微生物检测中的质谱技术

微生物质谱到底是什么？

质谱分析是一种通过测量离子质荷比（质量-电荷比），从而确定其质量的分析方法（通俗点讲，质谱就是一种类型的“秤”，只不过它称量的是离子的质量），在众多的分析测试方法中被认为是一种同时具备高特异性和高灵敏度且得到了广泛应用的普适性方法。

质谱仪器一般由进样系统、离子源、质量分析器、检测器、数据处理系统等部分组成。由于进样方式、离子源、质量分析器等的不同，质谱仪分为不同的种类，临床上常见的有液相色谱串联质谱（LC-MS-MS）、气相色谱串联质谱（GC-MS-MS）、电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）、基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱（MALDI-TOF MS）等等。

我们通常所提到的微生物质谱法采用的就是基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱（MALDI-TOF MS）技术对微生物进行鉴定的方法，主要用于临床分离出的细菌、真菌的快速鉴定。

质谱为什么能够鉴定微生物？

以细菌为例，MALDI-TOF MS之所以能够对细菌进行鉴定，是因为细菌的核糖体蛋白具有保守性，一般不会随生长条件的变化而变化，而不同细菌的核糖体蛋白指纹图谱具有各异性，指纹图谱中的某些峰具有属、种，甚至亚种特异性。另外，同种细菌在同一培养条件下生长，所得到的质谱结果具有可重复性，这使得MALDI-TOF MS鉴定细菌结果更加准确。

基本原理是通过绘制具有保守特征的微生物核糖体蛋白离子峰图谱并建立标准数据库，随后将临床微生物的质谱数据通过复杂算法与数据库中的标准谱进行对比，从而实现对微生物的准确鉴定，具有灵敏度高、准确度高、分辨率高、检测速度快等特点。

目前主要应用于医学临床微生物、食品工业微生物、动植物检疫微生物等的快速鉴定，还可用于核酸检测、蛋白定量、质谱成像、生物大分子检测以及聚合物分析等。

为什么要用质谱做微生物鉴定？

目前微生物鉴定常用的方法为生化原理检测，即先判断革兰氏阴性还是阳性，再根据形态、酶反应、显色等不同方法，将具体微生物种类鉴定出来。

对于绝大多数的微生物检测有一个绕不开的环节，那就是标本处理和培养。需要首先对样本进行预处理，根据涂片染色的结果选择合适的培养基分离培养，然后根据菌落特点，选择适当的生化反应或者自动仪器鉴定。

然而，生化法微生物检测样品培养时间长，短到几小时，长到几天都有可能；只能鉴定常规菌种，准确度一般；另外，就是鉴定流程较复杂，离不开人工干预，耗时长（十几个小时甚至更长时间）。

由于鉴定原理的不同，微生物质谱法可大大简化微生物的鉴定流程，缩短鉴定时间，上机之后，基本10min之内就可以鉴定出96个样本，称得上是一种微生物快速鉴定方法。