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《质谱技术在微生物检测和鉴定中的应用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、质谱技术在微生物检测和鉴定中的应用康琳1,李楠2,高宏伟2,王景林13(1.军事医学科学院微生物流行病研究所病原微生物生物安全国家重点实验室,北京100071;2.军事医学科学院兽医研究所,长春130062)[关键词]质谱技术;微生物;检测和鉴定[中图分类号]O657.63[文献标识码]C[文章编号]1004-8685(2010)10-2613-04-MS)电喷雾质谱的基本原理是:从毛细管流出的液态样品在雾化气流下转变成带电小液滴(smalldroplet)进入离子化室,离子化室内干热的气体使液滴蒸发,液滴表面电荷强度逐
2、渐增大,最后形成带有单个或多个电荷的分子离子进入检测器[3]。1.4热裂解亚稳态原子轰击质谱(pyrolysismetastableatombombardmentmassspectrometry,Py-MAB-MS)其原理主要是样品在高温下快速裂解,热裂解物离子化后形成特异性的分子离子峰。传统的离子源主要采用电子离子化(EI)和化学离子化(CI),但这两种方式离子化的能量不易控制,能量过高或过低都会产生碎片离子,增加了图谱的复杂性和分析难度。近年来有报道[4～6]采用氮气、惰性气体受激发后形成的亚稳态原子作为离子源(MA
3、B),其优点是使用不连续的量子化能量离子化样品,可大大提高离子化效率和仪器分辨率,而又不易产生碎片离子,便于图谱分析。目前常用的微生物鉴定方法都是基于微生物的形态学、细胞生理生化,以及核酸基础建立的。自20世纪90年代,微生物鉴定系统不断发展,自动化程度不断提高,但仍然是建立在传统的生理生化和核酸基础上。近年来,基于蛋白质组学的质谱技术凭借其高灵敏度、高通量、快速等特点在微生物检测和鉴定方面得到快速发展。质谱技术主要是利用特定离子源将待测样品转变为高速运动的离子,这些离子根据质量/电荷比的不同在电场或磁场作用下得到分离,
4、并用检测器记录各种离子的相对强度,形成质谱图用于分析,提供可靠的鉴定结果。目前用于微生物检测鉴定的质谱技术主要是气-质联用技术(GC-MS)、基质辅助激光解吸飞行时间质谱(MALDI-TOFMS)、电喷雾质谱(ESI-MS)及热裂解亚稳态原子轰击质谱(Py-MAB-MS)等。1质谱技术原理1.1气相色谱-质谱联用技术(gaschromatographymassspec2trometry,GC-MS)混合物样品由气相色谱进入后,在载气携带下流经色谱柱,由于不同化合物在固定相和流动相的分配系数不同而达到分离,并先后从色谱柱流
5、出,经特殊接口进入质谱仪,从而得到各组分的质谱图[1]。1.2基质辅助激光解吸飞行时间质谱(matrix-assistedlaserdesorption/ionizationtimeofflightmassspectrometry,MALDI-TOFMS)MALDI-TOFMS的原理是样品和基质混合点在金属靶盘上形成共结晶,脉冲激光照射晶体后,基质分子吸收能量与样品解吸附并使其电离(通常是基质的质子转移到样品分子上)。样品离子在加速电场下获得相同动能,经高压加速、聚焦后进入飞行时间检测器,离子的质荷比(m/z)与飞行时间
6、的平方成正比,从而对样品进行分析[2]。理论上讲,只要飞行管的长度够,TOF检测器可检测分子的质量数是没有上限的,因此MALDI-TOFMS很适合研究蛋白质、核酸等生物大分子。1.3电喷雾质谱(electrosprayionizationmassspectrometry,ESI2应用微生物检测的特点质谱检测和鉴定微生物主要是基于质谱图中是否存在生物标志物。所谓生物标志物(biomarker)是微生物中含有的一些化学物质,其含量或结构具有种属特征,能够标志某一类或某种特定微生物的存在,主要包括脂肪酸、蛋白、核酸、糖类等生物
7、分子。2.1GC-MSGC-MS联用技术主要用于分析微生物中的脂肪酸、糖类等小分子物质。细菌脂肪酸主要来源于细胞膜脂质双层和脂多糖成分,不同微生物的脂肪酸在组成和含量上有较大差异,因此可作为细菌鉴定的主要标志物。张国赏[7]等用该技术分析了7个属(气杆菌属、变形杆菌属、芽胞杆菌、醋杆菌、葡萄球菌、短杆菌和假单胞菌属)中的12个菌种的全细胞酸性水解产物,检测出初步化学定名的19种脂肪酸及其它5种羧酸,并发现这些菌属在14-CH3-C15:O脂肪酸上的差异,从而区分各类菌属。最新有关弓形菌属(Arcobacter)的研究发现
8、[8],通过检测脂肪酸C20:0,C22:0,C23:0可成功鉴定该菌属的4个不同菌种。Oursel[9]等利用GC-MS研究大肠杆菌,确定其细胞膜由6种饱和脂肪酸(C12:0,C14:0,C15:0,C16:0,C17:0,C18:0)和3种不饱和脂肪酸(C16:1,C18:1的两个异构体)组成,并认为环丙基脂肪酸
