MALDI質(zhì)譜技術(shù)應(yīng)用于食品快檢

在食品質(zhì)量安全檢驗(yàn)檢測(cè)工作中，快檢技術(shù)檢測(cè)高效、操作簡(jiǎn)便，能夠提高抽樣的靶向性和精準(zhǔn)度。MALDI質(zhì)譜具有高通量、分析速度快、靈敏度高、準(zhǔn)確度高以及相對(duì)成本低等優(yōu)點(diǎn)，是食品快檢的理想選擇。

1 MALDI質(zhì)譜技術(shù)原理

基質(zhì)輔助激光解析電離質(zhì)譜（Matrix-assisted Laser Desorption/Ionization Mass Spectrum，MALDI MS）是將基質(zhì)與分析物共溶，使用脈沖激光輻射基質(zhì)與分析物的共結(jié)晶晶體，基質(zhì)分子吸收能量與分析物解吸附并輔助分析物電離。MALDI是一種軟電離方式，質(zhì)譜圖中顯示完整的分子離子峰，分析的分子量范圍可從幾十到十幾萬，幾秒鐘便能完成檢測(cè)過程。同時(shí)，方法的耐鹽性和靈敏度都較強(qiáng)。這也意味著，復(fù)雜樣品只需簡(jiǎn)單的制備方法，即可快速得到樣品的極大范圍內(nèi)的組分質(zhì)量信息，尤其是在批量處理過程中，更能凸顯優(yōu)勢(shì)。

2 MALDI質(zhì)譜技術(shù)在食品快檢技術(shù)中的應(yīng)用

食品摻假、替換、篡改或虛報(bào)等食品欺詐行為嚴(yán)重威脅食品安全。MALDI質(zhì)譜已被用于乳制品、油、肉類、蔬菜以及各類加工食品等的摻假識(shí)別、來源溯源、微生物分型、藥殘檢測(cè)以及添加劑檢測(cè)等，可對(duì)蛋白質(zhì)、多肽、微生物等大分子進(jìn)行分析，也可對(duì)脂質(zhì)、色素、糖類、藥物殘留以及添加劑等小分子進(jìn)行分析。

2.1 檢測(cè)大分子物質(zhì)

MALDI質(zhì)譜可檢測(cè)的分子量超過10萬，自投入應(yīng)用以來，主要用于蛋白質(zhì)、多肽等生物大分子的分析。在食品檢驗(yàn)領(lǐng)域，也可對(duì)復(fù)雜樣品中的蛋白、多肽、微生物等進(jìn)行快速定性篩查。生物標(biāo)志物的應(yīng)用、標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫的建立以及化學(xué)指紋識(shí)別至關(guān)重要。

2.1.1 蛋白

KAUFMANN等[1]使用MALDI質(zhì)譜方法分析茶葉的蛋白提取物，可對(duì)印度兩種不同產(chǎn)地的發(fā)酵茶樣品進(jìn)行溯源區(qū)分。在歐洲，羊奶酪價(jià)格更高，常被牛奶酪仿制，RAU等[2]使用MALDI質(zhì)譜技術(shù)快速準(zhǔn)確地鑒定了奶酪的來源，該方法直接將奶酪樣品進(jìn)行檢測(cè)而無需使用蛋白酶水解，整個(gè)檢測(cè)過程不到20 min。WANG等[3]利于MALDI質(zhì)譜對(duì)蜂蜜中的蛋白質(zhì)進(jìn)行指紋識(shí)別，開發(fā)了一種快速、可靠的確定蜂蜜產(chǎn)地的方法。

2.1.2 多肽

因MALDI質(zhì)譜檢測(cè)肽的靈敏度比蛋白更高(100～1 000倍)，使用多肽來代替完整蛋白的分析可以獲得更好的質(zhì)量數(shù)據(jù)[4]。CHAMBERY等[5]第一次將多肽指紋圖譜應(yīng)用于食品成品，其對(duì)葡萄酒中蛋白水解后的多肽進(jìn)行MALDI質(zhì)譜分析，通過對(duì)比標(biāo)志物，為食品溯源提供新方法。此后，基于MALDI質(zhì)譜分析多肽來檢測(cè)成品食品的技術(shù)不斷發(fā)展。乳清蛋白在牛奶和乳制品中被廣泛使用，這對(duì)過敏者而言，是一種潛在風(fēng)險(xiǎn)。CUCU等[6]利用MALDI質(zhì)譜對(duì)來自乳清蛋白的水解目標(biāo)肽段進(jìn)行自下而上地快速分析和識(shí)別。FLAUDROPS等[7]使用MALDI質(zhì)譜對(duì)明膠水解所得多肽進(jìn)行分析，可根據(jù)特征峰區(qū)分豬肉明膠和牛肉明膠，該方法可在糖果中檢測(cè)到低至1%的明膠，并在牛肉明膠中檢測(cè)到低至20%的豬肉明膠。

2.1.3 微生物

MALDI質(zhì)譜應(yīng)用于食品中微生物鑒定也日益廣泛。微生物中蛋白質(zhì)含量較高，利用MALDI質(zhì)譜對(duì)于蛋白質(zhì)的快速定性能力，可進(jìn)行細(xì)菌種屬的快速鑒定。CHAI等[8]利用MALDI質(zhì)譜技術(shù)對(duì)黑貂魚表面的大腸桿菌進(jìn)行了測(cè)試，檢出限可低至10 CFU·mL-1，同時(shí)，該方法篩選出10種標(biāo)志物，可對(duì)復(fù)雜生物樣品中靶細(xì)菌進(jìn)行高特異性檢測(cè)。TAN等[9]使用MALDI質(zhì)譜鑒定了從不同腌制蔬菜中分離出的10種菌株，結(jié)果表明其是一種可靠的鑒定食品中細(xì)菌的方法。

2.2 檢測(cè)小分子物質(zhì)

用MALDI質(zhì)譜對(duì)大分子進(jìn)行檢測(cè)是主流技術(shù)，由于檢測(cè)對(duì)象分子量較小，存在基質(zhì)干擾等問題，MALDI質(zhì)譜在小分子物質(zhì)快篩檢測(cè)領(lǐng)域中應(yīng)用不如大分子多，還有很大的應(yīng)用潛力。對(duì)小分子的檢測(cè)方式通常是對(duì)特定組分進(jìn)行快速高通量定性，同時(shí)可加入內(nèi)標(biāo)來進(jìn)行定量分析。

2.2.1 脂質(zhì)

特級(jí)初榨橄欖油（Extra Virgin Olive Oil，EVOO）易被榛子油（Hazelnut Oil，HO）摻假，二者中甘油三酯、甾醇和脂肪酸等主成分相同，不易通過現(xiàn)有成熟技術(shù)檢測(cè)，而EVOO中的磷脂含量則比HO低300～400倍。CALVANO等[10]使用MALDI質(zhì)譜分析EVOO中的磷脂，即使EVOO中摻雜1%的HO，仍可被檢測(cè)到。

2.2.2 糖類

果汁中添加廉價(jià)甜味劑的現(xiàn)象并不少見，但其檢測(cè)不易，因有些甜味劑的成分與果汁的成分相同。例如，橙汁中添加甘蔗糖或玉米糖漿可被檢測(cè)，但很難對(duì)甜菜糖摻假進(jìn)行檢測(cè)。ZIDKOVA等[11]將MALDI質(zhì)譜與毛細(xì)管電泳結(jié)合，可快速檢測(cè)廉價(jià)甜味劑。通過MALDI質(zhì)譜檢測(cè)橙汁中本身不含的淀粉水解物低聚糖來反映橙汁摻假的情況；通過毛細(xì)管電泳檢測(cè)低分子量如葡萄糖、果糖、蔗糖等來判斷甜味劑是否被添加。

2.2.3 天然色素

PICARIELLO等[12]使用MALDI質(zhì)譜分析來自23個(gè)品種的紅葡萄果皮中的花青素，通過花青素的不同區(qū)分純種品種與雜交品種，該方法無需色譜分離，速度快，樣品處理簡(jiǎn)單。AIELLO等[13]使用MALDI質(zhì)譜對(duì)藏紅花進(jìn)行分析，檢測(cè)到藏紅花素、黃酮醇等，可通過MS和MS/MS分析對(duì)藏紅花進(jìn)行物種指紋圖譜鑒定和定量分析，該方法可適用于常規(guī)質(zhì)量控制和摻假評(píng)估。

2.2.4 藥物殘留

BRAGA等[14]首次使用MALDI質(zhì)譜建立了魚類中獸藥殘留的快篩方法，利用內(nèi)標(biāo)建立工作曲線，測(cè)定了鯰魚片中的六種喹諾酮類藥物殘留。楊夢(mèng)瑞等[15]使用MALDI質(zhì)譜對(duì)牛奶、雞蛋等樣品中恩諾沙星進(jìn)行了定量分析。陳超等[16]使用MALDI質(zhì)譜技術(shù)快速檢測(cè)了冬瓜、黃瓜、小白菜等7種蔬菜中的百草枯和敵草快殘留，該方法在2～200 μg·L-1濃度下具有良好的線性。

2.2.5 添加劑

AYORINDE等[17]使用MALDI質(zhì)譜檢測(cè)了飲料中的添加劑如抗壞血酸、檸檬酸、苯甲酸鈉等。KOKESCH等[18]使用MALDI質(zhì)譜成像首次在加工食品中將污染物可視化并得到食品添加劑分布信息，其檢測(cè)了德國(guó)姜餅中的致癌污染物丙烯酰胺的分布，并研究了防腐劑納他霉素在奶酪中的滲透。FUJIIN等[19]用MALDI質(zhì)譜對(duì)碳酸飲料常見的食品添加劑4-甲基咪唑進(jìn)行了定量分析，測(cè)定了可樂中其含量為88～65 μg/355 mL，與其他已發(fā)表文獻(xiàn)（約72 μg/355 mL）一致。

3 結(jié)語和展望

近年來，MALDI質(zhì)譜已被證明是高效、快速和準(zhǔn)確進(jìn)行食品相關(guān)篩查檢測(cè)的重要方法。在大分子檢測(cè)領(lǐng)域，指紋圖譜數(shù)據(jù)庫的進(jìn)一步擴(kuò)充是未來的發(fā)展方向，可使結(jié)果更可靠；而小分子研究領(lǐng)域隨著適用于小分子基質(zhì)的進(jìn)一步開發(fā)，其應(yīng)用前景也將更加廣闊。