探索MALDI-TOF MS技术及其在食品微生物检测方面的应用

李晓萌 周长民

摘要：MALDI-TOF MS技术是一种新型工具，可以使用该工具来检测生物大分子，具有较多优势，如准确性较高、通量较高、所需成本较低等。然而，在食品微生物检测方面，该技术仍存在一定的不足。基于此，本文对MALDI-TOF MS技术进行了分析，对MALDI-TOF MS技术在食品微生物检测方面的应用进行了探讨，希望能帮助到相关人士。

关键词：MALDI-TOF MS技术；微生物检测；飞行时间质谱

引言：

最近几年以来，MALDI-TOF MS技术取得较快发展，其是一种软电离技术方法，MALDI-TOF MS技术的出现，促使传统的质谱技术得以变革，MALDI-TOF MS技术可筛选生物大分子（如多肽以及蛋白质等）的高通量，亦可对寡核苷酸与基因多态性进行分析，该技术具有以下优点：不会打碎分子；可检测的范围较宽，最大范围可达400kDa；可对混合物进行检测；对盐有着较强的容忍性。因此，MALDI-TOF MS技术被广泛应用于多方面，如蛋白子组学以及临床医学等。

1. MALDI-TOF MS技术原理

MALDI-TOF MS技术由MALDOI技术以及TOF MS（飞行时间质谱）组合而成。对于MALDOI技术而言，其原理主要基于基质与待测物的混合，并且包围基质，通过共结晶薄膜，由于待测物浓度低于基质浓度，绝大部分激光能量被基质分子吸收，立刻转变至气态，促使基质离子的形成，在基质离子与待测物碰撞的过程中，待测物被离子化，在此过程中，高分子并不会断裂，常常只形成分子、离子或者其多聚体。对于TOF MS原理而言，是基于飞行距离以及加速电压，待测物质的m/z（m表示待测物质的质子数，z表示待测物质的电荷数）与飞行时间的平方成正比例关系。在电场的作用下，生物大分子以较快的速度通过飞行管道，依据达到的离子数目与检测时间，得到峰强度值的图谱，以此被分析器检测。

2. MALDI-TOF MS技术在食品微生物检测方面的应用

最近几年以来，MALDI-TOF MS技术被应用于鉴定微生物，MALDITOF MS技术具有较强的鉴定优势，比如细菌、真菌等。SENG P等对1660个菌株进行了鉴定，把单克隆直接点在靶板上，一个单克隆点4个靶点，若两个或者兩个以上靶点鉴定值可信，则表明该鉴定有效。基于两个靶点，结果仅有260个单克隆没有得到鉴定，通过将剩余两个靶点阅读，则所有单克隆得到鉴定。通过该研究，有效说明了MALDITOF MS技术的优势：通过该技术，鉴定正确率可高于96%，其中85%是对种水平的鉴定，剩下10%是对属的鉴定，有2.8%菌株不能鉴定，虽然剩下的1.7%菌株有着较高的鉴定分值，但是鉴定结果是不正确的。另外，通过研究表明，该技术类似于革兰氏染色，可将MALDI-TOF MS技术作为鉴定微生物的首步。通过这些研究成果，表明在实验室中，MALDI-TOF MS技术有着重要地位。VAN VEEN V等的实验方法类似于SENG P的，针对于鉴定不出来的菌株，添加了提取步骤，增加2个靶点来识别菌株。通过实验结果得知，鉴定菌株的正确率高达97%，其中92%是对种的鉴定，5.1%是对属的鉴定。通过该项工作，总共鉴定了61株酵母菌，这些酵母菌分布在13个种以及8个属，对种鉴定的正确率达到85.2%，对属鉴定的正确率达到96.7%。通过这项研究成果，证明MALDI-TOF MS技术非常有效，比较适用检测高通量样品，同时，实验人员强调了对数据库扩充的必要，以及强调了数据库的不完整。

MALDI-TOF MS技术提供了鉴定微生物的方式，且该鉴定方式具有快速、廉洁以及高通量等优势。对于细菌污染的样品，无需通过任何处理，依据蛋白图谱，就可对存在的细菌进行鉴定。这表明MALDI-TO MS的宽谱定量得到了初步的尝试。在MALDITOF MS领域，我国取得了较快发展，一些具有生产能力以及自主研发能力的企业，皆推出了企业自己的产品，研发数种新型应用，构建特色数据库，相信在不久的将来，随着联合使用各种鉴定技术，或者突破自身技术，一定能对混合菌进行检测，或者是直接检测微生物样品。MALDI-TOF MS有希望成为首个由我国企业掌握应用的通用型质谱仪。

结论：

通过以上的分析可以得知，MALDI-TOF MS技术类似于革兰氏染色，可将该技术作为鉴定微生物的首步，不需要事先使用革兰氏进行染色，非常适用检测高通量样品；对于细菌污染的样品，无需通过任何处理，借助于蛋白图谱，就可对存在的细菌进行鉴定；MALDI-TOF MS技术是一种新型工具，可以使用该工具来检测生物大分子，具有高通量、低成本等优势。