非靶向代谢组学：是广泛的、无偏向性的检测样本中的代谢物，又称全谱代谢组学，采用的检测方法主要是核磁共振法（NMR）、液相色谱串联质谱法（LC-MS）和气相色谱串联质谱法（GC-MS）。通过全面测量代谢物的组成和变化，对样本中所有可检测的化合物进行广泛分析，以获取更全面的代谢信息，所以非靶向代谢组学的广泛检测适用于潜在标志物的筛查，进而研究机理、药物治疗及疾病预测等。
非靶向代谢组学目的主要是发现差异代谢物，既可以定性，又可以相对定量。其优点是通量高，覆盖度广，样本原始信息保留度高，成本低，因此应用比较广。但缺点是对代谢物的检测依赖数据库，数据处理麻烦，且灵敏度有限，部分低丰度物质无法被检测到，对于未知小分子的鉴定仍有困难。
靶向代谢组学：主要使用串联质谱法，以标准品作为参照，选择性地对某些或某类特定的代谢物或者代谢通路进行有针对性的、特异性的定量或者半定量分析，来研究代谢组成和变化，揭示其在某些或者特定代谢通路上的作用。因为已知化合物标准品的分子量和结构明确，无需进行定性。将标准品稀释到不同浓度后跟样品一起上机检测，将采集到的各标准品峰面积与进样浓度做标准曲线，利用标准曲线和样品中各化合物峰的峰面积计算即可得到样品的准确浓度。
靶向代谢组学一般以通路为主，关注目标代谢产物，定性定量均可，还可以进行绝对定量。其优点是灵敏度高，定量准确，因为有标准品可直接对代谢产物进行定量分析，节省了时间，但同时受标准品限制，检测的代谢物有限。
1.疾病诊治及机制研究：代谢组学可以用于发现与特定疾病相关的代谢物，并作为生物标志物用于疾病的早期诊断和预测。例如，代谢组学可以帮助识别癌症、心血管疾病、糖尿病等疾病的生物标志物，提高疾病的诊断准确性和个体化治疗效果。
2.药物研发、评价及作用机制研究：代谢组学可以用于评估药物对生物体代谢的影响，从而优化药物疗效和减少药物副作用。通过研究药物与代谢物之间的相互作用，可以发现新的药物靶点和个体化用药策略，提高药物研发的效率和个体化治疗的成功率。
3.食品安全和营养研究：代谢组学可以用于评估食品中的有害物质和添加剂，并监测食品的质量和安全。此外，代谢组学还可以研究食物对人体代谢的影响，揭示食物与健康之间的关联，为营养研究和个体化膳食建议提供依据。
4.环境暴露评估：代谢组学可以用于评估人体对环境污染物的暴露程度。通过分析代谢物的变化，可以了解人体对环境污染物的代谢途径和毒性效应，为环境监测和健康风险评估提供数据支持。
5.动植物及微生物代谢组学研究：代谢组学可以应用于作物和畜禽等农业生物的代谢特征研究，帮助改良品种、提高产量和抗逆性。此外，代谢组学还可以用于微生物代谢工程和生物制造的优化，推动可持续发展和资源利用。
总之，代谢组学因其与生物表型之间的密切关联，临床上常用于发现生物标志物，寻找潜在药物靶点，揭示生理病理机制，解析基因功能等，在疾病诊疗、药物研发、食品安全、环境评估和农业研究等领域具有广泛的应用潜力。未来，随着代谢组学研究方法的不断优化和改进，个性化代谢组学的发展，药物安全评估有望变得更加精确和高效，对疾病的理解将更加全面，代谢组学将会成为指导人类健康和监测环境的有力工具。
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