探索MALDI-TOF MS技術及其在食品微生物檢測方面的應用

李曉萌 周長民

摘要：MALDI-TOF MS技術是一種新型工具，可以使用該工具來檢測生物大分子，具有較多優勢，如準確性較高、通量較高、所需成本較低等。然而，在食品微生物檢測方面，該技術仍存在一定的不足。基于此，本文對MALDI-TOF MS技術進行了分析，對MALDI-TOF MS技術在食品微生物檢測方面的應用進行了探討，希望能幫助到相關人士。

關鍵詞：MALDI-TOF MS技術；微生物檢測；飛行時間質譜

引言：

最近幾年以來，MALDI-TOF MS技術取得較快發展，其是一種軟電離技術方法，MALDI-TOF MS技術的出現，促使傳統的質譜技術得以變革，MALDI-TOF MS技術可篩選生物大分子（如多肽以及蛋白質等）的高通量，亦可對寡核苷酸與基因多態性進行分析，該技術具有以下優點：不會打碎分子；可檢測的范圍較寬，最大范圍可達400kDa；可對混合物進行檢測；對鹽有著較強的容忍性。因此，MALDI-TOF MS技術被廣泛應用于多方面，如蛋白子組學以及臨床醫學等。

1. MALDI-TOF MS技術原理

MALDI-TOF MS技術由MALDOI技術以及TOF MS（飛行時間質譜）組合而成。對于MALDOI技術而言，其原理主要基于基質與待測物的混合，并且包圍基質，通過共結晶薄膜，由于待測物濃度低于基質濃度，絕大部分激光能量被基質分子吸收，立刻轉變至氣態，促使基質離子的形成，在基質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，待測物質的m/z（m表示待測物質的質子數，z表示待測物質的電荷數）與飛行時間的平方成正比例關系。在電場的作用下，生物大分子以較快的速度通過飛行管道，依據達到的離子數目與檢測時間，得到峰強度值的圖譜，以此被分析器檢測。

2. MALDI-TOF MS技術在食品微生物檢測方面的應用

最近幾年以來，MALDI-TOF MS技術被應用于鑒定微生物，MALDITOF MS技術具有較強的鑒定優勢，比如細菌、真菌等。SENG P等對1660個菌株進行了鑒定，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。基于兩個靶點，結果僅有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技術的優勢：通過該技術，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，但是鑒定結果是不正確的。另外，通過研究表明，該技術類似于革蘭氏染色，可將MALDI-TOF MS技術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。通過實驗結果得知，鑒定菌株的正確率高達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到85.2%，對屬鑒定的正確率達到96.7%。通過這項研究成果，證明MALDI-TOF MS技術非常有效，比較適用檢測高通量樣品，同時，實驗人員強調了對數據庫擴充的必要，以及強調了數據庫的不完整。

MALDI-TOF MS技術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勢。對于細菌污染的樣品，無需通過任何處理，依據蛋白圖譜，就可對存在的細菌進行鑒定。這表明MALDI-TO MS的寬譜定量得到了初步的嘗試。在MALDITOF MS領域，我國取得了較快發展，一些具有生產能力以及自主研發能力的企業，皆推出了企業自己的產品，研發數種新型應用，構建特色數據庫，相信在不久的將來，隨著聯合使用各種鑒定技術，或者突破自身技術，一定能對混合菌進行檢測，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掌握應用的通用型質譜儀。

結論：

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