广东省广州市黄埔区发源路企业加速器 C6 栋西梯 701

NOVOGENE-ZP202303-XCC-1-2

诺禾致源

质谱平台服务指南

蛋白质组学、代谢组学与免疫定量一站式服务

基因科技守护生命健康

ADVANCING GENOMICS

IMPROVING LIFE

· 靶向类固醇激素检测

靶向有机酸检测

GM200代谢组

· N300代谢组

· 靶向短链脂肪酸检测

· 靶向糖类物质检测

靶向中心碳相关物质检测

靶向花青素检测

· 靶向氧化脂质检测

· 靶向神经酰胺检测

· 靶向类⻩酮检测

代谢组学典型信息分析结果展示

代谢组学送样要求

目录 CATALOG

诺禾致源公司简介

诺禾致源质谱检测平台

· 开创蛋白质组学新纪元

· 代谢组定性和定量能力的完美结合

· 代谢物高通量检测与准确定量的绝佳搭配

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蛋白质组学

定性蛋白质组学

定量蛋白质组学

· Label-free 定量蛋白质组

· iTRAQ/TMT 定量蛋白质组

· DIA 定量蛋白质组

· Blood Plus定量蛋白质组

· FFPE定量蛋白质组

· 外泌体定量蛋白质组

蛋白翻译后修饰

· 磷酸化蛋白质组

· 泛素化蛋白质组

· 糖基化蛋⽩质组

· 乙酰化蛋白质组

· 琥珀酰化蛋白质组

· 丙酰化蛋白质组

· 戊二酰化蛋白质组

· 丙二酰化蛋白质组

· 甲基化蛋白质组

组蛋白修饰

PRM 靶向蛋白质组学

高深度蛋白质组学

蛋白质组学典型信息分析结果展示

蛋白质组学送样要求

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代谢组学

免疫定量

成果展示

非靶向代谢组学

挥发性代谢组学

类靶向代谢组学

脂质组学

代谢流

空间代谢组学

靶向代谢组学

· 靶向氨基酸检测

· 靶向胆汁酸检测

· 靶向TMAO及相关代谢物检测

· 靶向脂肪酸检测

· 靶向神经递质检测

· 靶向植物激素检测

多因子检测技术

Luminex检测

Olink蛋白质组学

蛋白芯片检测

多因子检测样本制备

质谱流式技术

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诺禾致源公司简介

北京诺禾致源科技股份有限公司（股票代码：688315）于 2011 年 3 月在北京中关村生命科学园注册成立，专注于开拓

前沿分子生物学技术和高性能计算在生命科学研究和人类健康领域的应用，致力于成为全球领先的基因科技产品和服务

提供者。企业总部位于北京，在天津、广州、上海、美国、英国、新加坡设有实验室或实验基地，并在中国香港、美国、

英国、新加坡、荷兰和日本设有子公司，办公面积逾 40,000m 2

。

公司业务覆盖全球 6 大洲约 90 个国家和地区，服务客户近 7,000 家。诺禾致源在全球范围内与众多学术机构建立了广泛

的合作关系，完成多项具有国际先进水平的基因组学研究工作，截止 2023 年 6 月，联合署名发表或被提及的 SCI 文章总

计约 20,000 篇，累计影响因子近 120,000。目前已取得软件著作权 320 项，专利 62 项；合作伙伴遍布全球，包括 3700

余家科研院所和高校、650 余家医院、2600 余家医药和农业企业等。

诺禾致源拥有多台赛默飞 Orbitrap 系列超高分辨质谱仪 Orbitrap Exploris TM 480、Q Exactive TM HF-X、Q Exactive TM

HF、Orbitrap TM Astral TM 和 SCIEX 公司的高通量三重四极杆 - 复合线性离子阱质谱仪 QTRAP® 6500+ 及布鲁克 timsTOF

Pro 2。利用以上平台，诺禾致源现已开展定量蛋白质组学、定性蛋白质组学、修饰蛋白质组学、PRM 靶向定量蛋白质组

学、Blood Plus 定量蛋白质组学及非靶向代谢组学、脂质组学、靶向代谢组学、类靶向代谢组学、质谱流式单细胞蛋白

检测和多因子定量检测等检测分析服务。通过多平台的协力运作，诺禾致源提供领先的蛋白质组学与代谢组学解决方案。

未来，诺禾致源将持续整合自身在基因测序与质谱检测相关领域的优势力量深耕细作，为全球范围的研究型大学、科研

院所、医院、医药研发企业、农业企业等提供基于基因组学、转录组学、蛋白质组学、代谢组学等多组学解决方案和生

物信息技术支持服务，加速基础科学研究与临床转化的进程。

公司简介

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诺禾致源公司简介

诺禾致源质谱检测平台

EASY-nLC ™ 1200

色谱系统

（应用于蛋白质组学）

VanquishTM UHPLC

色谱系统

（应用于代谢组学）

Sciex ExionLC ™ AD

高效液相色谱

（应用于代谢组学）

色谱系统

质谱平台

Orbitrap Exploris ™ 480 质谱性能参数

质量范围 40-6,000 m/z（可选 8000m/z）

四极杆分离 低至 0.4u

扫描速度 高至 40Hz

最大分辨率 480,000（m/z 200）

动态范围 ＞ 5,000:1

质量准确度 3 ppm RMS ext,1 ppm RMS int.

可选项 Easy-IC, BioPharma, FAIMS Pro Orbitrap Exploris ™ 480 质谱平台

（应用于蛋白质组学）

Evosep One

色谱系统

（应用于蛋白质组学）

Orbitrap TM Astral TM

色谱系统

（应用于蛋白质组学）

Q ExactiveTM HF-X 质谱平台

（应用于蛋白质组学、代谢组学）

Q ExactiveTM HF-X 质谱性能参数

分辨率 240,000 @ m/z 200

质量扫描范围 50-6,000 m/z

扫描速度 Up to 40 Hz

质量准确度 内标 <1 ppm RMS；外标 <3 ppm RMS

灵敏度 全扫描 MS：100 fg 上柱量利血平的 S/N 为 150：1

SIM：50 fg 上柱量利血平的 S/N 为 150：1

动态范围 >5,000:1

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诺禾致源公司简介

timsTOF Pro 2 质谱平台

（应用于蛋白质组学）

Orbitrap TM Astral TM 质谱平台

（应用于蛋白质组学）

timsTOF pro 2 性能参数

质量范围 20-40,000 m/z

TOF 分辨率 ≥ 75000（m/z 1221.9906 ）

内标校准 平均误差≤ 0.8 ppm（tuning mix m/z 1221.9906）

外标校准 平均误差≤ 2 ppm（tuning mix m/z 1221.9906）

扫描速度 120 Hz

Orbitrap TM Astral TM 质谱性能参数

灵敏度 单离子检测

HRAM 扫描速度 200 Hz

动态范围 >1,000 :1

分辨率 80,000 at m/z 524

>50,000 at m/z 130 for TMT 18-plex

质量准确度 RMS<5 ppm

质量范围 40-6000 m/z

扫描模式 SIM,DDA, DIA,PRM

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诺禾致源公司简介

QTRAP® 6500+ 质谱性能参数

Starion 星瀚 ® 质谱流式系统性能参数

分辨率 ≥ 9000

质量扫描范围 5-2,000 m/z

扫描速度 20,000 Da/s

质量准确度 ＜ 0.01%（全质量数范围）

灵敏度 ESI 正离子：1 pg 利血平进样，S/N ≥ 160,000:1

ESI 负离子：1 pg 雌二醇进样，S/N ≥ 500:1

动态范围 ＞ 106

通道数 135

质量范围 70-209

分辨率 ＞ 700

灵敏度 5.0*105

cps(1ppb Tb159)

TOF 采样频率 ＞ 160K

采集速度 600 细胞 /s

SCIEX QTRAP® 6500+ 质谱平台

（应用于代谢组学）

Starion 星瀚 ® 质谱流式系统

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诺禾致源公司简介

开创蛋白质组学新纪元

Orbitrap Astral 质谱仪，以更高通量、更深覆盖和更高灵敏度，通过精准

定量，深入理解生物学研究和发病机制。率先将创新的 Astral 质量分析器

与久经考验的 Orbitrap 质量分析器相结合，显著扩大了研究的范围和视角。

Orbitrap Astral 高分辨质谱仪共包含三个质量分析器：用于选择母离子的

四极杆质量分析器、用于采集高动态范围 HRAM 谱图的 Orbitrap 质量分析

器以及能够以高灵敏度和高达 200 Hz 的速度采集高动态范围 HRAM 谱图

的全新 Astral 质量分析器。这些质量分析器的独特优势相结合，最大限度

提升了解决方案的性能和可用性。

通过非标记定量或多重定量，发现重要生物学信息，并在

更大的动态范围内进行定量。

一小时内覆盖 12,000 个蛋白质组，实现近全蛋白质组覆盖。

一天内分析 180 份样品中的 100 多万个蛋白质组（每份样

品 8,000 多个蛋白质组），扩大研究的范围并提升研究的

统计功效。

能够以每天 80 份样品的速度鉴定 250 pg 细胞裂解物消化

液中的 5,000 多种蛋白质。

精准定量

更深覆盖

高样本通量

高样本通量

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诺禾致源公司简介

代谢组定性和定量能力的完美结合

Q Exactive 系列质谱平台 + mzCloud 数据库

超高分辨率，清除复杂基质的干扰，全面检测代谢物

强大的代谢组数据库及分析软件

高质量精度，确保 MS 色谱峰每一点的高质量精度

图 1 代谢组学分析的样品基质复杂，且需要在有限的分析时间内尽

可能实现全组分的同时检测，而超高的分辨率对于分析那些基质复

杂、干扰大的样品尤为重要

图 2 精确质量数覆盖整个色谱峰

图 3 mzCloud 数据库

（数据来源 https://www.mzcloud.org/，数据实时更新）

图 4 Compound Discoverer 软件

及数据处理流程

基于 Orbitrap 质谱平台的 mzCloud 数据库，截⽌⾄ 2021

年 8 ⽉ 9 ⽇包含超过 19313 种代谢物、829 万张⼆级谱

图信息（持续扩充中），搭配集成多种数据处理功能的

Compound Discoverer 软件，可实现对样本中代谢物的

定性与定量分析的有机统一。

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诺禾致源公司简介

代谢物高通量检测与准确定量的绝佳搭配

QTRAP® 6500+ 质谱平台 + novoDB 数据库

QTRAP® 6500+ 质谱系统通过智能方法降低定量限 (LOQ)，能够对要求

最为严苛的基质样本中存在的化合物进行定量分析。横跨 6 个数量级的

动态范围，显著增加检出物浓度的覆盖范围。内置的 QTRAP 功能使整

个系统只需一次进样就可同时运行定量 MRM 和定性扫描，从而最大限

度地提高通量。

代谢物检出率极大提升

超高的代谢物定量准确性 自建代谢组数据库 novoDB

极优的代谢物检出重现性

为了评估 QTRAP® 6500+ 系列相对于现有高性能三重四极

杆系统的优势，采用两种质谱仪对 100 pg/mL 的醛固酮

进行定量检测，结果发现 QTRAP® 5500 系列中 S/N=48，

QTRAP® 6500+ 中 S/N=175，同时信号强度方面也有较为明

显的差距。

在 QTRAP® 6500+ 上使用 MRM 扫描模式对大鼠血浆中舒

巴坦进行定量分析，该方法对血浆中舒巴坦定量的准确

度高达 88%~106%，CV 值在 0.9%~10.6% 之间，定量

准确性很好。

novoDB 为诺禾致源自建代谢组学数据库，包含 2200+

化合物的人 & 动物数据库和 3250+ 化合物的植物数据库。

搭配 QTRAP 6500+ 质谱仪，采用多反应监测模式（MRM），

对实验样本进行检测，根据 Q3（子离子）对化合物进行

定量，根据检测物质的保留时间 RT，母子离子对（Q1/

Q3）信息以及二级质谱数据，进行定性分析。

在 QTRAP® 6500+ 上使用 MRM 扫描模式对血浆进行 10

次重复进样，同时定量到 1,150 个脂质分子，其中 80%

的脂质分子的相对标准偏差（RSD）<10%，定量重现

性较好。

图 5 醛固酮信号强度 图 6 脂类相对标准偏差累积值

大鼠血浆中舒巴坦定量数据

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定性蛋白质组学

蛋白质组学Proteomics

蛋白质是功能的执行者，其功能改变与表型息息相关，

单纯的基因组、转录组难以将复杂的生命表型阐释清楚。

应用蛋白质组学技术，不仅可以更加直观的解释表型变

化，亦可作为基因组、转录组与表型之间的纽带，从不

同层次、不同维度，更加深入、系统全面地解析生物分

子功能和调控机制。

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定性蛋白质组学

定性蛋白质组学

产品简介

蛋白质定性分析是利用质谱来确定样本中是否含有某种蛋白质，其基本原理是利用质谱仪得到二级质谱的离子峰分布来鉴

定样品中的肽段，进而鉴定蛋白种类。样本类型主要为胶点、胶条、IP/CO-IP/Pull-down 蛋白溶液等。

技术路线

应用方向

蛋白胶点胶条鉴定 蛋白质相互

作用鉴定

蛋白质全谱鉴定 修饰定性蛋白质组

蛋白酶解 多肽脱盐 质谱检测 搜库定性 生物信息分析

SDS-PAGE

pull-down 蛋白溶液相互作用谱

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定量蛋白质组学

定量蛋白质组学

Label-free 定量蛋白质组

产品简介

Label-free，非标记定量技术，每个样本单独上机，无需使用昂贵的同位素做内标，只需分析大规模鉴定蛋白质时所产生

的质谱数据，比较不同样品中相应肽段的信号强度，从而对肽段对应的蛋白质进行相对定量。

技术原理

根据一级质谱相关的肽段峰强度（Mass spectral peak intensity）、峰面积（Peak area）、液相色谱保留时间（LC

retention time）等信息，基于肽段母离子强度（或色谱离子流的峰面积，即 XIC），以 MS1 为定量基础，进行定量。

技术特征

1. 不需要昂贵的标记，操作简单

直接根据一级质谱的峰面积进行蛋白定量，不需要同位素标记，实验耗费低。对样本的操作少，从而使其最接近原始状态，

所需样本量低。

2. 实验要求高

每一个样本单独上质谱检测，需要有足够的技术重复以确保结果的可靠性，对液相色谱分离及串联质谱鉴定的稳定性和重

复性要求较高。

3. 样品不受限制，应用范围广

适用于蛋白差异明显的样本，如近缘物种或同一物种的不同组织类型的样本间的差异比较。可以进行蛋白有无差异分析，

即有的分组中有某种蛋⽩的表达⽽其他分组中没有该蛋⽩的表达。

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定量蛋白质组学 iTRAQ/TMT 定量蛋白质组

产品简介

iTRAQ（Isobaric tags for relative and absolute quantitation）和 TMT（Tandem Mass Tags）分别是由美国 AB Sciex 公

司和 Thermo 公司研发的多肽体外标记定量技术，采用 8 种或 18 种同位素标签，通过特异性标记多肽的氨基酸基团，一

次上机可实现 8 个或 18 个不同样本中蛋白质的相对定量，是近年来定量蛋白质组学常用的高通量筛选技术。

技术原理

技术特征

1. 通量高，不受样本数目的限制

单次上机最多可以同时进行 8 个样品 (iTRAQ) 或 18 个样品 (TMT) 蛋白的鉴定和定量，超过 8 个样品 (iTRAQ) 或 18 个样品

(TMT) 可以通过设置内参，形成搭桥，实现多次上机数据之间的比较，不受样本数目的限制。

2. 定量准确，重复性高

不同样本标记之后混样，统一处理、上机，与非标记定量样本单独处理、上机相比，减少了样本处理和上机造成的实验误差，

提高了定量的准确性和重复性。

3. 蛋白检测范围广

无物种特异性限制，理论上适用于所有物种。蛋白种类广，胞浆蛋白、膜蛋白、核蛋白、胞外蛋白、分泌蛋白等皆可检测。

蛋白丰度和分子质量跨度大，可检测出低丰度蛋白、强碱性蛋白、小于 10KD 或大于 200KD 的蛋白。

技术路线

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定量蛋白质组学

注：进行 DIA 检测，需先用 DDA 构建一个谱图库。

数据采集方式 DIA DDA

一级质谱 将样本中的酶解肽段，不筛选质荷比范围，直接一级质谱。 同 DIA

二级质谱 对设定好的窗口内的所有肽段进行碎片化，打二级质谱。 对一级谱图信号最强的 Top40 的多肽依次碎片化，

打二级质谱。

优 势

二级质谱可以很均匀地采集每个范围窗口的肽段，不会有

遗漏，不涉及到对母离子的限制性筛选；完整性、重现性、

稳定性高。

二级谱图所采集肽段信息都是来源于一条肽段，“成分纯

粹”，后续生信分析简单；实验操作简单；方法成熟，参

考文献丰富，成本较低。

劣 势

二级谱图所采集肽段信息来源于设定好的窗口范围内的所

有肽段，“成分复杂”，数据处理难度大；

需要构建混合样本库，辅助蛋白鉴定，成本高。

二级质谱只能采集一级谱图信号最强的 Top40 的多肽信息，

容易遗漏低丰度蛋白信息；

一级质谱中根据信号强度排序，挑选信号较强的肽段母离

子进入二级质谱，具有一定的随机性。

DIA 定量蛋白质组

产品简介

数据非依赖性的扫描模式（Data-independent acquisition, DIA）是近几年来发展的一种新的质谱数据采集方式。可以将

质谱全扫描范围分为若干个窗口，然后对每个窗口中的所有离子进行检测、碎裂，从而无遗漏、无差异地获得样本中所有

离子的信息。目前流行的蛋白质组学研究手段，如 iTRAQ、TMT、Label-free、SILAC 采用的都是数据依赖性的扫描模式

（Data-dependent acquisition, DDA）。相对于 DDA，DIA 方法具有重复性好、蛋白质覆盖率高、定量准确性高等特点，

适用于大样本。

技术原理

DIA 扫描模式中，利用超高分辨率质谱对特定质量范围内的所有母离子进行碎裂，采集所有母离子的碎片离子，并快速地

依次扫描相邻的母离子窗口内的所有碎片离子。

技术路线

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定量蛋白质组学

研究方法

技术原理

血浆 / 血清样本中加入 NP 进行孵育，会迅速在 NP 表面形成一层蛋白质膜，与蛋白质膜具有相互作用的蛋白质以及完整

的蛋白复合物也随之吸附在 NP 上，实现血液蛋白质的富集。然后利用磁棒对 NP 进行吸附纯化，进一步将吸附在 NP 上的

蛋白质酶解成多肽，进行 LC-MS/MS 检测，从而实现血液蛋白质组整个动态范围的全面检测。

Blood plus 血液蛋白质组

血液样本中蛋白质含量动态范围广，在高丰度蛋白的影响下，低丰度蛋白的检测一直都是巨大的挑战。基于纳米颗粒

(Nanoparticle，简称 NP) 的蛋白质富集方法可实现更细颗粒度的血液蛋白质组学研究。Blood plus 产品，利用纳米颗粒

(Nanoparticle, NP) 结合高分辨质谱 (LC-MS/MS) 检测技术，可实现血浆 / 血清样本蛋白鉴定数目突破 2800+ ！

NP 富集原理

实测结果

1. 蛋白鉴定数 3 倍提升

纳米颗粒 (NP) 富集之后进行质谱检测，能够将血液蛋白的检测深度从平均 832 个蛋白提升到 2834 个，肽段数目从平均

5824 个提升到 22382 个，与对照组 (CK) 相比蛋白和肽段的鉴定数量都提升了 3 倍以上。

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定量蛋白质组学

FFPE 定量蛋白质组

产品简介

福尔马林固定的石蜡包埋（formalin-fixed paraffin-embedded，FFPE）组织样本长期以来被用于组织学和形态学结构的

保存，以便对疾病进行组织病理学诊断。FFPE 蛋白质组可用于揭示大量与疾病相关的功能信息，从而帮助识别与特定疾病

诊断、预后、监测和治疗相关的有意义的生物标志物。

技术难点

对组织进行甲醛固定及石蜡包埋等处理会导致组织细胞中的蛋白质、核酸等分子发生相当广泛的分子交联，使获取 FFPE

组织内锁定的蛋白质组变得相当困难。甲醛的固定限制了蛋白质的提取效率，损害了免疫反应活性，并可能导致质谱技术

对蛋白质的鉴定不明确。因此，需要一种有效的方法从 FFPE 组织中进行蛋白质的提取。基于此，诺禾致源经过大量文献

调研、研发测试，现已开发出能高质量获取 FFPE 样本中蛋白质的提取方法。

图 1 NP 去高丰度和 CK 未去高丰度蛋白和肽段数目

图 2 NP 富集鉴定结果对比

2. 覆盖率 98% 以上

将 NP 富集组和对照组鉴定到的蛋白做 overlap 分析，NP 组鉴定到的蛋白覆盖了 98% 以上对照组鉴定蛋白，而且这部分

overlap 的蛋白仅占 NP 组鉴定蛋白总数的不足 30%。

729

CK-1 NP-1

19 2069 730

CK-2 NP-2

30 2095 964

CK-3 NP-3

19 1910

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定量蛋白质组学

参考文献

Coscia F, Lengyel E, Duraiswamy J, et al. Multi-level Proteomics Identifies CT45 as a Chemosensitivity Mediator and

Immunotherapy Target in Ovarian Cancer[J]. Cell, 2019, 179: 1-15.

实验流程

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定量蛋白质组学

外泌体定量蛋白质组

产品简介

外泌体（exosome），一种细胞内溶酶体微粒内陷形成的多囊泡体，内含复杂的 RNA 、脂类和蛋白质，直径在 30~150

nm，几乎存在于所有类型的细胞分泌物及体液中。外泌体经宿主细胞分泌后，可通过携带的蛋白质、核酸、脂类等来调节

受体细胞的生物学活性，从而介导细胞间的通讯。外泌体中的蛋白质居多，其涉及的功能范围较广，外泌体蛋白质组学目

前可用于研究外泌体蛋白质在免疫调节、抗原呈递、癌症转移、肿瘤浸润、血管新生、神经发育中的生物学功能，亦可揭

示其在标志物的筛选与鉴定、药物靶点的发现以及功能机制中的作用。

参考文献

Raposo G, Stoorvogel W. Extracellular vesicles: Exosomes, microvesicles, and friends[J]. Journal of Cell Biology,

200(4): 373-383.

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定量蛋白质组学

研究思路

技术路线

外泌体的分离方法主要有：超速离心法（又叫差速离心法）、超滤离心法、密度梯度离心法、磁珠免疫法、多聚物沉淀法、

色谱法等，各分离方法各有优缺点，但是 CNS 杂志上主流的方法仍是超速离心法，超速离心法准确性高、重复性好，能最

大限度减少蛋白质聚集体和其他膜粒子的共纯化。

外泌体的鉴定方法主要有：透射电子显微镜（TEM）、粒径分析（纳米流式检测仪）、蛋白指标检测（Western Blot、流

式细胞术）。

外泌体成分的鉴定可通过质谱检测技术来实现，定量蛋白质组学技术可进行对外泌体蛋白质组成及含量的分析。

常见蛋白质定量组学技术有：

• Label-free 定量蛋白质组 • iTRAQ/TMT 定量蛋白质组

• DIA 定量蛋白质组 • PRM 靶向定量蛋白质组

定量蛋白质组学技术比较

技术类型 是否标记 数据扫描模式 技术特点

TMT

是，多样本上机 DDA 定量准确，重复性好，不可比较有无蛋白，适用于同一物种同

一组织共有蛋白差异比较 iTRAQ

Label-free 否，单样本上机 DDA 适用范围广泛，成本较低，可用于“有无蛋白”比较，定量准

确性和重复性稍逊于标记定量

DIA

否，多样本上机 DDA（建库） 蛋白覆盖度高，定量准确，重现性高，适用于大样本，可对不

同批次样本进行比较分析，样本少时成本较高 否，单样本上机 DIA

Blood plus

否，多样本上机 DDA（建库）

主要针对人类血液样本，可获得 DIA 的相对定量数据

否，单样本上机 DIA

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修饰蛋白质组学

修饰蛋白质组学产品类型

蛋白质翻译后修饰（Post-translational modification, PTM）是指对翻译或翻译后的蛋白质进行共价加工的过程，PTMs

可以改变蛋白质的物理、化学性质，进而影响蛋白质的空间构象和活性状态、亚细胞定位、折叠及其稳定性以及蛋白质 -

蛋白质相互作用。PTMs 几乎参与细胞所有的生命活动过程，如细胞分裂、蛋白分解、信号传导、基因表达调控和蛋白相

互作用等。

蛋白质发生修饰时其分子质量会发生相应的改变，因此可以利用质谱针对修饰蛋白质进行定性与定量分析。为了降低非修

饰肽段的干扰，提高低丰度修饰肽段的检测效果，在质谱检测修饰肽段前一般需要针对修饰肽段进行特异性富集。

修饰蛋白质组研究方法

蛋白翻译后修饰

修饰类型 功能简述 富集方法 常见应用方向

磷酸化 调节和控制蛋白质活力和功能的最基本、最

普遍、最重要的机制 IMAC-Fe 应用广泛，尤其是信号转导、转录调控

泛素化

基础修饰，蛋白“质控”的重要环节。介导

蛋白降解，调控蛋白质稳定性、定位、活性

以及相互作用

CST PTM / motif

基序抗体

细胞增殖、细胞周期、细胞凋亡、囊泡运输、

衰老过程、非生物胁迫、癌症发生发展和神

经退行性疾病等

酰化

乙酰化 影响染色质结构，激活转录因子，调节代谢

酶的活性

表观遗传、细胞骨架重排、代谢调控、生长

发育、侵染免疫、生物胁迫等

琥珀酰化 影响线粒体蛋白功能和代谢途径，部分功能

与乙酰化一致

线粒体代谢、表观遗传、生长发育、炎症与

疾病等

丙酰化 影响代谢调控、代谢酶活性，转录激活 表观遗传、代谢网络调控、细胞应激反应、

光合作用等

戊二酰化 核小体组装、染色质结构、基因表达、DNA

损伤修复

代谢调控、核小体动态结构和精子运动、细

胞周期

丙二酰化 影响代谢调控，尤其是能量代谢和光合作用，

可影响脂肪酸的合成、线粒体呼吸、糖酵解

代谢调控、植物抗逆、炎症反应、2 型糖尿

病等

甲基化 基因表达、DNA 损伤修复、转录调控、蛋白

合成、染色体组装、信号转导 表观遗传、癌症、老年 痴呆、衰老方面

N-/O- 糖基化

影响蛋白的正确折叠、亚细胞定位、生物活

性、胞内运输以及稳定性，血液中最丰富的

修饰类型

HILIC 细胞信号转导、癌症发生发展、免疫防御、

疾病标志物筛选等

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修饰蛋白质组学

泛素化蛋白质组

蛋白质泛素化（Ubiquitination）是指一个或多个泛素分子在一系列酶的作用下与底物蛋白质分子共价结合的翻译后修饰

过程。泛素 (Ubiquitin) 是一种由 76 个氨基酸构成，在真核生物中广泛存在并具有高度保守性的多肽。

泛素 - 蛋白酶体降解途径（ubiquitin-pro-teasomepathway, UPP）作为泛素化的基础功能介导了真核生物体内 80%~85%

的蛋白质降解，在新合成蛋白的质控与蛋白行使完功能后的降解再循环利用中发挥着至关重要的作用。通过对蛋白质稳定性、

定位、活性以及相互作用的调控，泛素化修饰广泛参与了诸如转录调节、DNA 损伤修复、细胞周期、细胞凋亡、囊泡运输

等生理过程，在细胞的增殖与分化，细胞周期，细胞凋亡；肿瘤的发生发展，神经性退行性疾病；植物非生物胁迫、功能

基因挖掘、植物细胞器发育等方面具有广泛的应用。

应用方向

细胞增殖、

分化、

周期、凋亡

肿瘤发生

发展

神经性

退行性疾病

植物生长

发育

植物非生物 光形态发生 胁迫

细胞自噬

细胞周期 信号通路 癌症机理 昼夜节律 生长发育 逆境胁迫

磷酸化蛋白质组

蛋白质的磷酸化（Phosphorylation）是指由蛋白激酶（protein kinase, PK）催化的把 ATP 或 GTP γ 位的磷酸基转移到

底物蛋白质的特定位点（氨基酸残基 Ser、Tyr、Thr）上的过程，其逆转过程是由蛋白磷酸酶（protein phosphatase,

PPase）催化的，称为蛋白质的脱磷酸化（去磷酸化）。

蛋白质的磷酸化和去磷酸化是调节和控制蛋白质活力和功能的最普遍、也是最重要的调控机制，具有重要的研究价值，广

泛应用于微生物、植物和动物的研究中。磷酸化参与各种生理和病理过程，调控细胞的增殖、发育、分化、凋亡等生命活

动，广泛运用在细胞自噬、细胞周期、信号通路、生长发育、昼夜节律、逆境胁迫和癌症机理等研究领域。癌症相关研究中，

对于肿瘤的分子分型、致病机制研究和治疗靶点选择，都有着非常重要的意义。

应用方向

21

修饰蛋白质组学

糖基化蛋白质组

蛋白质糖基化（Glycosylation）是指蛋白质在酶的作用下被

连接上糖链的过程，可发生在细胞内 50~70% 的蛋白质上。

根据连接氨基酸残基的不同，糖基化主要分为 N- 糖基化、O糖基化、C- 连接糖基化和糖基磷脂酰肌醇（GPI）锚四大类型，

其中研究最多的是 N- 糖基化，O- 糖基化次之。

代谢和衰老

过程

肿瘤发生

发展

神经退行性

疾病 免疫应答 抗逆抗胁迫 生长发育

乙酰化蛋白质组

蛋白质乙酰化（acetylation）是指在乙酰基转移酶（HATs/KATs）的催化下把乙酰基团（如乙酰辅酶 A 等供体）共价结

合到底物蛋白质的赖氨酸残基上的过程，主要发生在蛋白质赖氨酸残基的 ε-NH2 位。此过程可以被去乙酰化酶 (HDACs/

KDACs) 逆转，将乙酰化蛋白质去乙酰化。

乙酰化可影响到生命活动的各个过程，包括：基因转录调控，DNA 复制、损伤修复，RNA 稳定性，蛋白合成、折叠、聚集，

细胞周期、分裂、凋亡、自噬，细胞骨架重排，新陈代谢，脂质储存和分解，线粒体裂变，信号转导，离子转运，氧化还

原调节等。在动植物的免疫应答、抗逆抗胁迫、生长发育、代谢和衰老过程、肿瘤发生发展、神经退行性疾病等方面都有

广泛应用。

应用方向

细胞识别 分化 信号转导 免疫应答 癌症发生发

展 生物胁迫

应用方向

生殖发育

N- 糖基化（N-glycosylation）是糖基化修饰中研究最广泛、最深入的一种修饰类型，指的是糖链通过与蛋白质的天冬酰

胺的自由 NH2 基连接，通常第一个连接上去的糖单元是 N- 乙酰葡萄糖胺。O- 糖基化（O-glycosylation）的连接部位主

要是丝氨酸（S）和苏氨酸（T），通常第一个连接上去的糖单元是 N- 乙酰半乳糖胺，然后逐渐将糖转移上去形成寡糖链。

糖基化修饰对于蛋白质的正确折叠、功能定位、胞内运输等起着重要作用，是接收细胞外部信号刺激的主要途径，而且与

细胞识别、细胞分化、发育，信号转导，免疫应答等在内的多种重要的生命活动有着密切关联，被 Nature Methods 评为

2021 年最值得关注的技术之一。

22

修饰蛋白质组学

核心能量

代谢

线粒体代谢

类疾病 炎症等疾病

琥珀酰化蛋白质组

蛋白质琥珀酰化（succinylation）修饰是指琥珀酰基团供体（如琥珀酰辅酶 A）通过酶学或者非酶学的方式将琥珀酰基团

共价结合到底物蛋白质的赖氨酸残基的过程。

琥珀酰化修饰赋予赖氨酸基团 2 个负电荷，能够引发更多蛋白质特性的改变，且琥珀酰基团空间结构较大，对于蛋白质结

构和功能的影响更为显著。在真核和原核生物中，琥珀酰化是一种保守的修饰类型。琥珀酰化和乙酰化具有非常强的相关性，

在已有的研究中，大量发生琥珀酰化的位点同时也能检测到乙酰化修饰。琥珀酰化参与了很多核心能量代谢途径（包括三

羧酸循环、糖代谢等），影响线粒体中的代谢过程，对线粒体失调相关的疾病的研究具有重要价值。

应用方向

丙酰化蛋白质组

蛋白质丙酰化（Propionylation）修饰是指在酰基转移酶（如乙酰基转移酶）的作用下催化丙酰基团（如丙酰辅酶 A 等供体）

共价结合到底物蛋白质中赖氨酸残基上的过程。

赖氨酸丙酰化在真核生物和原核生物中均起重要的调控作用，作为一种新发现的可逆修饰，其功能仍有待深入研究，具有

很大的研究潜力。已有研究发现丙酰化在细菌的整体代谢调控网络和代谢酶的活性调控，细菌和哺乳动物的细胞应激反应，

真核生物和原核生物的表观遗传调控，光合作用调控等方面有重要作用。

应用方向

细菌代谢

调控网络

表观遗传

调控

细胞应激

反应 光合作用

23

修饰蛋白质组学

戊二酰化蛋白质组

蛋白质戊二酰化（glutarylation）是指在酶的催化下把戊二酰基团（如戊二酰辅酶 A 等供体）共价结合到底物蛋白质的赖

氨酸残基上的过程，此过程是可逆的。赖氨酸本身带有正电荷，戊二酰化发生后，将正电荷改变成负电荷，这种对蛋白带

电性的改变会影响蛋白构象和蛋白间相互作用。

戊二酰化作为近些年新发现的酰化修饰类型，对核小体组装、染色质结构、基因表达、DNA 损伤修复、细胞周期有重要调

控作用，和其他酰化修饰类似，在代谢过程中也起到重要作用，已有的研究表明，其对核小体动态结构和精子运动都有一

定影响。

应用方向

丙二酰化蛋白质组

蛋白质丙二酰化（malonylation）是指在酶的催化下把丙二酰基团（如丙二酰辅酶 A 等供体）共价结合到底物蛋白质的赖

氨酸残基上的过程，此过程是可逆的。赖氨酸本身是带有正电荷的，丙二酰化发生后，将正电荷改变成负电荷，这种对蛋

白带电性的改变会影响蛋白构象和蛋白间相互作用。

丙二酰化作为近些年新发现的酰化修饰类型，在代谢过程方面有着重要作用，尤其是能量代谢和光合作用方面，可影响脂

肪酸的合成、线粒体呼吸、糖酵解、植物抗逆、炎症反应、2 型糖尿病等。

应用方向

代谢调控 核小体

动态结构 细胞周期 精子运动

代谢调控 植物抗逆 炎症反应 2 型糖尿病

戊二酰化

丙二酰化

24

修饰蛋白质组学

甲基化蛋白质组

蛋白质甲基化修饰（methylation）最常见的发生位点是赖氨酸和精氨酸。在赖氨酸位点上，赖氨酸甲基转移酶可催化赖

氨酸 ε- 氨基集团发生单甲基化、二甲基化、三甲基化；在精氨酸位点上，精氨酸甲基转移酶可催化精氨酸侧链上发生单甲

基化、对称二甲基化、不对称二甲基化。对于甲基化的研究一般需要确定修饰类型或修饰位点，诺禾质谱目前可承接赖氨

酸泛甲基化和精氨酸单甲基化的修饰类型。

甲基化在基因表达、DNA 损伤修复、转录调控、蛋白合成、染色体组装、信号转导方面都有着重要作用，在表观遗传，癌症，

老年痴呆、衰老方面得到广泛研究。

应用方向

表观遗传 癌症 老年痴呆 衰老

赖氨酸单甲基化 赖氨酸二甲基化 赖氨酸三甲基化 精氨酸单甲基化 精氨酸对称二甲基化 精氨酸不对称二甲基化

25

修饰蛋白质组学

组蛋白修饰（histone modification）是指组蛋白在相关酶作用下发生甲基化、乙酰化、磷酸化等修饰的过程。

组蛋白修饰

组蛋白修饰在细胞中同 DNA 修饰以及组蛋白变体等表观遗传变化可动态调节染色质的结构和功能，这是因为组蛋白修饰改

变了底物氨基酸残基的性质，这种改变通常比突变更为重要，因为它们可能影响组蛋白结构，从而影响其功能，并且翻译

后修饰在组蛋白中含量丰富，特别是在其 N 端尾部，它们能够在调节染色质动力学和多种 DNA 模板化生物过程中发挥重

要作用，而这些过程的失调与癌症等疾病的发展进程密切相关。

应用方向

表观遗传 癌症 胚胎发育 干细胞研究

26

PRM 靶向蛋白质组学

产品简介

PRM（平行反应监测，parallel reaction monitoring）是一种基于高分辨、高精度质谱的靶向蛋白质组学技术，能够对目

标蛋白质、目标肽段进行选择性检测，从而实现目标蛋白质 / 肽段的相对 / 绝对定量，可以用于验证定量蛋白质组学结果。

与经典的 Western blot、ELISA 技术相比，摆脱了抗体限制，应用范围更加广泛。

技术路线

PRM 靶向蛋白质组学

应用范围

PRM 可用于广筛数据的验证，比如基因组 / 转录组 / 定量蛋白质组 / 修饰蛋白质组获得的目标蛋白，实现其相对 / 绝对定

量分析。

PRM

NCBI

UniProt

......................

Genome(Denovo)

Transariptonmics

27

PRM 靶向蛋白质组学

技术特点

PRM 可与传统蛋白质验证（Western Blot/ELISA）技术互补，使蛋白验证更加简单，选择性更多。

参数 PRM Western Blot/ELISA

应用范围 广，不依赖抗体 受限于商业抗体

特异性 高，靶向检测具体蛋白具体肽段 难以把控，受限于抗体的特异性

准确度 高，相对 / 绝对定量 灰度深浅，间接定量

通量 高，一次检测多个蛋白 低，一次只能检测一个蛋白

灵敏度 1 attomol 高，0.1 attomol

实验周期 依具体项目而定

实验成本 依具体项目而定

28

高深度蛋白质组学

产品简介

蛋白质是生物表型和疾病发生的直接功能分子。传统的基于 2D 双向电泳分离的蛋白质组通常可以鉴定出约 1,000 种蛋白，

常规的基于酶解多肽的蛋白质组学分析方法约能鉴定 3,000 ～ 4,000 个蛋白，对全蛋白质组的覆盖仅在 5 ～ 20% 左右，远

远不能满足高通量定量蛋白质组分析的要求，因此高通量高覆盖度的蛋白质组学研究技术尤为重要。

研究方法

高深度蛋白质组学

产 品 仪器平台 富集方法 项目经验

高深度定量蛋白质组 Thermo Q Exactive ™ HF-X、

TimsTOF Pro 2 无富集 ≥ 10000 个蛋白

技术参数

29

信息分析结果展示蛋白质组学典型

蛋白质组学典型信息分析结果展示

转录组和蛋⽩质组表达

调控韦恩图

转录组和蛋⽩质组表达量关联分析

GSEA 图

30

蛋白质组学典型信息分析结果展示

转录组与蛋⽩质组 GO 功能

富集聚类热图

motif 分析

转录组与蛋⽩质组 GO 功能富集关联分析

31

蛋白质组学送样要求

蛋白质组学送样要求

定性蛋白质组

定量蛋白质组

实验类型 送样建议

胶点胶条

送考马斯亮蓝染色或银染后的胶点 / 胶条，要求条带清晰，无降解，面积 1cm2

。

注：考马斯亮蓝染色的条带鉴定到目标蛋白的概率高于银染。

4℃保存，放入 EP 管中，加入去离子水浸泡，冰袋寄送。

互相作用谱

（IP ／ Co － IP ／ Pull － down）

方案一：IP/Co-IP/Pull-down 的蛋白洗脱液，跑 SDS-PAGE 胶后，进行染色（建议考染）。将

整个泳道按照轻重链切成五份，轻链重链合并为一个样本，剩下的三个样本作为独立样本，此方

案鉴定到目标蛋白的概率最高。

注：此方案相当于 4 个独立的样本。费用相当于 4 份。

方案二：IP/Co-IP/Pull-down 的蛋白洗脱液，跑 SDS-PAGE 胶。不要跑完整个泳道，在样本跑

出分离胶 1 cm 后停止电泳，进行染色（建议考染），切胶送样。此方案鉴定到目标蛋白的概率

降低，因为 shot-gun 优先检测高丰度蛋白。

方案三：送蛋白溶液，必须提供溶液成分或详细样本处理过程及试剂，蛋白总量为 50 μg 以上。

此方案需要沟通评估。

* 以上各样本类型送样量均为 2 次送样量

样本类型 label free iTRAQ/TMT DIA PRM

动物组织

常规组织（脑、心、肝、脾、肺、肾、肌肉等） 20 mg 30 mg 30 mg 40 mg

坚硬组织（软骨、毛发） 400 mg 500 mg 500 mg 500 mg

植物组织

柔软组织（木本植物的叶、花等，

草本植物，藻类，蕨类植物） 200 mg 300 mg 300 mg 300 mg

坚硬组织（树根、树皮、树枝，果实种子等） 2 g 3 g 3 g 3 g

花粉 100 μL 200 μL 200 μL 200 μL

微生物 常见细菌、真菌菌体 50 mg 或

50 μL 沉淀

100 mg 或

100 μL 沉淀

100 mg 或

100 μL 沉淀

100 mg 或

100 μL 沉淀

细胞 悬浮 / 贴壁培养细胞（因为细胞大小不一，

重点是必须达到要求的体积）

3×106 或 20 μL

细胞沉淀

6×106 或 40 μL

细胞沉淀

6×106 或 40 μL

细胞沉淀

9×106 或 60 μL

细胞沉淀

液体类

血浆 / 血清

10 μL

（不去高丰度）

20 μL

（不去高丰度） 100 μL（大于

10 个样本）

20 μL

（不去高丰度）

200 μL（去除高

丰度）

400 μL（去除高

丰度）

400 μL

（去除高丰度）

脑脊液 请提供≥ 250 μL，建议 500 μL

尿液 15 mL 30 mL 30 mL 30 mL

唾液 / 泪液 400 μL 600 μL 600 μL 600 μL

乳汁 2 mL 2 mL 2 mL 2 mL

培养基上清（需评估） 10 mL 10 mL 10 mL 10 mL

其他

纯蛋白（溶解缓冲液不能包含 CHAPS，

NP40，Triton X-100 等去垢剂，

最佳 buffer 是 8M Urea）

100 μg 200 μg 200 μg 200 μg

FFPE 每片厚度 10 μm，组织面积 1 cm2

（约 10 μg/ 片） 10 片 20 片 10 片 10 片

32

蛋白质组学送样要求

修饰蛋白质组

样本类型 磷酸化

(label free)

标记磷酸化

（TMT）

酰化 / 泛素化

/ 甲基化

标记乙酰化

（TMT） N-/O- 糖基化 组蛋白修饰

动物

组 织

常规组织（脑、心、肝、 脾、

肺、肾、肌肉等） 300 mg 100 mg 1.5g 200 mg 100 mg 100 mg

坚硬组织（软骨、毛发） 3g 500 mg 10 g 700 mg 1 g —

植 物

组 织

柔软组织（木本植物的 叶、花

等，草本植物，藻类，蕨类植物） 2.5 g 500 mg 10 g 700 mg 800 mg 1g

坚硬组织（树根、树皮、 树枝，

果实种子等） 10 g 3 g 20 g 5 g 4 g —

花粉 800 μL 200 μL 2 mL 300μL 300 μL —

微生物 常见细菌、真菌菌体 200 mg 或 200

μL 沉淀

100 mg 或

100 μL 沉淀

1 g 或 1 mL

沉淀

100 mg 或

100 μL 沉淀

150 mg 或

150 μL 沉淀

150 mg 或

150 μL 沉淀

细胞 悬浮 / 贴壁培养细胞 2 x 107

或 100

μL 细胞沉淀

5x106 或 30

μL 细胞沉淀

108

或 500 μL

细胞沉淀

7x106

或 40

μL 细胞沉淀

1x107

或 50

μL 细胞沉淀

5x107

或 50

μL 细胞沉淀

液体类

血浆 / 血清（不去高丰度） 1 mL 500 μL 1.5 mL 700 μL 500 μL —

唾液 / 泪液 2 mL 600 μL 3 mL 900 μL 1 mL —

其他

纯蛋白（溶解缓冲液不能包含

CHAPS，NP40， Triton X-100

等去垢剂， 最佳 buffer 是 8M

Urea）

2 mg 400 μg 10 mg 600 μg 800 μg 60 μg（纯组

蛋白）

33

代谢组学

代谢组（Metabolome）是指细胞、组织、器官或者生物体内的所

有小分子代谢物（主要是相对分子量 1000 Da 以内的内源性小分

子）的集合。代谢组学（Metabolomics）是继基因组学和蛋白质

组学之后新兴的组学，通过考察生物体系（细胞、组织或生物体）

受到刺激或扰动后（如将某个特定的基因变异或者环境变化后），

其代谢产物的变化或代谢产物随时间的变化，来研究生物体系的一

门科学。

代谢组学Metabolomics

34

非靶向代谢组学

方案流程

基于液质联用（LC-MS/MS）技术的非靶向代谢组学，主要基于高分辨、高扫描速度的 Q ExactiveTM HF 系列质谱对生物样

本中的代谢物进行检测，采用 Compound Discoverer 3.3 软件对质谱数据进行预处理，并通过 mzCloud 数据库实现代谢

物的定性及定量，最终进行差异代谢物筛选及生物学功能解释。诺禾致源对实验每个环节都严格把控，实现标准化操作，

从根本上确保高质量数据的产出。

信息分析内容

代谢组学分为靶向代谢组学（Targeted metabolomics）和非靶向代谢组学（Untargeted metabolomics）。非靶向代谢

组学可以无偏向性地检测生物样本中的所有代谢物，筛选对照组和实验组中的差异代谢物，通过通路分析，进一步解释差

异代谢物在其参与的代谢通路中所发挥的生物学作用。

01 02 03 04 05

非靶向代谢组学

代谢物

定性定量

代谢物

分类

火柴

杆图

QC 相关

性分析

KEGG 调

控网络图

箱线图 和弦图

l

35

非靶向代谢组学

技术原理

采用顶空固相微萃取技术，顶空即进样方式，将待测样本置于一恒温密闭容器中，通过加热升温使得挥发性组分从样本中

挥发；固相微萃取即根据“相似相溶”原理，通过不同萃取介质萃取不同的代谢物。

应用方向

实验流程

发酵食品的工艺优

化、风味检测及品质

评价；食品真实性鉴

别；食品在生产和贮

藏下 VOCs 变化规律

污水、污泥、土

壤中的可挥发

污染物检测；

生长发育阶段 / 不

同生存环境中挥发

性物质的产生和调

控 机 制； 优 势 植 物

品 种 的 筛 选； 植 物

的抗逆机制

香精香料中 VOCs

检测：黑 / 白胡椒、

辣椒粉、肉桂、肉

豆蔻和藏红花等

筛选癌症、呼吸、

皮肤等疾病的潜

在生物标志物；

食品方向 环境方向 植物方向 香精香料方向 医学方向

挥发性代谢组学主要是基于顶空 GC-MS 平台对样本中挥发性物质（VOCs）进行检测，进而对生物体扰动前后物质种类变

化的研究，广泛应用于食品、环境、香精香料、医药等领域。

挥发性代谢组学

样本研磨 萃取上机 解析 搜库

36

类靶向代谢组学

人 & 动物 - 类靶向代谢数据库 V2.0

类别 数量 代表性物质

氨基酸及其衍生物 220+ 赖氨酸，脯氨酸，组氨酸，异亮氨酸，5- 羟基色氨酸

有机酸及其衍生物 290+ 犬尿酸，乳酸，乙醛酸，马尿酸，顺式乌头酸

核苷酸及其衍生物 130+ 腺嘌呤，1- 甲基鸟嘌呤，胞嘧啶，脱氧鸟苷，胞苷 -5- 单磷酸

苯及其衍生物 200+ 对苯二甲酸，苯乙烯，邻氨基苯甲酸，4- 羟基苯甲酸

胆汁酸 35+ 甘氨脱氧胆酸，胆酸，牛磺鹅去氧胆酸，猪脱氧胆酸，石胆酸

酚，胺类化合物 100+ 亚精胺，精胺，腐胺，邻苯三酚，4- 硝基苯酚

糖，醇，酮化合物 135+ 乳糖，木糖醇，葡萄糖，海藻糖，鼠李糖

辅酶和维生素 60+ 抗坏血酸，视黄醛，烟酰胺，叶酸，生物素

氧化脂质 100+ 花生四烯酸，α- 亚麻酸，羧基白三烯，二十二碳五烯酸

脂质 190+ 鞘氨醇，溶血卵磷脂酰胆碱，单酰甘油酯，甘油磷酸酯

激素 70+ 睾酮，前列腺素，肾上腺素，去氢表雄酮，异前列腺素

药物 290+ 伊马替尼，布美他尼，可的松，二甲双胍

其他 380+ 3- 磷酸甘油醛，胆碱，4- 吡啶酸，乙酰肉碱，左旋肉碱

总计 2200+

novoDB 类靶向数据库

技术原理

利用三重四极杆质谱仪的多反应监测模式（multiple reaction monitoring，MRM）（如下图）完成代谢物的定量分析。

基于诺禾自建数据库 novoDB（Novogene database），完成生物样本的代谢物检测。根据 Q3（子离子）对化合物进行定量，

根据检测物质的保留时间 RT（Retention time），子母离子对（Q1/Q3）信息等进行定性分析。

MRM 技术原理

将非靶向代谢组学高通量的优点与靶向代谢组学高准确度、高灵敏度的优点结合起来的一种新型代谢组检测技术。

类靶向代谢组学

37

类靶向代谢组学

植物 - 类靶向数据库 V2.0

类别 数量 代表性物质

氨基酸及其衍生物 220+ 酪氨酸，谷氨酰胺，瓜氨酸，蛋氨酸，天冬氨酸

有机酸及其衍生物 290+ 草酰乙酸，乳酸，戊二酸，丙二酸，3- 羟基丙酸

核苷酸及其衍生物 130+ 鸟嘌呤，三磷酸腺苷，尿苷二磷酸，二磷酸脱氧鸟苷，5- 腺嘌呤核苷酸

黄酮类 350+ 柚皮素，山奈酚，芦丁，木犀草素，槲皮素

花青素 50+ 花翠素，矢车菊素，原花青素，天竺葵素，芍药花青素

维生素类 30+ 烟酸，核黄素，维生素 C，维生素 K1，维生素 A

生物碱 150+ 乌头碱，甜菜碱，麻黄碱，小檗碱，莨菪碱

酚胺类 100+ 亚精胺，异阿魏酸，胍丁胺，阿魏酸腐胺

糖，醇类 120+ 葡萄糖，丹参醇，蔗糖，麦芽糖，阿拉伯糖醇

萜类 180+ 熊果酸，松香酸，冰片，甘草次酸，银杏内酯

植物激素 30+ 吲哚 -3- 乙酸，脱落酸，水杨酸，茉莉酸，二氢玉米素

中药 600+ 柴胡皂苷，人参皂苷，当归醇，紫花前胡素，马兜铃酸

其他 1000+ 4- 羟基香豆素，鞣花酸，隐丹参酮，亚麻酸，油酸

总计 3250+

38

脂质组学

基于 LC-MS 分析技术，针对生物样本中的八大类脂质物质进行检测，分析其在各种生物过程中的变化与功能，阐明相关的

生物学现象或生命活动机理。由于脂质分子在生命体中发挥着重要作用，脂质组学已经成为代谢组学的重要分支之一，研

究热度越来越高。

脂质参与的生物过程

脂质结构的多样性赋予了脂质多种重要的生物功能。脂质不仅参与调节多种生命活动过程，而且脂质的异常代谢与某些疾病，

如心血管系统疾病、内分泌系统疾病、神经系统疾病以及肿瘤发生发展密切相关。

实验流程

实验流程主要包括：样品收集、脂质萃取、LC-MS/MS 检测以及数据分析等。

应用方向

脂质组学

39

代谢流

途径 代谢物

三羧酸循环 柠檬酸、苹果酸、α- 酮戊二酸、琥珀酸、顺乌头酸等

糖酵解途径 葡萄糖、丙酮酸、乳酸、甘油醛 -3- 磷酸、葡萄糖 -6- 磷酸等

磷酸戊糖途径 核酮糖 -5- 磷酸、核糖 -5- 磷酸、赤藓糖 -4- 磷酸、景天庚酮糖 -7- 磷酸等

氨基酸代谢途径 谷氨酸、谷氨酰胺、天冬氨酸、苏氨酸、丝氨酸等

脂肪酸代谢途径 硬脂酸、α- 亚麻酸、花生酸、EPA、DHA 等

代谢流是将实验样本进行同位素标记后，通过追踪重同位素在样本中随时间的流向和变化，从而明确下游代谢产物在代谢

途径中的流向和流量变化的技术手段。代谢流可以通过代谢物中不同的质量同位素分布（MID）来明确代谢反应的进行方

向和流量，从而更好的评估基因和环境对生物体的影响。

实验流程

检测物质

标记底物

[1,2-13C2]-glucose

[U-13C6]-glucose

[U-13C5]-glutamine

[

13C5,

15N2]-glutamine

[

13C4]-aspartic acid

……

代谢流

同位素标记样本并培养 样本收集 代谢物提取 上机检测 质量同位素分布

应用方向

微生物能量代谢：细菌、真菌能量代谢相关通路研究；

基因工程研究：明确基因工程菌的代谢通路及活性，了解基因改造前后代谢变化；

代谢重编程：肿瘤细胞代谢重编程、免疫代谢重编程机制等；

疾病机制研究：疾病发生发展过程、肿瘤代谢及治疗机制。

40

代谢流

空间代谢组是将质谱分析与影像可视化相结合的分子成像技术，无需标记，能够针对生物体内参与生理和病理过程的已知

或未知分子进行可视化原位表征，同时解决了代谢物的定性、定量及空间分布问题。

实验流程

空间代谢组学

技术原理

MALDI-MS，即基质辅助激光解吸电离质谱（Matrix Assisted Laser Desorption Ionization-Mass Spectrum），其原理是

激光照射基质和分析物所产生的共晶体后，基质分子经辐射所吸收的能量会蓄积并迅速产热膨胀，使基质晶体升华后进入

质量分析器，从而得到样本表面各点离子的质荷比和离子强度。

技术特点

①免标记、耗费低、原位检测

②无需提取，减少人为误差

③空间分辨率高、质量分辨率高、灵敏度高

④检测范围广，能够针对性检测目标代谢物，也可以进行广筛

在检测过程中，将样本表面用光栅进行分区，这样通过光栅扫描来逐点收集光谱，从而获得样本表面各像素点离子的质荷

比和离子强度，与质谱成像软件结合，获得对应离子的信号强度和其在样本表面的位置，绘制出对应分子或离子在样本表

面的二维分布图。

样本准备

（冷冻切片）

样本前处理

（基质喷涂）

上机检测

（MALDI-TOF MS）

数据分析

（可视化展示）

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靶向代谢组学

靶向代谢组学（Targeted Metabolomics）是针对几种目标化合物或某条通路上涉及的部分或全部代谢物，利用标准品

构建检测方法，采用多反应监测（Multiple reaction monitoring，MRM）扫描技术对目标化合物进行定性和定量分析。

靶向代谢组学相对于非靶向代谢组学，具有特异性强、灵敏度高、定量准确的特点。通常通过非靶向代谢组学发现关键

的代谢分子标志物，再利用靶向代谢组学进行进一步验证。也可以直接针对某类代谢物进行靶向定量分析，同时结合其

它组学或实验数据揭示相关的分子生物学机制。

实验流程

部分靶向代谢检测物质

靶向代谢组学

服务项目 代谢物数目 物质名称

氨基酸 23 甘氨酸、丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、苯丙氨酸、色氨酸、酪氨酸、天冬氨酸等

胆汁酸 33 甘氨熊脱氧胆酸、牛磺胆酸 、石胆酸、鹅去氧胆酸、脱氧胆酸、甘氨石胆酸、熊去氧胆酸、

猪胆酸、胆酸等

TMAO 及相关代谢物 5 氧化三甲胺、胆碱、甜菜碱、肌酸酐、左旋肉碱

脂肪酸 50 辛酸、癸酸、十一烷酸、十二烷酸、油酸、亚油酸、花生酸、花生四烯酸、EPA、DPA 等

神经递质 23 组胺、酪胺、左旋多巴、色胺、褪黑素、5- 羟基色氨酸、犬尿氨酸、4- 氨基丁酸、黄尿酸等

植物激素 24 吲哚 -3- 乙酸、吲哚丁酸、反式玉米素、（±）- 茉莉酸、水杨酸、脱落酸、赤霉素 A1、1- 氨基 -

环丙烷羧酸、激动素等

类固醇激素 38 睾酮、氢化可得松、皮质酮、雌酮、黄体酮、胆固醇等

有机酸 13 衣康酸、柠檬酸、苹果酸、琥珀酸、延胡索酸、α- 酮戊二酸等

N300 代谢组 300+ 氨基酸类、脂肪酸类、胆汁酸类、有机酸类、苯环类、碳水化合物类、肉碱类、吲哚类、苯丙酸类、

短链脂肪酸等

GM200 代谢组 200 脂肪酸类、短链脂肪酸、胆汁酸、吲哚类、有机酸、苯环型化合物、苯丙酸类、氨基酸类等

短链脂肪酸 11 乙酸、丙酸、丁酸、异丁酸、戊酸、己酸等

糖类 26 D- 葡萄糖、D- 半乳糖、D- 海藻糖、L- 阿拉伯糖、L- 鼠李糖等

LC-MS、GC-MS

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靶向代谢组学

靶向氨基酸检测

氨基酸（Amino acid）是含有氨基和羧基的一类有机化合物的统称，是组成蛋白质、多肽的基本组成结构，常见的组成蛋

白质的氨基酸有 20 种左右，但自然界中存在的氨基酸种类有很多。氨基酸在几乎所有生命体中都扮演着重要的角色，最

近的研究证实了某些氨基酸不仅仅可作为蛋白质合成的原料，其自身和代谢产物还可以通过多种代谢途径来直接和间接调

控机体的生命活动，例如调节糖脂代谢、维持机体内环境稳态，对细胞中的基因表达和信号转导、免疫、抗应激等过程起

到调控作用，并最终影响机体的生长发育，同时还与多种常见疾病相关。

代谢组学技术比较

技术类型 预期目标 技术优势

非靶向代谢组学 无偏向性的对所有小分子代谢物同时进行检测分析 无偏向性，高通量，

样本无需特殊处理且一次进样分析

类靶向代谢组学 更高通量地检测某几类代谢物 高灵敏度，可检测低丰度代谢物；

准确性高，重复性好

靶向代谢组学 对特定的某一类代谢物的分析，

特别针对一种或几种途径的代谢产物。 灵敏度高，绝对定量，可得到样本中代谢物的浓度

脂质组学 特异性地研究脂类家族、

脂质分子在各种生物过程中的改变与功能

高通量，针对疏水或两亲性的脂质分子，

进行 8 大类脂质无偏向性的检测。

中心碳相关物质 34 葡萄糖、苹果酸、GMP、磷烯醇式丙酮酸、D- 葡糖 -6- 磷酸、葡萄糖醛酸、3- 磷酸甘油酸

等

花青素 39 原花青素 A1、原花青素 B2、天竺葵素、芍药花青素、花青素苷 、天竺葵色素苷、矢车菊素、

花翠素、锦葵色素苷等

氧化脂质 64 AA、DHA、EPA、11-HETE、9-HETE、5-oxoETE、5,6-diHETE、5-HETrE、HXA3 等

神经酰胺 57 CER(d18:1/14:0)、CER(d18:1/16:0)、GlcCer(d18:1/14:0)、GlcCer(d18:1/26:1)、

LacCer(d18:1/12:0)、HexCer d18:1/12:0 等

类黄酮 350+ 山奈酚、木犀草素、芦丁、芹菜素、黄豆黄苷、柚皮素、槲皮素、杨梅素、苜蓿素等

应用方向

1. 植物生长发育、抗逆、衰老 2. 人心血管疾病、糖尿病、癌症相关

Sharanya Sivanand, Matthew G. Vander Heiden. Emerging roles for branched chain amino acid metabolism in

cancer[J]. Cancer Cell, 2020, 37(2):147-156.

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靶向代谢组学

胆汁酸（Bile acid）是胆汁中的主要成分，是胆固醇经肝组织代谢的最终产物。胆汁酸主要存在于肠肝循环系统并通过再

循环对肝脏起一定的保护作用，只有一少部分胆汁酸进入外围循环。随着研究的进展，人们对胆汁酸的代谢、调节及其生

理功能和病理作用都有了更深入的了解。越来越多的研究证实了胆汁酸不仅能够在脂质代谢中起重要的调节作用（参与胆

固醇的调节和三酰甘油的代谢），还可激活信号分子，通过多种信号途径反馈调节自身的肠肝循环，同时还有降低血浆高

密度脂蛋白和甘油三酯的作用，并且还参与糖代谢的调节，与体内糖脂代谢的动态平衡密切相关。近年来，在肠道菌群研

究领域也作为热门物质被不断提及。

氧化三甲胺（Trimetlylamineoxide，TMAO）是由肠道菌群

代谢产生三甲胺（TMA）进入肝脏后经黄素单氧化酶（FMOs）

氧化产生的物质。其前体包括肉碱、甜菜碱、肌酸酐等，主

要来源于红肉、禽蛋类和牛奶等食物。随着对肠道菌群研究

的深入，科学家们发现 TMAO 及相关代谢物水平与心血管疾

病、心梗死、卒中、糖尿病、慢性肾病、癌症等多种疾病密

切相关；TMAO 及相关代谢物的靶向定量分析可为相关疾病

的诊断及预测、病因病理研究、疗效评估等方面提供可靠的

依据。

靶向胆汁酸检测

靶向 TMAO 及相关代谢物检测

应用方向

1. 疾病标志物筛选 2. 肠道菌群研究相关 3. 药物研发

Antonio Molinaro, Annika Wahlström, and Hanns-Ulrich Marschall. Role of Bile Acids in Metabolic Control[J]. Trends

in Endocrinology & Metabolism, 2018, 29(1):31-41.

应用方向

1. 肠道菌群与疾病 2. 疾病诊断与预测 3. 疾病发病机制

Chen S, Henderson A, Petriello M, et al. Trimethylamine N-Oxide Binds andActivates PERKto Promote Metabolic

Dysfunction[J]. Cell Metabolism, 2019, 30(6):1141-1151.

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靶向代谢组学

脂肪酸（Fatty Acid）是由碳、氢、氧三种元素组成

的一类化合物，根据碳氢链饱和与不饱和的不同可

分为 3 类，即：饱和脂肪酸、单不饱和脂肪酸和多

不饱和脂肪酸；根据碳链长短可分为短链（1~6C）、

中链（6~12C）、长链脂肪酸（12~26C）。脂肪酸

在生物体内起着关键作用，它是构成生物膜的各种

功能脂质分子的重要组成部分，是机体最重要的能

量供应物质之一。脂肪酸在疾病发病机制等研究领

域与意义重大，与肿瘤、糖尿病、心脏病等多种疾

病密切相关。

神经递质（neurotransmitter）是神经元之间或神经元与效应器细胞如肌肉细胞、腺体细胞等之间传递信息的化学物质。

它们影响并且调整肌肉张力和心率，调节学习、睡眠、记忆、意识、情绪和食欲等。中枢神经系统中神经递质浓度的变化

与许多精神和生理疾病有关，如阿尔茨海默症、帕金森氏症、精神分裂症、癫痫、心律失常、甲状腺激素缺乏症、充血性

心力衰竭等，近年来还作为“肠脑轴”中的信使物质在研究中崭露头角。

靶向脂肪酸检测

靶向神经递质检测

应用方向

1. 疾病标志物 2. 能量代谢相关 3. 记忆和学习相关

Ikuo Kimura, Atsuhiko Ichimura, Ryuji Ohue-Kitano, et al. Free Fatty Acid Receptors in Health and Disease[J].

Physiological Reviews, 2020, 100(1):171-210.

应用方向

1. 疾病标志物研究 2. 疾病病因机制研究 3. 肠 - 脑轴研究

Shu-Heng Jiang, Li-Peng Hu, Xu Wang, et al. Neurotransmitters: emerging targets in cancer[J]. Oncogene, 2020,

39(3):503-515.

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靶向代谢组学

植物激素（Phytohormone）是指植物体内产

生的重要的小分子有机化合物， 它们在植物体

内的含量极低， 但在植物生长发育过程中起着

重要的调控作用。 已知植物体内的内源性激素

有生长素、赤霉素、细胞分裂素、脱落酸、乙

烯、油菜素甾醇、茉莉酸和水杨酸等。它们具

有复杂的生理效应，影响植物细胞的分裂、分

化、伸长，并在植物发芽、生根、开花、结果、

休眠等过程中起调控作用。在植物的生长发育、

生物胁迫和非生物胁迫等研究方向是热门的研

究物质。

类固醇是一类由环戊烷多氢菲为基本骨架的脂类物质，基

本化学结构是由 3 个环己烷和 1 个环戊烷组成的类固醇

（甾体）。类固醇激素（Steroid Hormone）是以胆固醇

为起始材料，通过肾上腺皮质、性腺和胎盘中的类固醇从

头生成途径而产生的。主要可以分为皮质激素和性激素，

性激素又可以分为孕激素、雄激素和雌激素。皮质激素参

与了应激反应、免疫反应以及炎症和碳水化合物代谢的调

节，性激素主要介导生殖功能和性特征的发展，它们在生

物医学及药物领域的研究十分广泛。类固醇激素是调节人

体水盐平衡、新陈代谢和应激反应比较重要的激素物质，

也是类固醇相关研究中的重点。

靶向植物激素检测

靶向类固醇激素检测

应用方向

1. 植物生长发育调控 2. 生物胁迫 & 非生物胁迫 3. 植物激素间互作研究

Zipeng Yu, Xiangbo Duan, Lu Luo, et al. How Plant Hormones Mediate Salt Stress Responses[J]. Trends in Plant

Science, 2020, 25(11):1117-1130.

应用方向

1. 疾病发生、诊断 2. 疾病分型、标志物 3. 机体发育和功能

Marcela Valko-Rokytovská, Peter Oˇcenáš, Aneta Salayová, et al. Breast Cancer: Targeting of Steroid Hormones in

Cancerogenesis and Diagnostics[J]. International Journal of Molecular Sciences ,2021, 22(11):5878

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靶向代谢组学

三 羧 酸 循 环（TCA cycle） 也 称 柠 檬 酸 循 环（citric acid

cycle），因循环中几个主要的中间代谢物是含有三个羧

基的有机酸而得名；发现者是诺贝尔生理学或医学奖得

主 Hans Adolf Krebs， 所 以 也 叫 克 雷 布 斯 循 环（Krebs

cycle）。它是需氧生物体内普遍存在的代谢途径，是能量

代谢、高分子合成和氧化还原平衡的中心枢纽。该循环由线

粒体基质中发生的一系列生化反应组成，这些反应为好氧生

物细胞提供能量，大分子和氧化还原平衡，而异常的 TCA

循环与各种病理过程有关。衣康酸来源于 TCA 循环中间体

顺式乌头酸，该物质与免疫代谢连接紧密，其天然的异构体

柠康酸和中康酸与代谢紊乱有关，其在临床生物标志物研究

上有重要价值。

靶向有机酸检测

应用方向

1. 能量代谢 2. 肿瘤相关 3. 免疫相关

Moritz Winterhoff, Fangfang Chen, Nishika Sahini, et al. Establishment, Validation, and Initial Application of a

Sensitive LC-MS/MS Assay for Quantification of the Naturally Occurring Isomers Itaconate, Mesaconate, and

Citraconate[J]. 2021, metabolites, 11(5):270.

GM200 代谢组是为体外高通量绝对定量小分子代谢物而开发的靶向代谢组学技术，一次检测可对生物样本中的 200 种代谢

物进行绝对定量。涉及的关键通路包括胆汁酸生物合成、脂肪酸生物合成、三羧酸循环、氨基酸代谢、短链脂肪酸代谢等。

通过衍生化提取增加了区分同分异构体的能力并提升了灵敏度；使用同位素内标法进行定量，200 种同位素内标实现真正

绝对定量，大幅提升准确度。同时包含众多肠道菌群相关小分子代谢物，在生物标志物的研究、疾病治疗与预防、肠道菌

群相关研究等领域有很好的应用价值。

GM200 代谢组

类别 数量 代表性物质

脂肪酸 69 庚酸、辛酸、花生四烯酸、油酸、亚麻酸等

短链脂肪酸 9 丙酸、丁酸、异丁酸、戊酸、己酸等

胆汁酸 22 胆酸、鹅去氧胆酸、脱氧胆酸、石胆酸等

吲哚类 6 吲哚乙酸、吲哚 -3- 丙酸、3- 吲哚丁酸、3- 吲哚丙烯酸等

有机酸 35 柠檬酸、苹果酸、乳酸、延胡索酸、衣康酸等

苯环型化合物 22 苯甲酸、对羟基苯乙酸、邻苯二甲酸、苯丙酮酸等

苯丙酸类 12 肉桂酸、氢化肉桂酸、对羟基苯丙酸、2- 羟基肉桂酸等

氨基酸 7 乙酰甘氨酸、N- 乙酰脯氨酸、焦谷氨酸等

其他 18 葡萄糖、吡啶甲酸、酒石酸、莽草酸、果糖等

总计 200

47

靶向代谢组学

短链脂肪酸（short-chain fatty acids，SCFA）是碳原子数小于 6 的有机脂肪酸，主要包括乙酸、丙酸、异丁酸、丁酸、异戊酸、

戊酸。它们是胃肠道中细菌分解膳食纤维产生的主要代谢产物，可以促进人体内有益细菌的生长，改善肠道菌群，在消化系统、

神经系统的健康和疾病预防等方面都起着关键作用。近年来，也一直是肠 - 脑轴等肠道菌群相关研究领域的热门物质。

靶向短链脂肪酸检测

应用方向

1. 血糖调节、抗炎等相关研究 2. 肠道菌群研究 3. 能量代谢相关研究

应用方向

1. 肠道菌群相关研究 2. 疾病相关研究 3. 人体机能与免疫研究

Boushra Dalile, Lukas Van Oudenhove, Bram Vervliet, et al. The role of short-chain fatty acids in microbiota–gut–

brain communication[J]. nature reviews gastroenterology & hepatology, 2019, 16(8):461-478.

肉碱类 20+ 肉碱、乙酰肉碱、丙酰肉碱、丁酰肉碱等

吲哚类 10+ 吲哚乙酸、褪黑素、吲哚丙酮酸、吲哚 -3- 乙酰胺等

苯丙酸类 10+ 苯乳酸、2- 羟基肉桂酸、肉桂酸、3- 苯基丁酸等

短链脂肪酸 10+ 乙酸、丙酸、丁酸、异丁酸等

其它 15+ 烟酸、吡啶甲酸、N- 甲基烟酰胺、咪唑丙酸等

总计 300+

N300 代谢组是为体外高通量绝对定量小分子代谢物而开发的靶向代谢组学技术，一次检测可对生物样本中的 300+ 种物质

进行绝对定量，并且同时解决了非靶向代谢组学验证难和靶向代谢组学检测物质少的问题，涉及的关键通路包括色氨酸代

谢、三羧酸循环、糖酵解 / 糖异生、氨基酸代谢、脂肪酸合成和胆汁酸生物合成等，在生物标志物的研究、疾病治疗与预防、

肠道菌群相关研究和药物研发和药效评估等领域都有较好的前景和研究价值。

N300 代谢组

类别 数量 代表性物质

氨基酸类 60+ 赖氨酸、蛋氨酸、γ- 氨基丁酸、谷氨酰胺等

脂肪酸类 50+ 月桂酸、亚麻酸、硬脂酸、油酸等

胆汁酸类 50+ 胆酸、鹅去氧胆酸、脱氧胆酸、熊胆酸等

有机酸类 30+ 柠檬酸、富马酸、衣康酸、苹果酸等

苯环类 25+ 没食子酸、苯甲酸、马尿酸、对羟基苯乙酸等

碳水化合物类 20+ 葡萄糖、麦芽三糖、核酮糖、鼠李糖等