基质辅助激光解吸/电离质谱质量分析器技术综述

基质辅助激光解吸/电离质谱(MALDI-MS)作为一种软电离质谱分析技术,具有灵敏度高、操作简单、适用范围广等特点,可以用于常规离子化方法较难电离样品分析,目前已被广泛应用于蛋白质、多肽、低聚核苷酸、低聚糖、合成聚合物等的分析。近年来MALDI-MS仪器技术有了较大进展,本文主要从MALDI-MS的基本原理、仪器技术研究进展方面进行了综述,对基质辅助激光解吸/电离离子源与多种质量分析器的串联研究进行了讨论。

基质辅助激光解吸/电离质谱成像研究进展

质谱成像技术包括二次离子质谱（SIMS）、激光烧蚀-电感耦合等离子体质谱（LA—ICP—MS）、解吸吸附电喷雾离子化（DESI）和基质辅助激光解吸电离（MALDI）等几种方法。这里主要介绍的是以MALDI为基础的成像技术。基质辅助激光解吸电离质谱成像（MALDI—MSI）能够用于显示样品组织切片中各种化合物或生物分子的空间分布，

基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱快速检测生菜中嗜麦芽窄食单胞菌

目的评价基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱(matrix-assisted laser desorption ionization time of flight mass spectrometry,MALDI-TOF MS)在即食果蔬中微生物风险监测的应用价值,确定生菜中的危害微生物及蛋白指纹图谱特征。方法对成都地区50份生菜样品进行微生物的检测,对分离的嗜麦芽窄食单胞菌进行生化鉴定和MALDI-TOF MS鉴定,采用维恩分析(包括小于0.85‰偏差)对生菜中分离的嗜麦芽窄食单胞菌指纹图谱进行拟合,采用系统聚类法对分离的嗜麦芽窄食单胞菌指纹图谱进行聚类分析。结果50份生菜样品中检出11株嗜麦芽窄食单胞菌,MALDI-TOF MS获得其蛋白图谱拟合出特征性标识峰指纹图16组,与数据库中超级谱图比对有9组不同标识峰,为生菜分离菌特征峰;蛋白指纹图谱聚类结果表明嗜麦芽窄食单胞指纹图谱有一定来源指向性,但仍需更多数据修正。结论嗜麦芽窄食单胞菌在生菜中检出率较高,可作为危害风险特征微生物继续研究,MALDI-TOF MS可获得更多农产品中致病微生物特征信息,作为农产品危害识别微生物快速鉴定及差异性分析应更深入的研究和扩大数据量,并建立农产品微生物数据库系统。

基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱在食源性致病菌鉴定中的应用

基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱(matrix assisted laser desorption ionization time of flight mass spectrometry,MALDI-TOF MS)作为近年来发展的新型食源性致病菌鉴定技术,具有灵敏、准确、检测速度快等优点,该技术为食品病原微生物靶标性监测和食品安全事件应急检验提供了一种高效的鉴别技术参考,在保障民众生命健康和经济社会发展上发挥了重要作用。本文检索了近年来国内外MALDI-TOF MS技术在食源性致病菌检测中的相关研究案例,简要综述了MALDI-TOF MS检测原理、工作流程,影响鉴定结果的主要因素,介绍了MALDI-TOF MS技术应用于食源性致病菌检测中的实际案例,在此基础上分别从参考菌株数据库建设、标准化程序规范等方面对MALDI-TOF MS技术在食源性致病菌检测领域的未来研究方向进行展望,以期为后续食品安全检测及快速监管食源性致病菌污染提供技术支持。

半夏炮制过程中毒性凝集素蛋白的基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱分析

基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱(MALDI-TOF MS)受灵敏度和重复性的影响,对完整蛋白的定量分析存在困难。本研究采用纤维素纳米晶体(CNC)辅助MALDI-TOF MS,结合内标法定量分析半夏炮制过程中半夏凝集素(PTL),通过优化CNC辅助样本制备的时长和比例,以麦胚凝集素(TVL)为内标,直接分析不同炮制程度半夏各炮制品及其浸泡上清液中PTL含量。结果表明,CNC辅助MALDI样本制备有效提升了MALDI-TOF MS定量分析的线性和重复性。随着炮制时间的延长,姜半夏、清半夏和法半夏炮制品的PTL含量逐渐下降,浸泡上清液中PTL含量逐渐上升。其中,由于pH值的改变,法半夏炮制品浸泡上清液中PTL含量呈先上升后下降的趋势。此外,将该方法应用于不同饮片生产企业的多批次半夏炮制品饮片中,均未检出PTL。该方法操作简便,可有效分析半夏炮制过程中PTL含量的变化,为研究半夏炮制过程对PTL的影响提供了参考。

基质辅助激光解吸电离-飞行时间质谱法快速测定米饭和乳制品中蜡样芽孢杆菌呕吐毒素Cereulide

建立基质辅助激光解吸电离-飞行时间质谱(matrix-assisted laser desorption ionization time-of-flight mass spectrometry,MALDI-TOF MS)法分析蜡样芽孢杆菌呕吐毒素Cereulide的快速检测方法。分析了Cereulide标准物质的裂解规律,考察基质种类、点靶方式、基质溶剂和用量、激光强度等对Cereulide的质谱信号强度的影响,并进行方法学验证和实际样品检测。结果表明,选择以α-氰基-4-羟基肉桂酸为基质,均匀分散在50%乙腈-水(含0.1%三氟乙酸)中,采用先点基质再点样品的点样方式,反射线性正离子模式下选择激光强度70%进行食品中MALDI-TOF MS筛查时,可检测到Cereulide的[M+Na]^(+)和[M+K]^(+)目标离子峰,此质谱信号稳定、强度高、响应重复性好。方法学验证结果表明,Cereulide的[M+Na]^(+)和[M+K]^(+)目标离子峰在5~100 ng/mL范围内线性好,相关系数(r)>0.99;方法的检出限分别为3.0 ng/g和5.0 ng/g;对米饭和牛乳样品的加标回收率为73.3%~118.2%,相对标准偏差为0.3%~10.9%(n=6)。本方法分析速度快、准确性高、灵敏度好、抗干扰能力强、无需内标即可实现对米饭和乳制品中Cereulide的批量筛查和检测。

基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱仪微生物鉴定准确度快速评价参考品的研制

基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱(matrix-assisted laser desorption/ionization time-of-flight massspectrometry,MALDI-TOF MS)技术,简称飞行质谱技术,可在短时间内完成对微生物种属水平的鉴定[1]。基本原理是使用已知菌种的蛋白质图谱建立数据库,利用不同菌种核糖体蛋白(2~20 kD)大小的差异,将未知样本的检测图谱与数据库中的微生物参考图谱进行比对,鉴定结果[2-3]。与传统的微生物表型和生理生化检测方法相比,质谱鉴定的分子量范围大、扫描速度快、操作通量高,且对样品纯度要求不高[4]。除了可鉴定常见细菌和真菌,对临床厌氧菌、苛养菌、丝状真菌以及分枝杆菌等疑难微生物和相对复杂样品的鉴定能力也更强,同时对耐药微生物的鉴定准确性相对较好[5]。

基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱仪检测耐碳青霉烯肺炎克雷伯菌的价值

目的评估基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱仪(MALDITOF MS)检测耐碳青霉烯肺炎克雷伯菌(CRKP)的价值。方法收集2020年1月至2023年1月我院住院患者分离的肺炎克雷伯菌108株,以亚胺培南或美罗培南卡片筛选出CRKP和碳青霉烯酶敏感肺炎克雷伯菌(CSKP),采用CLSIm100S27标准判断CRKP的药敏,采用聚合酶链反应(PCR)检测CRKP的耐药基因序列,采用MALDITOF MS检测CRKP和CSKP特征峰。以同期收集的100株肺炎克雷伯菌,对CRKP和CSKP的特征峰进行验证。结果108株肺炎克雷伯菌中25株CRKP和83株CSKP。25株CRKP均对碳青霉烯类、头孢菌素类氨曲南、喹诺酮类抗生素和氨基糖苷类抗生素存在不同程度的耐药性。83株CSKP几乎对所有类型的抗生素敏感。25株CRKP检出携带碳青霉烯酶基因25株,测序结果显示,携带blaKPC基因20株(80.0%),携带blaNDM基因3株(12.0%),携带bla OXA48基因2株(8.00%),未检出blaGES、blaIMP、blaNDM、blaVIM。CRKP的特征峰分别为4159.5 m/z、8369.7 m/z、10808.0 m/z,CSKP的特征峰分别为3599.6 m/z、10087.5 m/z。将同期收集的100株肺炎克雷伯菌进行验证,30株CRKP中,MALDITOF MS检测出28株CRKP,70株CSKP中,MALDITOF MS检测68株CSKP,MALDITOF MS检出准确度为96.0%(96/100)。结论本地区CRKP的耐药基因多为blaKPC,MALDITOF MS可快速检测CRKP,CRKP的特征峰分别为4159.5 m/z、8369.7 m/z、10808.0 m/z。

基质辅助激光解吸电离-飞行时间质谱法测定α/β-二羰基类化合物与标准瓜氨酸化肽段之间的衍生化反应活性

蛋白质瓜氨酸化是一种由生物酶调控的不可逆翻译后修饰,其与免疫相关疾病、癌症、神经系统性疾病和老年痴呆症等重大疾病的发生和发展密切相关。蛋白质的瓜氨酸化修饰丰度低、缺乏亲和标签、m/z变化小且易受同位素及脱酰胺化作用干扰,因此对蛋白质的瓜氨酸化修饰进行质谱分析面临着巨大挑战。通过对瓜氨酸侧链脲基进行化学衍生反应,可以提高瓜氨酸化肽段的m/z差值,引入亲和富集标签,可有效提高瓜氨酸化分析的灵敏度和精准度。本研究以标准瓜氨酸化肽段为研究对象,以基质辅助激光解吸电离-飞行时间质谱(MALDI-TOF MS)为检测手段,对一系列二羰基类化合物与瓜氨酸化肽段之间的化学反应活性进行测定。在对α-二羰基类化合物的考察中发现,苯乙二醛、丙酮醛、1,2-环己二酮和1,10-邻二氮杂菲-5,6-二酮对瓜氨酸化肽段的衍生化效率很高,并且能够生成单一的衍生化产物;2,3-丁二酮、乙二醛与瓜氨酸化肽段之间的反应效率也很高,但会生成一系列副反应产物。在对β-二羰基类化合物的考察中发现,1,3-环己二酮、2,4-戊二酮在与瓜氨酸化肽段进行反应后,均可以产生单一的衍生化产物,但反应效率很低,不适用于瓜氨酸化肽段的化学衍生反应。实验结果表明,α-二羰基结构是实现高效、特异性瓜氨酸化肽段化学衍生反应的基础,α-二羰基类化合物中不同的侧链结构又决定了衍生化产物的结构、衍生化效率及副产物的生成。通过进一步合成含有亲和标签的α-二羰基类化合物,可以实现瓜氨酸化肽段的特异性富集和精准鉴定,有助于瓜氨酸化蛋白质及其位点鉴定的新方法开发。

基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱自建库鉴定临床常见致病丝状真菌的研究

目的:评估基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱(MALDI-TOF MS)技术鉴定临床常见致病丝状真菌的准确性。方法:采用AUTOF MS1000质谱系统,在原有商业参考库的基础上,增补构建自建数据库,采用125株临床分离菌株对自建库进行验证。结果:自建库新增菌株包括:皮肤癣菌3个属15种菌种,共76株;曲霉属30个菌种,共75株。以已有商业数据库加自建数据库为比对标准,125株临床分离菌株属水平鉴定率100%,种水平鉴定率达80.8%;以分子鉴定结果为金标准,正确鉴定率94.1%。其中,69株皮肤癣菌的种水平鉴定率为79.7%,正确鉴定率92.7%;56株曲霉菌种水平鉴定率为82.1%,正确鉴定率95.6%;错误鉴定6株,集中在须癣毛癣菌复合体(T.mentagrophytes series)菌种趾间毛癣菌/须癣毛癣菌/昆可努发癣菌(T.interdigitale/T.mentagrophytes/T.quinckeanum)交叉识别及Sect.Nigri中黑曲霉(A.niger)与塔宾曲霉(A.tubingensis)交叉识别。结论:通过补充完善自建库可提高MALDI-TOF MS鉴定丝状真菌的准确率;同时,参考数据库及时扩展和更新,以确保MALDI-TOF MS准确鉴定真菌菌种的能力。

基于基质辅助激光解吸电离质谱(MALDI-MS)的疾病标志物筛查与鉴定——仪器分析综合实验教学改革

本研究旨在开发一种新型开放探索型实验,并将其融入到本科生的综合实验教学中。该实验采用基质辅助激光解吸电离质谱(MADLI-MS)技术,用于疾病标志物的筛查与鉴定,在实验中,我们选择α-氰基-4-羟基肉桂酸(CHCA)作为有机基质,首先研究了点样方式对实验结果的影响。接着,我们使用5种代谢小分子来验证基质的适用性。然后,我们从健康人和心血管疾病患者中提取了特异性的血清代谢指纹图谱(SMPs),通过对大数据进行多元统计分析,建立了一个用于心血管疾病诊断的MALDI-MS平台,并成功地将其应用于健康人和患者的区分。这种模式的目标是创建一个将实验教学和科研工作相结合的开放探索型平台,使学生在实验过程中不仅能学习和掌握MADLI-MS的原理、操作和数据分析,还能培养他们的科研创新能力和综合思维能力。

运用基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱技术分析分枝杆菌液体培养管污染菌菌群特征

目的了解分枝杆菌液体培养时产生的污染菌菌群特征,分析产生污染的原因,寻找降低污染的方法。方法收集广西壮族自治区胸科医院2023年5月10日至8月25日送检的痰液和肺泡灌洗液(bronchoalveolar lavage fluid,BALF)标本进行分枝杆菌液体培养,运用基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱(matrix-assisted laser desorption/ionization time-of-flight mass spectrometry,MALDI-TOF MS)技术对分枝杆菌液体培养后产生的污染菌进行鉴定,将鉴定出的菌种进行统计归类,分析污染菌的菌群特征。结果6090份呼吸道标本中分枝杆菌阳性标本864份,培养阳性率14.19%(864/6090),污染标本71份,污染率为1.17%(71/6090)。71份污染标本中共分离出74株污染菌,主要菌属为芽孢杆菌和曲霉菌,分别占31.08%(23/74)和24.32%(18/74)。其中灌洗液标本1429份,培养出分枝杆菌阳性标本279份,培养阳性率19.52%(279/1429),污染13株,污染率0.91%(13/1429);痰标本4661份培养出分枝杆菌585株,培养阳性率12.55%(585/4661),污染标本58份,污染率1.24%(58/4661);两种标本培养的阳性率比较,差异有统计学意义(χ^(2)=43.68,P<0.05),污染率比较,差异无统计学意义(χ^(2)=1.06,P>0.05)。结论分枝杆菌液体培养时产生的污染菌菌群复杂,以芽孢杆菌、曲霉菌为主,因此,必须规范标本的采集和运送,采用有效的前处理方法,以达到降低液体培养污染率的目的。

基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱在流感嗜血杆菌鉴定中的应用

目的分析基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱(MALDI-TOP MS)在流感嗜血杆菌鉴定中的应用。方法收集2022年1—12月南京艾迪康医学检验所有限公司实验室接收的1300份呼吸道感染患者的痰液或咽拭子样本培养和分离的嗜血杆菌,经16SrDNA序列测定检出50株为流感嗜血杆菌;分别使用MALDI-TOP MS检测系统、Analytic Products INC(API)生化细菌鉴定系统以及纸片法卫星试验对流感嗜血杆菌进行鉴定,比较并分析3种方法对流感嗜血杆菌的检出率、检测时间、检测成本及读取方式。结果MALDI-TOP MS检测系统对流感嗜血杆菌的检出率为98.0%,API生化细菌鉴定系统的检出率为90.0%,纸片法卫星试验的检出率为74.0%。MALDI-TOP MS对流感嗜血杆菌的检出率明显高于纸片法卫星试验,差异有统计学意义(P<0.05),而与API生化细菌鉴定系统比较检出率差异无统计学意义(P>0.05)。MALDI-TOP MS检测所用时间为5~10 min,API生化细菌鉴定检测所用时间为4~24 h,纸片法卫星试验检测所用时间为24~48 h。采用MALDI-TOP MS鉴定流感嗜血杆菌的成本更低,传统API生化细菌鉴定方法价格昂贵,而纸片法卫星试验操作比较繁琐。结论MALDI-TOP MS检测系统对流感嗜血杆菌鉴定的准确率较高,鉴定周期较短,成本较低,且使用方便,在临床上对流感嗜血杆菌的检出具有重要价值。

基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱(MALDI-TOF-MS)在食品药品中微生物检测的应用进展

MALDI-TOFMS是一种微生物鉴定和分型的技术,它相较于传统方法展现出了显著的优势。通过分析国内外的研究现状,指出MALDI-TOFMS在临床病原微生物、食源性微生物及环境微生物的鉴定中具有较大优势。该技术不仅加快了微生物鉴定的进程,还提高了鉴定的效率和准确性,有助于更迅速地确定微生物感染的病因。此外,还探讨了MALDI-TOFMS在新领域的应用进展和所面临的挑战,展望了其在微生物学领域的广泛应用前景,为我国相关技术的发展提供了重要参考。

基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱法测定干制米粉中霉菌和酵母菌

目的建立基于基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱法快速测定干制米粉中霉菌、酵母菌的分析方法。方法采用GB 4789.15—2016《食品安全国家标准食品微生物学检验霉菌和酵母计数》对实验室2021年至2022年所抽检干制米粉进行霉菌、酵母菌检测并分析,得到10株野生菌株,基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱(MALDI-TOF MS)鉴定。结果经统计,实验室2021年至2022年所抽检干制米粉存在真菌污染,其中霉菌、酵母菌总检出率约为45.45%。通过MALDI-TOF MS鉴定,10株野生菌株里,霉菌占80%,酵母菌占20%。结论MALDI-TOF MS作为一种快速、灵敏、准确、高通量的微生物鉴定技术,实现了对干制米粉中霉菌酵母菌的特异性快速鉴定,能够为干制米粉中霉菌酵母菌的检测提供科学依据。

基质辅助激光解吸/电离飞行时间质谱在沙门菌检测和鉴定分型中的应用研究

目的利用基质辅助激光解吸/电离飞行时间质谱(MALDI-TOF-MS)对从门诊腹泻病人粪便分离的88株沙门菌进行检测分型。方法利用优化的MALDI-TOF-MS实验条件对沙门菌进行检测和鉴定分型,并与血清学分型、耐药分型和PFGE分型结果进行比较。结果在反映亲缘关系的差异水平值为100时,88株沙门菌被分为15个MALDI-TOF-MS型别。MALDI-TOF-MS分型结合耐药表型分型,可以将88株沙门菌分成44个亚型;MALDI-TOF-MS分型结合血清学分型,可以将88株菌分成46个亚型。MALDI-TOF-MS分型结合PFGE分型,可以将88株菌分成64个亚型。说明MALDI-TOF-MS在沙门菌分型中具有很好的分型能力。结论MALDI-TOF-MS方法在检测与鉴定食源性病原菌中具有稳定、重复性好的特点,可成为食源性致病细菌分析鉴定的重要工具。

香豆素类新基质在基质辅助激光解吸／电离飞行时间质谱测定多糖和糖蛋白中的应用

将几种香豆素类新基质(香豆素、3-羟基香豆素(3-HC)、3-氨基香豆素(3-AC)、3-羧基香豆素(3-CC)和4-甲基-7-羟基香豆素(4-M-7-HC))分别应用于基质辅助激光解吸/电离飞行时间质谱(MALDITOF-MS)测定葡聚糖和3种糖蛋白的研究。香豆素和3-羟基香豆素分别与2,5-二羟基苯甲酸(DHB)混合组成2种二元基质,极大地改善了基质和葡聚糖样品的共结晶状况,样品分布更加均匀。葡聚糖样品更易解吸/电离,每个激光点照射样品均能产生较强的质谱信号,且谱图重现性更好,得到了理想的MALDITOF-MS谱图。当香豆素类基质用于分析糖蛋白时:3-HC和4-M-7-HC是测定糖蛋白A的优异基质,能检测到m/z为66672Da的离子信号。而3-AC测定糖蛋白B的基质效果比糖类分析常用基质2,5-二羟基苯甲酸更好。因此,这些香豆素类化合物将为MALDITOF-MS分析多糖和糖蛋白提供更多新基质选择。

基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱在李斯特菌检测和鉴定中的应用

为建立食品中各种李斯特菌的快速检测和鉴定方法,应用基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱(MALDI-TOF-MS)对单增李斯特菌、绵羊李斯特菌、英诺克李斯特菌、威尔斯李斯特菌和格氏李斯特菌5种李斯特菌进行检测,并与传统的生化鉴定方法(VITEK 2)和聚合酶链式反应(PCR)方法检测结果进行比较;用不同培养基和不同培养时间培养的单增李斯特菌对该方法进行检测,还对60份人工感染5种李斯特菌的食品样品分别进行MALDI-TOF-MS、PCR以及传统生化方法的检测和鉴定。结果表明:MALDI-TOF-MS能够快速、可靠地区分上述5种李斯特菌,而且具有很好的稳定性和重复性,在检测时间、重复性和准确性方面的总体表现优于传统生化鉴定方法。MALDI-TOF-MS技术适用于对李斯特菌等食源性病原菌进行高通量、低成本的快速鉴定。

沙门菌基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱方法研究

目的优化基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱(MALDI-TOF-MS)法对沙门菌鉴定的条件,研究不同前处理方法对MALDI靶板污染情况,建立安全高效的检测沙门菌的方法。方法应用MALDI-TOF-MS法对4株沙门菌标准菌株进行不同培养条件、样品前处理方式检验,确立优化的鉴定程序,对不同处理方式下MALDI靶板进行检测,采用优化的前处理方法对33株腹泻病人粪便标本中分离的沙门菌进行数据采集和图谱比对,所得鉴定结果与常规血清学分型结果比较。结果不同前处理方法、不同的培养基上沙门菌标准菌株均准确鉴定为沙门菌。33株沙门菌用MALDI-TOF-MS方法全部准确鉴定为沙门菌属,19株沙门菌在种的鉴定水平上与血清分型结果完全一致,14株沙门菌在种的鉴定水平上与血清分型结果不一致。不同前处理方法的MALDI靶板上均未发现细菌生长。结论 MALDI-TOF-MS方法能快速、简便、安全、准确鉴定属水平沙门菌,是一种有效的沙门菌检测鉴定的手段。

基质辅助激光解吸/电离飞行时间质谱在鼠伤寒沙门菌同源性分析中的应用价值

目的:研究基质辅助激光解吸/电离飞行时间质谱(MALDI-TOF MS)在鼠伤寒沙门菌同源性分析中的应用价值。方法:利用MALDI-TOF MS对分离于广州市的44株鼠伤寒沙门菌进行分型,与脉冲场凝胶电泳分型(PFGE)进行比较,并分析主要质谱型的质谱图。结果:对PFGE结果聚类分析可以将44株鼠伤寒沙门菌分为15型。在聚类相似度为80%时,44株鼠伤寒沙门菌被分为8个MALDI-TOF MS型,与PFGE分型较一致。其中MS1型(52.3%)为主要的质谱型,MS1型包含多个PFGE型。结论:MALDI-TOF MS方法分型结果显示了广州市鼠伤寒沙门菌相对集中的亲缘关系,是一种简便、快速、高通量的方法。