MALDI-TOF MS是如何助力海水淡化研究的？

根据世界卫生组织的预计（世界卫生组织联合国儿童基金会联合监测计划，2017年），每10个人中就有1人无法获得清洁饮用水。随着世界人口的增加，这一数字将进一步增加。对于像卡塔尔和其他中东国家这样的干旱国家来说，地下水等可再生水资源严重短缺，因此各国越来越依赖海水淡化来满足不断增长的需求。

海水反渗透（SWRO）是一种常用的海水淡化技术，然而，膜结垢和生物污损是广泛使用反渗透（RO）技术的主要障碍。在SWRO中使用阻垢剂可以减少由给水中存在的盐的过饱和引起的膜结垢。为了有效地减少膜结垢，阻垢剂应该是高度稳定的并且对海水微生物的生物降解具有抗性。

有机聚合物和磷酸盐等是常用的阻垢剂，它们在维持RO装置效率方面发挥了重要作用，具有最大的回收率，减少有害物质的消耗，减少能源消耗，减少工厂停工的频率。然而，这些阻垢剂的生物降解性很少见诸报道。具有生物降解阻垢剂能力或将其用作能量来源的原水中微生物的存在不仅会降低阻垢剂对抗膜垢的效率，而且还会因微生物生长而成为增强生物污垢的来源。

近日，卡塔尔大学生物与环境科学系的研究人员进行了一项研究，他们将卡塔尔海水中的一些细菌分离出来，并对它们使用阻垢剂作为碳和能量来源的能力进行了筛选。通过结合MALDI-TOF MS（基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱）和主成分分析（PCA）技术，证明了阻垢剂降解海水细菌的生物多样性。

图：海水采样位置图（A）7个采样位置；（B）增强视图，显示位于海水淡化厂附近的两个采样位置，（QONSW–卡塔尔陆上海水；QOFSW–卡塔尔近海海水）。

研究发现，从卡塔尔海水中分离出来的微生物可以利用阻垢剂作为碳和能量来源来生长。分离出的微生物经MALDI-TOF MS（基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱）鉴定为H. aquamarina, H. elongata, P. fragi, P. stutzeri, V. alginolyticus 和 V. fluvalis。通过MALDI-TOF MS（基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱）和PCA技术相结合，根据其在蛋白质谱上的差异，将分离到的海水中阻垢剂降解细菌的多样性分为几组。由此可见，MALDI-TOF MS（基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱）和PCA的组合还具有基于其环境/生物技术作用区分菌株的潜力，这可以减少筛选从不同环境分离的大量微生物的时间和成本。

研究人员还注意到，微生物生长速率随着使用的阻垢剂和细菌的类型而变化。在所测试的菌株中，H. aquamarina以引起生物污染的潜力而闻名，其在阻垢剂培养基中表现出最高的生长速率。聚马来酸培养基的生长速率最高，其次是聚丙烯酸培养基。

研究表明，多种海水细菌具有生物降解SWRO中使用的阻垢剂的能力。这些有机阻垢剂的生物降解将降低其对抗膜结垢的效率，并将成为增强的微生物生长导致膜生物污染的来源。因此，研究人员需要开发抗生物降解的聚合物/纳米材料，用于减少SWRO中的膜结垢和生物污垢，以提高海水淡化的效率。

微生物无处不在，即使在海水中也有多种多样的微生物存在。只有将这些微生物鉴定出来才能对其进行更好的利用。融智生物基于新一代宽谱定量飞行时间质谱平台QuanTOF开发的微生物质谱系统，配备了自主研发的基于生物组学信息建立的全新微生物质谱数据库，该数据库拥有超过1,400属，4,500余种微生物，更针对传统MALDI-TOF MS难以鉴定的基因相近菌属建立了二级数据库，可实现难检菌的鉴定。QuanTOF微生物质谱系统检测效率高，10分钟内可完成超100个样本的检测；鉴定重现性好，RSD＜2%；不仅可鉴定出微生物，还能详细地提供质谱峰与蛋白的对应信息，为临床科研提供有力工具。另外，QuanTOF有别于友商最强大的功能，是可用一台仪器进行微生物鉴定、核酸分析、质谱成像以及糖化血红蛋白全血直接定量的MALDI-TOF MS质谱。