守护食品安全 | 微生物质谱在食品致病菌检测中的应用

民以食为天，食品安全是重要的民生问题，也是我国一直以来非常重视的一项工作。食品安全是指食品无毒、无害，符合应当有的营养要求，对人体健康不造成任何急性、亚急性或者慢性危害。影响食品安全的因素十分广泛，包括微生物污染、农药残留、兽药残留、重金属、污染物质、食品添加剂以及其他危害人体健康的物质等等诸多内容。在这诸多因素中，微生物污染高居首位。在我国，由微生物污染引起的食物中毒事件在各类食品安全事件中占比约1/3以上，是我国食品安全中需要重点关注的问题。

食品微生物污染主要有两种，一种是引起食物腐败变质的微生物，另一种是食源性病原微生物，包括沙门氏菌、金黄色葡萄球菌、单核细胞增生李斯特菌、大肠埃希氏菌O157:H7、阪崎肠杆菌等病原菌。

由于微生物具有较强的生态适应性，食品及原料在种植、收获、饲养、捕捞、加工、包装、运输、销售、保存及食用等众多环节都可能被微生物污染。食品生产者必须足够重视才有可能将其危害控制在安全水平之内。对于监管者来说，能不能在食品安全上给老百姓一个满意的交代，是对执政能力的重大考验。食品安全，是“管”出来的，只有加强食品安全监管，才能有效保障食品安全。

食品检测是保障食品质量的重要手段。通过食品微生物检测，可以判断食品加工环境及食品卫生情况，能够对食品被细菌污染的程度做出正确的评价，为各项卫生管理工作提供科学依据，为食源性食物中毒的治疗提供依据。

目前，食品致病菌的检验鉴定仍然以传统的培养方法和生理生化方法为主，这些方法分析周期较长、操作繁琐、难以自动化。

近年来，微生物的检测和鉴定技术主要朝向快速且准确的测试方式发展。免疫学方法检测速度快、特异性高，但是容易受到干扰。基于代谢物的电阻抗技术等方法检测速度较快，但是特异性较差。分子生物学方法是目前微生物分析的首选方法，具有快速、特异、灵敏度高、可自动化、检测范围广等特点，但是一次试验只能确定一种靶标的有无，提供的信息量较少。

微生物质谱技术是近年发展起来的新型微生物鉴定方法。它可以将微生物鉴定到属、种，甚至菌株的水平，操作简单、检测速度快、通量高、结果准确，可鉴定的微生物种类多，是目前微生物鉴定的热门方法。

各技术方法详细对比如下表：

1 检测原理

QuanID微生物质谱方法检测原理是：不同的细菌种类具有不同的特异性核糖体蛋白，通过采集未知菌的核糖体蛋白指纹图谱，与数据库中的质谱图进行逐一比对，最后得到鉴定结果。微生物质谱方法原理如下图所示：

图1 微生物质谱方法检测原理示意图

2 检测内容

融智生物基于自主研发的新一代的宽谱定量MALDI-TOF MS所开发的QuanID微生物质谱系统，采用基因组学、蛋白组学和生物信息学的独特建库方法，可对蜡样芽孢杆菌、铜绿假单胞菌、坂崎克罗诺杆菌、单增李斯特菌、气单胞菌、小肠耶尔森菌、沙门氏菌、金黄色葡萄球菌、致泻大肠埃希氏菌等食源性致病菌在内的1800属、6600种微生物进行鉴定，且具有检测速度快、结果准确、操作简单、低成本的特点。

3 检测流程

QuanID微生物质谱实验流程简单易操作。将微生物进行培养分纯后，挑取单菌落点在靶板上，加基质覆盖，靶点干燥后即可上质谱进行检测。10分钟内可完成96的样本的检测，检测速度快，检测结果一目了然。

实验流程如下：

MALDI-TOF如今已经诞生30多年，通过“软电离”技术与飞行时间质谱的结合，为生命科学领域提供了全新的分析方法。融智生物推出的拥有自主知识产权的新一代高通量、高灵敏度飞行时间质谱QuanID，更是引领MALDI-TOF技术进入“宽谱+定量”的新时代。

融智生物基于QuanID微生物质谱开发的食品致病菌检测方法，具有高通量、高分辨率、高灵敏度、低成本的优势，可以完美解决食品安全监管检测的需求。

QuanID微生物质谱食品致病菌检测项目优势：

1 东北农业大学食品学院乳品微生物快速鉴定

东北农业大学食品学院满朝新教授团队将基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱（融智生物QuanID）法与16S rDNA序列分析法对于乳酸菌鉴定的准确性以及微生物系统分类学相关分析结果进行比较，结果表明：QuanID微生物质谱系统用于乳酸菌鉴定具备快速、准确的优势，可做为一种快速、简便、高效率的微生物鉴定技术，应用于多个领域之中。相关研究结果已经发表在《中国乳品工业》期刊上。

2 保加利亚某食品企业益生菌研发

保加利亚某食品企业需要使用质谱仪发现和鉴定人体样本中更多的未知双歧杆菌和乳酸菌，以此研发制作食物级的益生菌，用以改善肠道健康。客户提供 12 个盲样，在使用了两家竞品公司的设备后，鉴定结果均不理想，使用融智生物的 QuanID 微生物质谱系统，12个样本全部得到准确鉴定结果，客户对此十分满意，QuanID为客户解决了实际问题。

近几年, 随着生物信息学及相应检测技术的快速发展，探索肠道微生物的组成和功能成为可能，并由此涌现出大批研究成果。目前, 肠道菌群已发展成为生命科学、食品营养学、医疗保健和微生物学等众多领域的研究热点。

益生菌被世界卫生组织定义为“活的微生物, 当摄入足够量时能够对宿主身体健康产生有益影响”。乳酸菌和双歧杆菌是益生菌菌株的重要来源, 众多分离株具有长期安全使用的历史。其中, 一些菌株做为调节肠道菌群平衡、影响脑健康和心理健康的天然制剂, 在保健食品领域应用广泛。

但益生菌保藏不易，同时还种类繁多，筛选出不同的益生菌，研究其生理生化特性，进行准确地鉴定是近年来微生物研究中十分重要的组成部分。

使用融智生物QuanID微生物鉴定质谱系统，结合公司基于基因组学、蛋白质组学和生物信息学建立的独特数据库，仪器系统操作简单、鉴定准确、快速、廉价且可高通量完成益生菌菌种的鉴定及筛查。同时用户还可对本地化的菌株进行自建库，满足客户个体化的检测及应用需求。

QuanID微生物质谱系统，是融智生物自主研发的新一代高分辨率宽谱定量飞行时间质谱（MALDI-TOF MS），具有宽质量范围(10-1，000，000 Da)检测能力，在高、低质量区均能达到高分辨率。

QuanID微生物质谱系统，具有高通量、高分辨率、高灵敏度、低成本的优势，是一款专为微生物鉴定定制的高通量的最高性价比平台，可完美解决食品领域致病微生物检测需求。QuanID微生物质谱系统拥有自主知识产权的仪器设备、试剂耗材、应用软件，稳定保障检测试剂100%及时供应，2小时售后服务响应24小时达到现场。

QuanID微生物质谱系统的技术原理：用一定强度的激光照射样本与基质形成的共结晶薄膜，基质从激光中吸收能量而汽化，并迅速降解，使样本分解吸附，基质和样本之间发生电荷转移从而使样本分子发生电离；带有电荷的样本分子在电场作用下加速飞过飞行管道，因为离子的质荷比与离子的飞行时间呈正比，所以不同质量的离子因达到检测器的飞行时间不同而被检测，以离子强度为纵坐标、离子质荷比为横坐标形成特征性的质量图谱，进而实现对不同质荷比的物质进行区分和鉴定。