探索MALDI-TOF MS技術(shù)及其在食品微生物檢測方面的應(yīng)用

李曉萌 周長民

摘要：MALDI-TOF MS技術(shù)是一種新型工具，可以使用該工具來檢測生物大分子，具有較多優(yōu)勢，如準(zhǔn)確性較高、通量較高、所需成本較低等。然而，在食品微生物檢測方面，該技術(shù)仍存在一定的不足?；诖?，本文對MALDI-TOF MS技術(shù)進(jìn)行了分析，對MALDI-TOF MS技術(shù)在食品微生物檢測方面的應(yīng)用進(jìn)行了探討，希望能幫助到相關(guān)人士。

關(guān)鍵詞：MALDI-TOF MS技術(shù)；微生物檢測；飛行時間質(zhì)譜

引言：

最近幾年以來，MALDI-TOF MS技術(shù)取得較快發(fā)展，其是一種軟電離技術(shù)方法，MALDI-TOF MS技術(shù)的出現(xiàn)，促使傳統(tǒng)的質(zhì)譜技術(shù)得以變革，MALDI-TOF MS技術(shù)可篩選生物大分子（如多肽以及蛋白質(zhì)等）的高通量，亦可對寡核苷酸與基因多態(tài)性進(jìn)行分析，該技術(shù)具有以下優(yōu)點：不會打碎分子；可檢測的范圍較寬，最大范圍可達(dá)400kDa；可對混合物進(jìn)行檢測；對鹽有著較強的容忍性。因此，MALDI-TOF MS技術(shù)被廣泛應(yīng)用于多方面，如蛋白子組學(xué)以及臨床醫(yī)學(xué)等。

1. MALDI-TOF MS技術(shù)原理

MALDI-TOF MS技術(shù)由MALDOI技術(shù)以及TOF MS（飛行時間質(zhì)譜）組合而成。對于MALDOI技術(shù)而言，其原理主要基于基質(zhì)與待測物的混合，并且包圍基質(zhì)，通過共結(jié)晶薄膜，由于待測物濃度低于基質(zhì)濃度，絕大部分激光能量被基質(zhì)分子吸收，立刻轉(zhuǎn)變至氣態(tài)，促使基質(zhì)離子的形成，在基質(zhì)離子與待測物碰撞的過程中，待測物被離子化，在此過程中，高分子并不會斷裂，常常只形成分子、離子或者其多聚體。對于TOF MS原理而言，是基于飛行距離以及加速電壓，待測物質(zhì)的m/z（m表示待測物質(zhì)的質(zhì)子數(shù)，z表示待測物質(zhì)的電荷數(shù)）與飛行時間的平方成正比例關(guān)系。在電場的作用下，生物大分子以較快的速度通過飛行管道，依據(jù)達(dá)到的離子數(shù)目與檢測時間，得到峰強度值的圖譜，以此被分析器檢測。

2. MALDI-TOF MS技術(shù)在食品微生物檢測方面的應(yīng)用

最近幾年以來，MALDI-TOF MS技術(shù)被應(yīng)用于鑒定微生物，MALDITOF MS技術(shù)具有較強的鑒定優(yōu)勢，比如細(xì)菌、真菌等。SENG P等對1660個菌株進(jìn)行了鑒定，把單克隆直接點在靶板上，一個單克隆點4個靶點，若兩個或者兩個以上靶點鑒定值可信，則表明該鑒定有效?；趦蓚€靶點，結(jié)果僅有260個單克隆沒有得到鑒定，通過將剩余兩個靶點閱讀，則所有單克隆得到鑒定。通過該研究，有效說明了MALDITOF MS技術(shù)的優(yōu)勢：通過該技術(shù)，鑒定正確率可高于96%，其中85%是對種水平的鑒定，剩下10%是對屬的鑒定，有2.8%菌株不能鑒定，雖然剩下的1.7%菌株有著較高的鑒定分值，但是鑒定結(jié)果是不正確的。另外，通過研究表明，該技術(shù)類似于革蘭氏染色，可將MALDI-TOF MS技術(shù)作為鑒定微生物的首步。通過這些研究成果，表明在實驗室中，MALDI-TOF MS技術(shù)有著重要地位。VAN VEEN V等的實驗方法類似于SENG P的，針對于鑒定不出來的菌株，添加了提取步驟，增加2個靶點來識別菌株。通過實驗結(jié)果得知，鑒定菌株的正確率高達(dá)97%，其中92%是對種的鑒定，5.1%是對屬的鑒定。通過該項工作，總共鑒定了61株酵母菌，這些酵母菌分布在13個種以及8個屬，對種鑒定的正確率達(dá)到85.2%，對屬鑒定的正確率達(dá)到96.7%。通過這項研究成果，證明MALDI-TOF MS技術(shù)非常有效，比較適用檢測高通量樣品，同時，實驗人員強調(diào)了對數(shù)據(jù)庫擴(kuò)充的必要，以及強調(diào)了數(shù)據(jù)庫的不完整。

MALDI-TOF MS技術(shù)提供了鑒定微生物的方式，且該鑒定方式具有快速、廉潔以及高通量等優(yōu)勢。對于細(xì)菌污染的樣品，無需通過任何處理，依據(jù)蛋白圖譜，就可對存在的細(xì)菌進(jìn)行鑒定。這表明MALDI-TO MS的寬譜定量得到了初步的嘗試。在MALDITOF MS領(lǐng)域，我國取得了較快發(fā)展，一些具有生產(chǎn)能力以及自主研發(fā)能力的企業(yè)，皆推出了企業(yè)自己的產(chǎn)品，研發(fā)數(shù)種新型應(yīng)用，構(gòu)建特色數(shù)據(jù)庫，相信在不久的將來，隨著聯(lián)合使用各種鑒定技術(shù)，或者突破自身技術(shù)，一定能對混合菌進(jìn)行檢測，或者是直接檢測微生物樣品。MALDI-TOF MS有希望成為首個由我國企業(yè)掌握應(yīng)用的通用型質(zhì)譜儀。

結(jié)論：

通過以上的分析可以得知，MALDI-TOF MS技術(shù)類似于革蘭氏染色，可將該技術(shù)作為鑒定微生物的首步，不需要事先使用革蘭氏進(jìn)行染色，非常適用檢測高通量樣品；對于細(xì)菌污染的樣品，無需通過任何處理，借助于蛋白圖譜，就可對存在的細(xì)菌進(jìn)行鑒定；MALDI-TOF MS技術(shù)是一種新型工具，可以使用該工具來檢測生物大分子，具有高通量、低成本等優(yōu)勢。