“冰糖心”好吃！苹果：不，这是病，得治！

苹果水心病又称糖化病、蜜果病。我国的西北黄土高原和秦岭高地果区的元帅系和秦冠苹果受害严重，果实品质变劣，不耐贮藏，是一种苹果生理病害。

患水心病的苹果。图片来源：百度百科

相关报道指出，苹果植物中从叶子转移到果实的主要碳水化合物是山梨糖醇。为了解苹果果实成熟过程中的碳水化合物代谢，了解水果中可溶性碳水化合物的分布似乎很重要，特别是山梨糖醇和蔗糖，因为山梨糖醇可能是水果中其他碳水化合物生物合成的原始基质，而且在植物组织中蔗糖必须由单糖生物合成。此外，由于已经有报道指出山梨糖醇可能与苹果果实中水心病的发病有关，果肉中山梨糖醇分布的可视化可以使人们了解水心病发病的机理。

日本北海道大学农业研究院的科研人员使用基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱成像（MALDI-TOF MSI）对成熟苹果的果实进行了相关研究，该研究建立了一种使用MALDI-TOF MSI可视化苹果果肉样品上可溶性碳水化合物分布的方法。

提到MALDI质谱成像技术，就不得不说一说融智生物QuanTOF质谱成像系统。融智生物于2017年推出QuanTOF质谱成像系统，该系统集合了新一代宽谱定量飞行时间质谱平台QuanTOF，拥有强大的5,000-10,000Hz长寿命半导体激光器，以及自主开发的数据采集软件。2018年7月，融智生物宣布实现可达500像素/秒的成像速率，提升MALDI-TOF MS成像速率达10倍以上，普通样本成像只需几十分钟，使得质谱成像实现了“立等可取”。经过进一步的研发，目前QuanTOF质谱成像系统已经实现高达1000像素/秒的成像速率，5-10微米的高空间分辨率，且仍然保持极高灵敏度。这使得质谱成像真正可用于临床病理分析、术中分析等领域。

苹果果实的水平部分（a）和附在玻璃载玻片上的果肉冻干样本（b）。使用字母（A-D）和数字（1-4）的组合将样本分成16个块。

研究人员从成熟的果实中水平切下果肉样品，将其安装在载玻片上，冻干，然后使用MALDI-TOF MSI（基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱成像）仪器在样品周围自动探测单个可溶性碳水化合物的离子强度。利用HPLC测定了同一水果相邻组织中可溶性碳水化合物的含量，比较了基于MALDI-TOF MSI离子强度和HPLC离子强度的单个碳水化合物的分布。

MALDI-TOF MSI的单个碳水化合物分布的仿彩色图像，以及使用HPLC定量相邻的16个组织块中的碳水化合物含量。

结果显示，每种标准碳水化合物的浓度与MALDI-TOF MS的相对离子强度之间存在正相关（p<0.001，r²>0.95），因此似乎可以利用MALDI-TOF MS的离子强度来测定样品中碳水化合物的相对浓度。当DHB（2,5-二羟基苯甲酸）作为MALDI-TOF MSI（基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱成像）基质时，从苹果果实标本中检测到仅附着钾离子的单电荷离子。MALDI-TOF MSI和HPLC都证实了果肉中蔗糖含量从中心到皮层的梯度增加。当基于MALDI-TOF MSI结果的单个碳水化合物分布的仿彩色图像与使用HPLC定量的相邻16个组织块中碳水化合物含量进行比较时，亮度与蔗糖和山梨醇的含量之间的强（p<0.001，r²=0.6222）和弱（p<0.10，r²=0.2123）相关性分别得到证实。

尽管有人指出MALDI-TOF MS不适合检测低分子量（MW <500）分子，因为基质的碎片离子峰有时会与目标分析物峰重叠。然而，本研究清楚地证明，使用MALDI-TOF MSI以DHB（2,5-二羟基苯甲酸）作为基质可以观察到苹果果实组织中蔗糖的分布。此外，它也适用于观察山梨糖醇分布。因此，MALDI-TOF MSI可用于检测苹果果实成熟过程中碳水化合物代谢的区域差异，并通过与外部13C标记的底物结合，逐步阐明水心病发病的机制。