MALDI质谱技术应用于食品快检

2022-11-20代莉莉

现代食品 2022年17期

在食品质量安全检验检测工作中，快检技术检测高效、操作简便，能够提高抽样的靶向性和精准度。MALDI质谱具有高通量、分析速度快、灵敏度高、准确度高以及相对成本低等优点，是食品快检的理想选择。

1 MALDI质谱技术原理

基质辅助激光解析电离质谱（Matrix-assisted Laser Desorption/Ionization Mass Spectrum，MALDI MS）是将基质与分析物共溶，使用脉冲激光辐射基质与分析物的共结晶晶体，基质分子吸收能量与分析物解吸附并辅助分析物电离。MALDI是一种软电离方式，质谱图中显示完整的分子离子峰，分析的分子量范围可从几十到十几万，几秒钟便能完成检测过程。同时，方法的耐盐性和灵敏度都较强。这也意味着，复杂样品只需简单的制备方法，即可快速得到样品的极大范围内的组分质量信息，尤其是在批量处理过程中，更能凸显优势。

2 MALDI质谱技术在食品快检技术中的应用

食品掺假、替换、篡改或虚报等食品欺诈行为严重威胁食品安全。MALDI质谱已被用于乳制品、油、肉类、蔬菜以及各类加工食品等的掺假识别、来源溯源、微生物分型、药残检测以及添加剂检测等，可对蛋白质、多肽、微生物等大分子进行分析，也可对脂质、色素、糖类、药物残留以及添加剂等小分子进行分析。

2.1 检测大分子物质

MALDI质谱可检测的分子量超过10万，自投入应用以来，主要用于蛋白质、多肽等生物大分子的分析。在食品检验领域，也可对复杂样品中的蛋白、多肽、微生物等进行快速定性筛查。生物标志物的应用、标准数据库的建立以及化学指纹识别至关重要。

2.1.1 蛋白

KAUFMANN等[1]使用MALDI质谱方法分析茶叶的蛋白提取物，可对印度两种不同产地的发酵茶样品进行溯源区分。在欧洲，羊奶酪价格更高，常被牛奶酪仿制，RAU等[2]使用MALDI质谱技术快速准确地鉴定了奶酪的来源，该方法直接将奶酪样品进行检测而无需使用蛋白酶水解，整个检测过程不到20 min。WANG等[3]利于MALDI质谱对蜂蜜中的蛋白质进行指纹识别，开发了一种快速、可靠的确定蜂蜜产地的方法。

2.1.2 多肽

因MALDI质谱检测肽的灵敏度比蛋白更高(100～1 000倍)，使用多肽来代替完整蛋白的分析可以获得更好的质量数据[4]。CHAMBERY等[5]第一次将多肽指纹图谱应用于食品成品，其对葡萄酒中蛋白水解后的多肽进行MALDI质谱分析，通过对比标志物，为食品溯源提供新方法。此后，基于MALDI质谱分析多肽来检测成品食品的技术不断发展。乳清蛋白在牛奶和乳制品中被广泛使用，这对过敏者而言，是一种潜在风险。CUCU等[6]利用MALDI质谱对来自乳清蛋白的水解目标肽段进行自下而上地快速分析和识别。FLAUDROPS等[7]使用MALDI质谱对明胶水解所得多肽进行分析，可根据特征峰区分猪肉明胶和牛肉明胶，该方法可在糖果中检测到低至1%的明胶，并在牛肉明胶中检测到低至20%的猪肉明胶。

2.1.3 微生物

MALDI质谱应用于食品中微生物鉴定也日益广泛。微生物中蛋白质含量较高，利用MALDI质谱对于蛋白质的快速定性能力，可进行细菌种属的快速鉴定。CHAI等[8]利用MALDI质谱技术对黑貂鱼表面的大肠杆菌进行了测试，检出限可低至10 CFU·mL-1，同时，该方法筛选出10种标志物，可对复杂生物样品中靶细菌进行高特异性检测。TAN等[9]使用MALDI质谱鉴定了从不同腌制蔬菜中分离出的10种菌株，结果表明其是一种可靠的鉴定食品中细菌的方法。

2.2 检测小分子物质

用MALDI质谱对大分子进行检测是主流技术，由于检测对象分子量较小，存在基质干扰等问题，MALDI质谱在小分子物质快筛检测领域中应用不如大分子多，还有很大的应用潜力。对小分子的检测方式通常是对特定组分进行快速高通量定性，同时可加入内标来进行定量分析。

2.2.1 脂质

特级初榨橄榄油（Extra Virgin Olive Oil，EVOO）易被榛子油（Hazelnut Oil，HO）掺假，二者中甘油三酯、甾醇和脂肪酸等主成分相同，不易通过现有成熟技术检测，而EVOO中的磷脂含量则比HO低300～400倍。CALVANO等[10]使用MALDI质谱分析EVOO中的磷脂，即使EVOO中掺杂1%的HO，仍可被检测到。

2.2.2 糖类

果汁中添加廉价甜味剂的现象并不少见，但其检测不易，因有些甜味剂的成分与果汁的成分相同。例如，橙汁中添加甘蔗糖或玉米糖浆可被检测，但很难对甜菜糖掺假进行检测。ZIDKOVA等[11]将MALDI质谱与毛细管电泳结合，可快速检测廉价甜味剂。通过MALDI质谱检测橙汁中本身不含的淀粉水解物低聚糖来反映橙汁掺假的情况；通过毛细管电泳检测低分子量如葡萄糖、果糖、蔗糖等来判断甜味剂是否被添加。

2.2.3 天然色素

PICARIELLO等[12]使用MALDI质谱分析来自23个品种的红葡萄果皮中的花青素，通过花青素的不同区分纯种品种与杂交品种，该方法无需色谱分离，速度快，样品处理简单。AIELLO等[13]使用MALDI质谱对藏红花进行分析，检测到藏红花素、黄酮醇等，可通过MS和MS/MS分析对藏红花进行物种指纹图谱鉴定和定量分析，该方法可适用于常规质量控制和掺假评估。

2.2.4 药物残留

BRAGA等[14]首次使用MALDI质谱建立了鱼类中兽药残留的快筛方法，利用内标建立工作曲线，测定了鲶鱼片中的六种喹诺酮类药物残留。杨梦瑞等[15]使用MALDI质谱对牛奶、鸡蛋等样品中恩诺沙星进行了定量分析。陈超等[16]使用MALDI质谱技术快速检测了冬瓜、黄瓜、小白菜等7种蔬菜中的百草枯和敌草快残留，该方法在2～200 µg·L-1浓度下具有良好的线性。

2.2.5 添加剂

AYORINDE等[17]使用MALDI质谱检测了饮料中的添加剂如抗坏血酸、柠檬酸、苯甲酸钠等。KOKESCH等[18]使用MALDI质谱成像首次在加工食品中将污染物可视化并得到食品添加剂分布信息，其检测了德国姜饼中的致癌污染物丙烯酰胺的分布，并研究了防腐剂纳他霉素在奶酪中的渗透。FUJIIN等[19]用MALDI质谱对碳酸饮料常见的食品添加剂4-甲基咪唑进行了定量分析，测定了可乐中其含量为88～65 µg/355 mL，与其他已发表文献（约72 µg/355 mL）一致。