用质谱仪快速鉴定菌种的原理及方法？

balabala

生物领域的质谱仪应用有鉴定菌种这个功能么？如果有那么原理是不是通过鉴定蛋白？如果是，那对菌种的前处理-提取蛋白是不是很复杂？另外，鉴定后的判断是不是通过质谱图对比蛋白库得出结论的？第一次提问，比较外行，多包涵，谢谢！
原文地址：https://www.zhihu.com/question/49633575

同花顺

　　在科技日新月异的今天，精密分析仪器作为推动科学研究与工业发展的核心工具，其每一次技术创新都深刻地影响着各行各业。其中，质谱仪作为分析化学领域的“超级显微镜”，以其卓越的分离与鉴定能力，在药物研发、环境监测、食品安全、材料科学等多个领域发挥着不可替代的作用。而“谱策  ProC-1 在线质谱仪”的问世，更是将这一领域的技术边界推向了新的高度，它以独特的设计理念、卓越的性能表现以及广泛的应用潜力，成为了行业内关注的焦点。



在线质谱仪 ProC-1

　　技术革新：重塑质谱分析的未来
　　谱策 ProC-1  在线质谱仪，集成了最新的质谱分析技术与智能化控制系统，实现了从样品前处理到数据分析的全流程自动化与高效化。其核心在于采用了先进的离子源技术和高分辨率的质量分析器，能够在极短的时间内对复杂样品中的微量成分进行精准识别与定量分析，大大提升了分析效率与准确性。此外，该仪器还配备了高灵敏度的检测器，能够捕捉到传统质谱仪难以察觉的痕量物质，为科学研究提供了更为丰富的数据支持。



在线质谱仪 ProC-1

　　智能操控：让复杂变得简单
　　面对传统质谱仪操作繁琐、维护成本高的痛点，谱策 ProC-1  在线质谱仪通过集成智能化控制系统，实现了操作界面的极大简化。用户只需通过直观的触摸屏界面，即可轻松完成仪器参数的设定、样品分析流程的启动以及数据结果的查看与导出。同时，该仪器还具备自动校准、故障预警及远程维护等功能，大大降低了操作门槛，提升了工作效率，使得即使是非专业人员也能快速上手，进行高质量的质谱分析工作。



在线质谱仪 ProC-1

　　应用广泛：赋能多个行业领域
　　谱策 ProC-1  在线质谱仪的广泛应用潜力，是其另一大亮点。在药物研发领域，它能够助力科学家快速筛选药物候选分子，评估药物代谢动力学特性，加速新药上市进程;在环境监测方面，该仪器能够实时监测大气、水体中的污染物成分及其浓度变化，为环境保护提供科学依据;在食品安全领域，谱策  ProC-1  则能够精准检测食品中的添加剂、农药残留及有害微生物等，保障消费者的饮食安全。此外，在材料科学、石油化工、生物医药等多个领域，该仪器也展现出了巨大的应用价值。



在线质谱仪 ProC-1

　　绿色环保：践行可持续发展理念
　　在追求高性能的同时，谱策 ProC-1  在线质谱仪也充分考虑了环保因素。其采用了低能耗的设计理念，优化了能源利用效率，减少了能源消耗与碳排放。同时，仪器在设计与制造过程中，积极采用环保材料，确保产品在全生命周期内对环境的影响降至最低。此外，该仪器还具备废液回收与处理功能，有效避免了有害物质的排放，体现了对可持续发展的坚定承诺。



在线质谱仪 ProC-1

　　谱策 ProC-1  在线质谱仪的诞生，不仅代表了质谱分析技术的又一次飞跃，更是对未来科技发展的有力推动。它以其卓越的性能、智能化的操控、广泛的应用潜力以及环保的设计理念，为科学研究与工业生产提供了强有力的技术支持。我们有理由相信，在不久的将来，谱策  ProC-1  在线质谱仪将成为众多行业领域不可或缺的分析工具，为人类的进步与发展贡献更多的智慧与力量。随着技术的不断进步与应用的深入拓展，我们有理由期待，质谱分析技术将在更多领域绽放异彩，引领我们走向更加美好的明天。
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大力水手

质谱技术进行细菌菌种鉴定的基本原理和意义
质谱（mass spectrometry，MS）是一种通过测定带电离子质量/电荷比（m/z，简称质荷比）而进行定性、定量检测的一种现代分析技术。质谱技术最初用于放射性核素、无机元素，以及小分子有机物质的检测。


20世纪80年代，电喷雾电离（electrospray ionization，ESI）与基质辅助激光解吸电离（matrixassisted laser desorption ionization，MALDI）两种“软电离”技术的发明，解决了蛋白质、多肽等热不稳定的大分子物质的电离和质谱检测难题，质谱技术从此进入了生命科学领域。微生物的质谱鉴定是一种基于细菌全细胞蛋白质组指纹图谱分析的技术，与Sherlock全自动微生物鉴定系统的细胞脂肪酸成分分析相类似，质谱分析亦需要通过专门的数据分析和专家系统对未知细菌的特殊蛋白图谱与菌种文库中收集的菌种蛋白质组指纹图谱进行比较。
由于微生物质谱分析的蛋白质大分子适合于飞行时间质量分析器（time-of-flight analyzer），因此，微生物的质谱鉴定被统称为基质辅助激光解吸电离的飞行时间质谱技术（matrix-assisted laser desorption ionization time-of-flight mass spectrometry，MALDI-TOF MS）。MALDI-TOF MS能直接对微生物的蛋白质混合物进行分析，具有适应范围广、准确、灵敏、特异、鉴定快速、高通量、经济实惠等优点，对于微生物的菌种的鉴定具有革命性的重大意义。

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菌种鉴定的项目有很多，来给楼主讲一下菌种鉴定的种类和项目吧。
菌种鉴定纯菌种鉴定：细菌、酵母、放线菌、丝状真菌。
菌种鉴定功能基因鉴定：乳杆菌、芽胞杆菌、双歧杆菌。
菌种鉴定细胞壁化学组分分析：细菌、放线菌。
菌种鉴定微生物鉴定：菌落形态、细胞形态、某些关键的生化反应、非无菌产品的控制菌、种属水平。
菌种鉴定细菌的生化反应试验：糖、 醇发酵试验、氨基酸和蛋白质代谢试验、碳源和氮源利用试验、酶类试验。
菌种鉴定的检测项目：
菌种分离培养：菌种分离培养、菌株纯化、菌株纯度检测、微生物限度检测、微生态活菌制品杂菌检测。
菌种分类鉴定：菌株显微形态观察、菌株细胞形态观察、基因组DNA G+C 含量测定、真菌18S rRNA基因提取、序列测定、真菌ITS基因提取、序列测定。
基因检测分析：微生物基因分子检测、微生物群落结构及多样性分析、质粒拷贝数检测、基因转录水平定量检测分析。
代谢产物分析及鉴定：菌株代谢产物含量测定、菌株代谢产物分离纯化、菌株代谢产物结构鉴定。
参考资料：
菌种鉴定|菌种分析|食用菌菌种鉴定|EM菌种鉴定-青岛拜恩第三方检测中心

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使用飞行时间质谱系统快速鉴定菌种是基于蛋白质同源分析的，其基本原理是， 细菌经过基质充分处理后，可使得细胞内的蛋白成分更好地释放出来，待这些溶剂挥发后，蛋白分子和其他细胞组分与基质形成基质结晶，通过有效的电离将不同质荷比(m/z)的离子分开,形成细菌特异性的清晰的指纹图谱 ，通过分析关键的质谱峰数据，或与数据库中的已知谱图进行比对，即可达到菌种快速鉴定的目的。鉴定结果的准确性与多种因素有关，比如 菌种的生长状况、前处理试剂的配方、仪器的稳定性、数据库的容量等等。在这方面做的好的，进口仪器主要是布鲁克和梅里埃，国内主要是毅新博创的clin-tof（不是广告，勿喷）。但是我个人的看法是，国内的临床微生物菌种鉴定最好使用国产的质谱系统，或是购买国产的数据库，因为谱图库中的标准数据基本来源于国内医院的临床标本，具有地区和种族的特异性，有些国内的临床菌种，国外是没有的，或者比较少见所以没有被采集到数据库中，因此鉴定结果不准确也是有的，反之亦然。

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质谱目前应用在微生物检验上的为时间飞行质谱。
       原理为:激光激发靶板上的细菌与基质让细菌的蛋白在真空的飞行管中。检测器通过检测蛋白飞行时间的不同来建立一个曲线图谱进而与数据库中的信息比对，得出可能的菌的种。
        结果解读:目前微生物室使用的质谱都为此类，结果一般按照系统比对情况按照评分列出名单，一般为评分最高的最有可能(但要保证评分1.5/1.6以上才可取用，且评分规则为国际上的标准)。
        以目前市场上的两款产品BD布鲁克公司与梅里埃公司所生产的产品为例。:BD建议评分为2.0。梅里埃与国际上大部分专家相同取用1.8。(评分越高可信度越强。)
        质谱结果好坏还与数据库的多少，分辨率…有关。(目前这两方面来说BD完全碾压梅里埃的产品)
         质谱优缺点:
     优点:操作简单，实验时间短，大大缩短了一级报告的时间。(BD公司给出的数据为全程20分钟即可，且符合实际操作结果。)
     缺点:质谱归根结底为检测的蛋白质图谱。所以像大肠和志贺…此类都鉴定不好。
     其他方面:因此设备极贵，更应注意设备在使用中的硬件耗材及常规耗材成本。