1.3　聯(lián)用分析技術在分析科學領域的優(yōu)勢

1.3.1　新技術的應用及其優(yōu)勢

隨著分析儀器的不斷更新，聯(lián)用分析技術也得到了迅速發(fā)展。在20世紀初先后出現(xiàn)整體柱、超高壓液相色譜（UPLC）及串聯(lián)質譜等分析技術，其中整體柱可以降低柱壓，提高色譜柱的滲透性，能夠在高流速下進行液相色譜分析，尤其在全二維液相色譜中得到了很好的應用，提高了全二維液相色譜的分析速度。

20世紀初Waters公司首先推出了超高壓液相色譜儀，超高壓液相色譜的出現(xiàn)成為液相色譜分離技術的一次重要革新。在超高壓液相色譜分離中采用小粒度固定相（1.8μm），在高壓情況下大大提高了色譜分析速度，可實現(xiàn)樣品的高通量分析。盡管常規(guī)高效液相色譜在分離分析領域獲得了廣泛的應用，但是隨著近十幾年的發(fā)展，超高壓液相色譜已經成為一種完善的色譜分離技術，無論是在科學研究還是在日常分析中，已成為很多分析實驗室的常規(guī)儀器分離技術。與常規(guī)高效液相色譜相比，超高壓液相色譜具有其獨特的優(yōu)勢，例如流動相消耗量低、分析速度快及樣品通量高等，尤其與串聯(lián)質譜聯(lián)用在農獸藥殘留分析中發(fā)揮了重要作用。超高壓液相色譜在LC×LC聯(lián)用領域也有很好的應用前景，作為第二維分離可以減少梯度洗脫時間，而且采用短柱的超高壓液相色譜在提高分離效能及有效色譜峰容量方面具有顯著優(yōu)勢。

串聯(lián)質譜的出現(xiàn)解決了色譜與單級質譜聯(lián)用中出現(xiàn)的背景噪聲高、目標組分信號較弱、組分定性及定量誤差較大等劣勢，在環(huán)境污染物檢測及確證方面具有明顯優(yōu)勢，目前已成為國際上農藥殘留、獸藥殘留、環(huán)境污染物檢測及農產品和食品安全方面的標準方法。如GB 23200.14—2016采用液相色譜-串聯(lián)質譜法測定果蔬汁和果酒中512種農藥及相關化學品殘留、GB 23200.8—2016采用氣相色譜-質譜法測定水果和蔬菜中500種農藥及相關化學品殘留，這兩個標準目前已成為我國強制性檢測標準。

1.3.2　聯(lián)用分析技術在代謝組學研究中的優(yōu)勢

代謝是生物體化學反應的總和，可以在很多方面進行研究，例如從單一的生化反應到代謝途徑，再到細胞、多細胞、組織、生物體和種群規(guī)模的分析。作為功能基因組的一部分，代謝分析揭示了基因、轉錄組和蛋白質組向表型的翻譯，以及環(huán)境對這一過程的影響。外部或內部因素都可能引起代謝體的變化，因此代謝組學研究對于理解生物體的生長發(fā)育、疾病、飲食、毒素、藥物、壓力、微生物群等因素是至關重要的。例如，代謝組學研究數據在發(fā)現(xiàn)新的藥物靶點和診斷生物標志物、生產發(fā)酵食品和飲料以及開發(fā)新的生物合成途徑和生物修復策略方面起著核心作用。

正如Fiehn[4]在2002年發(fā)表的有關代謝組學研究的開創(chuàng)性綜述中所定義的那樣，通常根據所鑒別的代謝物的數量和代謝物被識別的程度，將代謝組學研究歸納為以下幾方面：①靶標物分析，測量酶或酶組的底物或產物；②代謝物分析，確定和／或量化一類代謝物，如脂肪酸甲酯（FAMEs）；③代謝指紋圖譜分析，快速分類待測樣品，不必識別單個代謝物；④代謝組學分析，綜合分析代謝組，包括識別和定量單個代謝物。

研究代謝組學的目的是檢測、表征和量化生物系統(tǒng)中的所有代謝物，但在所有的“組學方法”（即基因組學、轉錄組學、蛋白質組學）中，代謝組學研究是最具挑戰(zhàn)性的分析。與蛋白質一樣，代謝物可以在不同的濃度下存在。與核酸和蛋白質不同的是，它們分別由4個和22個化學基團組成，而代謝物含有數千到數十萬種獨特的化學物種，沒有一個單一的分析技術能夠分離和檢測樣本中的所有代謝物。而且到目前為止，即使在經過廣泛研究的人類代謝物中，預計總代謝物將超過114000種，80%以上的代謝物仍有待檢測。推動代謝組學研究的關鍵是開發(fā)檢測、識別和量化未知代謝產物的分析平臺以及處理大量原始代謝組學數據的軟件和從數據中提取信息的化學計量工具。

鑒于此，聯(lián)用分析技術成為代謝組學研究的重要分析平臺，從20世紀初出現(xiàn)的GC-MS/MS或LC-MS/MS（如Q-TOF MS/MS，傅里葉變換離子回旋共振質譜等）到HPLC-NMR及HPLC-NMR-MS等聯(lián)用技術在代謝組學研究中提供了高靈敏度、高選擇性及高通量的分析平臺，為研究生物體代謝標志物、代謝指紋圖譜及代謝機理等發(fā)揮了重要作用，這是單一分析技術無法實現(xiàn)的。

在分析儀器的聯(lián)用技術發(fā)展過程中，先后出現(xiàn)了不同分離技術的聯(lián)用，以及分離技術與檢測技術的聯(lián)用。而隨著科技的不斷進步，制造技術的不斷革新，聯(lián)用分析技術已經向商品化、實用化、微型化及高通量等方面發(fā)展，這將大大拓寬其應用領域和范圍。聯(lián)用分析技術已經在當前越來越繁雜的分析任務中發(fā)揮著不可替代的作用，這勢必進一步推動新的聯(lián)用分析技術的出現(xiàn)與發(fā)展。