人参为五加科（Araliaceae）人参属植物人参Panax ginseng C.A.Mey.的干燥根,红参是鲜人参经蒸制干燥得到的产品。研究表明,热处理引起的人参皂苷的转化与生物学活性的改善显著相关。系统阐释人参与红参的化学组成,揭示蒸制介导的整体性化学转化,建立各自的特征标志物,对于实现人参、红参精准质量控制,优化炮制参数、合理临床用药,推动人参产业向好发展具有重要意义。本论文综合利用系统植化分离、多维色谱-高分辨质谱联用、非靶标代谢组学与质谱成像等技术,对人参开展皂苷化合物的分离制备,同时深度表征鉴定人参与红参的皂苷组成,整体性描绘蒸制介导的化学转化,构建人参与红参鉴别的特征标志物。本论文采用多种柱色谱（D101大孔吸附树脂、中压C18柱）与制备型、半制备型高效液相色谱等对人参根中的皂苷成分进行系统、分离纯化,分离并鉴定42个皂苷化合物（1-42）,包括1个新齐墩果酸型人参皂苷（1）与一个种内首分化合物（2,三七皂苷FP₁）。利用高分辨质谱与一维、二维NMR分析,新皂苷化合物结构鉴定为齐墩果酸3-O-[β-D-吡喃葡萄糖基-（1→2）-β-D-吡喃葡萄糖醛酸基]-28-O-β-D-吡喃葡萄糖基-（1→6）-β-D-吡喃葡萄糖苷,命名为人参皂苷R_O1（1）。其它40个已知皂苷化合物分别鉴定为:人参皂苷Rg₁（3）,三七皂苷R₄（4）,人参皂苷Ra₂（5）,-Rb₁（6）,-Rb₂（7）,-Rd（8）,三七皂苷Rt（9）,人参皂苷Rc（10）,-Ra₁（11）,20-O-葡萄糖基人参皂苷Rf（12）,丙二酸酰化人参皂苷Rb₁（13）,丙二酸酰化人参皂苷Rb₂（14）,人参皂苷Re₂（15）,-Re₃（16）,丙二酸酰化人参茎叶皂苷Rd₅（17）,丙二酸酰化人参皂苷Rc（18）,人参皂苷Rg₃（19）,人参皂苷Re（20）,20（R）-人参皂苷Rh₂（21）,20（S）-人参皂苷Rh₂（22）,人参皂苷Rf（23）,20（S）-原人参三醇（24）,人参皂苷F₃（25）,-Rk₁（26）,-F₅（27）,-Rg₂（28）,-Rb₃（29）,20（R）-人参皂苷Rh₁（30）,compound K（31）,人参皂苷F₁（32）,-F₂（33）,-R_O（34）,三七皂苷R₁（35）,竹节参皂苷Ⅳa（36）,20（S）-人参皂苷Rh₁（37）,人参皂苷Rg₅（38）,-Rk₃（39）,三七皂苷Fe（40）,-R₂（41）与人参皂苷Ra₃（42）。本论文植化分离工作进一步丰富了人参中皂苷化合物的多样性,为基于液质联用技术人参与红参系统物质基础研究与差异分析提供对照品。本论文建立了基于离线全二维液相色谱/离子淌度四极杆飞行时间高分辨质谱（2D-LC/IM-QTOF-MS）维度增强的（四维分离）中药多成分系统表征技术、开发基于UNIFI平台“人参皂苷自建数据库”引导的智能峰注解标准化流程,最终能够鉴定323种人参皂苷（人参中鉴定286种,红参中306种）,其中125种尚未从人参属中分离报道。首先通过单因素实验依次优化色谱-质谱的关键参数（固定相、流动相、柱温、洗脱梯度;离子源参数毛细管电压、锥孔电压与梯度裂解能量）,构建了配置亲水相互作用色谱（HILIC）机制的XBridge Amide色谱柱和反相HSS T3色谱柱的2D-LC分离系统,通过星条方程法测定该二维色谱系统的正交性为0.76,有效峰容量为976;且经过方法学验证该方法稳定、可重现。利用Vion?IMS-QTOF杂合型高分辨质谱仪,选择ESI负离子模式下数据非依赖High-Definition MS^E（HDMS^E）进行数据采集,实现人参与红参提取物复杂成分的四维分离,提供每个皂苷成分五维结构相关信息(t _R-HILIC,t _R-RP,CCS,MS¹,MS²)。与传统MS^E相比,HDMS^E可以更好地分离人参皂苷并直接提供CCS值信息。在系统整理人参皂苷植化分离文献的基础上建立了“人参皂苷自建数据库”,共记录504个已知人参皂苷结构信息（名称、分子式、化学结构）。将该数据库导入UNIFI^TM软件,并输入58个皂苷对照品确定的结构信息,建立了基于UNIFI自动注解HDMS^E数据的高效代谢物鉴定流程（包括分析方法设置、数据采集、数据校正、数据处理与鉴定、鉴定结果再确认）,通过小分子预测、MS¹/MS²数据与数据库成分理论质谱信息匹配,大大缩短分析时间,并呈现可重现的鉴定结果。本实验增加了一维色谱分离（HILIC）和离子淌度（IM）分离,极大地提高了峰容量;离子淌度测定的CCS值为分子的结构鉴定提供了与质谱正交的多一维度的信息,特别是在异构体区分上具有很大的潜力。最终能够从人参鉴定286种人参皂苷、从红参中鉴定306种,共计323种人参皂苷结构（包括PPD型119个,PPT型87个,OA型21个,丙二酸酰化型17个,以及76个其它类型）。这为人参与红参差异分析奠定了基础;所构建的2D-LC/IM-QTOF-HDMS^E方法亦可以充当放大镜初步发现人参和红参之间的差异成分。本论文构建基于超高效液相色谱/离子淌度-四极杆飞行时间质谱（UHPLC/IM-QTOF-MS）非靶标代谢组学技术,通过不同炮制时间点分析整体描绘人参的化学转化,通过实验室自制与市售的人参与红参代谢组对比,鉴定18种潜在差异成分,构建人参与红参特征标志物;并通过质谱成像/（MSI）分析确定了差异标志物的组织分布。综合利用Vion IMS-QTOF离子淌度液质联用仪、UNIFI与Progenesis QI软件,建立了非靶标代谢组学的分析流程:1)基于负离子模式HDMS^E代谢组信息采集;2)多批次HDMS^E数据校正与数据解卷积（峰对齐、峰提取、归一化）;3)代谢特征列表再处理80%规则与30%变异规则;4)基于主成分分析（PCA）,偏最小二阶乘法判别分析（OPLS-DA）与VIP（variable importance in projection）值大小寻找差异代谢物;5)潜在标志物鉴定。根据以上流程首先研究了不同炮制时间（2 h,3 h,4 h）下人参化学成分转化程度,PCA得分图揭示了时间依赖的动态转化轨迹。对人参与实验室自制红参进行差异分析,当VIP阈值设定为2.5时,鉴定22个差异离子;通过对市售人参与红参对比分析,同条件下鉴定25个差异离子;最终发现18个潜在炮制相关标志物。其中m-Rb₁（同位素峰m/z 1195.6070）、人参皂苷Ro、M6（PPD+3Glc+2Xyl+Mal）、m-Rc（同位素峰m/z 1165.5967）、m-Rb₂（同位素峰m/z 1165.5970）为白参的鉴别标记物;人参皂苷Rb₂、人参皂苷Rd、人参皂苷Rg₃为红参的鉴别标记物。在此基础上,进一步对18个潜在炮制相关标志物中5个标志物质量数进行MSI分析(M18:人参皂苷Rg₅（异构体）;M15:人参皂苷Rg₃（异构体）;M4:人参皂苷Ro（异构体）;M12:人参皂苷Rd（异构体）;M10:m-Rc（异构体）在根部的空间分布。5个人参皂苷标志物在人参、红参根部组织部位的具体分布,人参皂苷Rg₅、Rg₃在外皮、韧皮部可以看到有更高含量的表达,而人参皂苷Ro、m-Rc（异构体）在形成层部位含量更高。另外,MSI可以直观呈现差异标志物在不同组别样品中含量差异。M18、M15在红参中的含量高于白参,而M4、M12、M10在白参中的含量则高于红参。这些趋势与非靶向代谢组学获得的结果基本一致。值得注意的,MSI反映的代谢物变化趋势是所有能够离子化的异构体总强度,这些异构体如果变化趋势不一致,MSI呈现的结果可能与LC-MS有所不同。本论文,首次建立一种基于离线2D-LC/IM-QTOF-HDMS^E维度增强的代谢组表征技术,支撑混合样品的四维分离,实现了人参与红参中皂苷成分的深度表征;建立基于UHPLC/IM-QTOF-MS、UNIFI与Porgenesis QI非靶标代谢组学分析技术流程,整体性描绘并鉴定人参炮制相关标志物;首次利用MSI技术对人参炮制相关标志物进行组织分布研究。以上研究结果对于人参与红参的精准质量控制,合理临床用药,及人参产业的向好发展将产生积极的推动作用;同时为中药系统物质基础研究与中药炮制机制研究提供方法学参考。