hypaconitine 3个化合物为模板，将质量亏损范围设定在-38mu到23 mu之间，共筛选识别145个化合物，通过假阳性筛选剔除55个化合物，通过元素分析和质谱裂解规律剔除27个化合物，最终鉴定了62个乌头类生物碱；而采用传统的气质或液质方法，只能鉴定出15个乌头类生物碱。

5 五点筛查MDF技术（five-point screening MDF）

五点筛查MDF技术，将MDF与数学中的边界理论^[27]相结合，以5个化合物（a、b、c、d、e）为模板，连接五个点，确定筛选范围（见图 2），它使筛选结果不再是一个开放的空间，理论上能够将其他干扰类型的化合物排除在外。五点的选择原则如下：a点为分子量最低的化合物；b、c点为小的取代基连接小的糖配基的化合物，b、c两点相连确定质量亏损的下界限；d、e点为大的取代基连接大的糖配基的化合物，d、e两点相连确定质量亏损的上界限；上下界限斜率与取代基的数量和种类相关。李萍等^[28]采用五点筛查MDF技术，选取最小质量数的B7型人参皂苷为a点，3个氧（负贡献最小）取代的齐墩果酸型皂苷为b点，5个木糖（正贡献第二大）3个二甲酰基（正贡献最小）取代的齐墩果酸型皂苷为c点，7个鼠李糖取代（正贡献最大）的去氢A1型人参皂苷为d点，1个鼠李糖取代的去氢A1型人参皂苷为e点，五点顺次连接确定皂苷类化合物的筛选范围及边界斜率，结合诊断离子分析和视觉同位素技术，共鉴定了三七中234个皂苷类成分，其中67个为潜在的新化合物。

6 MDF技术与其他数据挖掘技术的整合

将MDF技术与提取离子流（EIC）、子离子过滤（PIF）、中性丢失过滤（NLF）、同位素过滤（IPF）、诊断碎片离子（DFI）等数据挖掘技术整合，串联或并联使用，可增加复杂生物基质样品中微量代谢物检测的灵敏度和选择性。姚新生等^[29]将MDF技术与EIC相结合，鉴定大鼠口服参松养心后的入血成分，成功检测出92个外源性成分，其中45个为原型药物，47个为代谢产物。RuanQ^[8]将MDF技术和EIC/ NLF/PIF相结合，对大鼠肝S9孵育液中茚地那韦的代谢物进行鉴定，共检测出15个代谢产物，其中2个为新发现的代谢产物。Tian^[30]将MDF技术和DFI相结合，对马钱子中二氢吲哚类生物碱进行鉴定，先采用MDF技术减少背景噪音，然后利用DFI确定化合物的结构，对于无法确证的同分异构体5和11，辅以量子化学计算法，确定其分别为2-羟基-3-甲氧基士的宁和4-羟基-3-甲氧基士的宁。

7 展望

MDF技术可以通过设定质量亏损范围，从复杂背景中筛选出代谢物或中药结构类似物，操作简便。随着多种优化技术^[31]的出现，以及与其他数据挖掘技术的结合，相信MDF的鉴定结果可靠性将不断提高，得到更加广泛的应用。