微生物鉴鉴定系统-质谱法
微生物质谱 快速鉴定
微生物质谱快速鉴定微生物是生物学领域中非常重要的一类生物，它们在自然界中起到了关键的作用。
然而，微生物的识别和鉴定一直是一个相对繁琐和耗时的过程。
为了解决这个问题，科学家们开发出了一种高效快速的鉴定方法——微生物质谱。
一、什么是微生物质谱微生物质谱是一种通过分析微生物样品中的质谱图谱来进行鉴定的技术。
质谱是一种通过将物质分子进行离子化，并测量其质荷比来确定其分子结构的方法。
微生物质谱利用质谱技术，能够快速准确地识别和鉴定微生物。
二、微生物质谱的工作原理微生物质谱的工作原理基于微生物在质谱仪中生成的特征质谱图谱。
其过程主要分为样品预处理、质谱测量和数据分析三个步骤。
1. 样品预处理：将待测微生物样品进行分离纯化处理，去除干扰物质。
2. 质谱测量：将预处理后的样品注入质谱仪中，通过化学分析技术将微生物样品中的分子转化为离子，然后利用质谱仪测量这些离子的质荷比。
3. 数据分析：质谱仪将得到的质荷比数据转化为质谱图谱，通过与数据库中的质谱图谱进行比对，确定待测微生物的种属和菌株。
三、微生物质谱的优势相比传统的微生物鉴定方法，微生物质谱具有如下优势：1. 快速：微生物质谱仪能够在几分钟内得出准确的鉴定结果，相比传统的培养方法节省了大量的时间。
2. 高效：不需要纯培养微生物，只需要少量的微生物样品，无需耗费大量的实验室资源。
3. 准确：微生物质谱仪具备较高的鉴定准确度，可以区分微生物亚种和突变株。
4. 全面：微生物质谱技术可以鉴定各种形态的微生物，包括细菌、真菌、病毒等。
四、微生物质谱的应用领域微生物质谱技术已广泛应用于多个领域，包括以下几个方面：1. 医学领域：微生物质谱可用于快速诊断感染性疾病，提供精准的病原菌识别，有助于指导临床治疗。
2. 食品安全领域：微生物质谱技术可以用来检测食品中的微生物污染，保障食品安全，预防食源性疾病的发生。
3. 环境监测领域：微生物质谱技术可用于监测水、空气等环境中的微生物的存在和分布情况，为环境治理提供科学依据。
质谱技术在微生物鉴定和检测中的应用
《质谱技术在微生物鉴定和检测中的应用》摘要：质谱技术（Mass Spectrometry， MS）是一种根据离子产生的质量图谱来确定样品中分子组成的分析技术。
质谱法不仅可以对传统的目标分析物进行定性和定量分析，还可以用于细菌的快速准确鉴定。
基质辅助激光解吸电离飞行时间（Matrix-Assisted Laser Desorption/Ionization-Time of Flight， MALDI-TOF）质谱仪由于能快速准确地鉴定革兰氏阴性菌和阳性菌的种类，因此是生物学中最常用的质谱仪之一。
质谱法鉴定微生物是以鉴定每个物种的特征光谱为基础的，然后与仪器内的大型数据库进行匹配。
本综述阐述了细菌鉴定面临的挑战和机遇，特别是在微生物学领域中使用MALDI-TOF MS来鉴定微生物和分析抗菌药敏感性。
关键词：质谱技术;MALDI-TOF;特征光谱;细菌鉴定;抗菌药敏感试验质谱（MS）法通过分析电离分子的质荷比（m/z）来对分子进行定性定量分析。
质谱仪扫描的特征图谱可以确定样品内不同分子的组成，并且能够直接分析任何可电离的生物分子。
FENN[1]和TANAKA[2]在MS的基础上，分别建立了电喷雾电离（Electrospray Ionization，ESI）技术和基质辅助激光解吸电离（Matrix-Assisted Laser Desorption/Ionization，MALDI）技术。
MALDI最大的优势在于不需要复杂的预分析，就可以直接对样品与化学基质混合后产生的离子进行分析。
离子飞行时间（TOF）是指用探测器精确测量离子到达飞行管末端所花费的时间。
基质辅助激光解吸电离飞行时间（MALDI-TOF）质谱技术是将MALDI技术和TOF技术整合在一起的一种技术。
自从关于MALDI-TOF技术的构想诞生以来，因其快速、高通量、低成本和高效的优点，该技术已经彻底改变了微生物实验室中鉴定微生物的方法。
MALDI-TOF MS的主要优点之一是节省时间，因为细菌鉴定不再需要经过24～48 h，只需不到一小时即可完成。
微生物质谱仪操作流程
微生物质谱仪操作流程下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
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微生物质谱
微生物质谱概述微生物质谱（microbial mass spectrometry）是一种基于质谱技术的微生物学研究方法。
它通过分析微生物体内的代谢产物、蛋白质、核酸等分子的质量和相对丰度，来研究微生物的种类、功能和代谢状态。
微生物质谱技术的出现极大地推动了微生物学研究的进展，为微生物领域的快速鉴定和分类、新物种发现以及微生物代谢途径的研究提供了有效的工具。
质谱技术在微生物学中的应用质谱技术在微生物学中有着广泛的应用。
首先，通过质谱技术可以快速鉴定和分类微生物。
传统的微生物学鉴定方法往往耗时耗力，而质谱技术可以通过分析微生物体内的代谢产物、蛋白质或核酸的质量和丰度，快速准确地鉴定微生物的种类。
其次，质谱技术能够发现新的微生物物种。
通过对未知微生物样本的质谱分析，可以确定其物种和代谢途径，从而帮助科学家发现新的微生物物种。
此外，质谱技术还可以用于研究微生物的代谢途径和功能。
通过分析微生物代谢产物的质谱特征，可以了解微生物的代谢途径和功能，为微生物学研究提供重要的信息。
微生物质谱的工作流程包括样品制备、质谱分析和数据处理三个主要步骤。
1.样品制备：样品制备是微生物质谱分析的关键步骤。
在样品制备过程中，需要从微生物体内提取代谢产物、蛋白质或核酸等目标分子，并对其进行纯化和浓缩处理。
样品制备的质量将直接影响后续质谱分析的结果。
2.质谱分析：质谱分析是微生物质谱的核心步骤。
在质谱分析过程中，样品中的目标分子会被离子化，并通过质谱仪中的离子源产生离子流。
离子流将进入质量分析器，通过分析质量分析器中离子的质量和丰度信息，可以确定分子的质量和相对丰度。
3.数据处理：质谱分析产生的原始数据需要进行进一步的处理和分析。
通过对原始数据的处理，可以获得微生物样品中目标分子的质谱图谱。
进一步分析质谱图谱可以得到微生物样品中各分子的质量和相对丰度信息，从而进行分类和功能分析等研究。
微生物质谱技术在微生物学领域有广泛的应用。
以下是几个微生物质谱应用案例的介绍。
质谱技术在微生物鉴定和检测中的应用
DOI：10.3969/j.issn.W04-6755.2019.W.011质谱技术在微生物鉴定和检测中的应用王淑娴，刁菁，樊英，李乐，刘洪军，叶海斌(山东省海洋生物研究院病害与渔药研究中心，山东青岛266104)摘要：质谱技术(Mass Spectrometry,MS)是一种根据离子产生的质量图谱来确定样品中分子组成的分析技术。
质谱法不仅可以对传统的目标分析物进行定性和定量分析，还可以用于细菌的快速准确鉴定。
基质辅助激光解吸电离飞行时【可(Matrix一Assisted Laser Desorption/Ionization—Time of Flight,MALDI一TOF)质谱仪由于能快速准确地鉴定革兰氏阴性菌和阳性菌的种类，因此是生物学中最常用的质谱仪之一。
质谱法鉴定微生物是以鉴定每个物种的特征光谱为基础的，然后与仪器内的大型数据库进行匹配$本综述阐述了细菌鉴定面临的挑战和机遇，特别是在微生物学领域中使用MALDI—TOF MS来鉴定微生物和分析抗菌药敏感性$关键词：质谱技术；MALDI—TOF；特征光谱；细菌鉴定；抗菌药敏感试验质谱(MS)法通过分析电离分子的质荷比(m/z)来对分子进行定性定量分析。
质谱仪扫描的特征图谱可以确定样品内不同分子的组成，并且能够直接分析任何可电离的生物分子。
FENN［1］和TANAKA⑵在MS的基础上，分别建立了电喷雾电离(Electrospray Ionization,ESI)技术和基质辅助激光解吸电离(Matrix—Assis-ted Laser Desorption/Ionization,MALDI)技术。
MALDI最大的优势在于不需要复杂的预分析,就可以直接对样品与化学基质混合后产生的离子进行分析。
离子飞行时间(TOF)是指用探测器精确测量离子到达飞行管末端所花费的时间。
基质辅助激光解吸电离飞行时间(MALDI—TOF)质谱技术是将MALDI技术和TOF技术整合在一起的一种技术。
布鲁克微生物质谱
布鲁克微生物质谱布鲁克微生物质谱作为一种先进的分析技术，具有高度精确、快速和可靠的特点。
它在全球范围内得到了广泛的应用，为微生物鉴定提供了全新的解决方案。
布鲁克微生物质谱的主要特征如下：1.高度精确：布鲁克微生物质谱技术可以对革兰氏阴性菌、革兰氏阳性菌、酵母菌和霉菌等进行快速鉴定，结果可靠。
2.快速鉴定：在过去的十年中，布鲁克微生物质谱技术已在全球范围内的微生物实验室得到应用，为临床微生物鉴定提供了高效的解决方案。
3.用户友好：布鲁克微生物质谱系统配备200Hz smartbeam激光器，具有负离子模式分析功能，使得操作更加简便，结果更加准确。
4.广泛应用：布鲁克微生物质谱技术在食药信息论坛、临床微生物实验室等领域具有广泛的应用前景。
布鲁克微生物质谱技术在我国有着重要的意义：1.提高临床微生物鉴定水平：布鲁克微生物质谱技术有助于提高我国临床微生物实验室的鉴定水平，为病患提供更加精确的诊断和治疗方案。
2.促进抗生素的合理使用：通过快速鉴定微生物种类，有助于临床医生了解病原体对抗生素的敏感性，从而实现抗生素的合理使用，降低抗生素滥用导致的耐药性问题。
3.提升食品安全保障：在食品检测领域，布鲁克微生物质谱技术可以帮助检测机构快速准确地鉴定微生物污染，保障食品安全。
4.推动微生物产业发展：布鲁克微生物质谱技术的引入，将推动我国微生物产业的发展，为相关领域提供强大的技术支持。
5.助力科研创新：布鲁克微生物质谱技术可助力我国科研人员在微生物研究领域开展更多创新性研究，为医学、食品科学等领域的发展提供有力支持。
总之，布鲁克微生物质谱技术作为一种高度精确、快速和可靠的分析方法，在我国具有重要的现实意义和广阔的应用前景。
随着我国微生物检测技术的不断进步，布鲁克微生物质谱技术将在食药信息论坛、临床微生物鉴定、食品安全保障等领域发挥越来越重要的作用。
微生物质谱 快速鉴定
微生物质谱快速鉴定
微生物质谱快速鉴定是一种利用质谱技术对微生物进行快速鉴定和分类的方法。
它基于微生物体内的代谢产物和组织结构的质谱特征，通过分析微生物样品中的质谱图谱，可以确定微生物的种类和身份。
微生物质谱快速鉴定的步骤通常包括以下几个步骤：
1. 样品制备：将微生物样品进行适当的处理和准备，如培养、提取样品等。
2. 质谱分析：将样品注入质谱仪，通过电离和分离等过程，得到微生物样品的质谱图谱。
3. 数据分析：对质谱图谱进行数据处理和分析，利用专业的软件和数据库进行质谱图谱匹配和比对，确定微生物的身份和种类。
微生物质谱快速鉴定的优势在于其快速、准确、高通量的特点。
相比传统的微生物鉴定方法，如细菌培养和生化试验等，微生物质谱快速鉴定能够大大缩短鉴定的时间，同时具有更高的准确性和可靠性。
微生物质谱快速鉴定在医学、食品安全、环境监测等领域具有广泛的应用价值。
它可以用于迅速检测和鉴定病原微生物，帮助医生进行早期诊断和治疗；在食品安全领域可以用于快速检测和鉴定潜在的致病微生物，保障食品的质量和安全；在环境
监测领域可以用于快速检测和鉴定水、土壤和空气中的微生物，评估环境的质量和污染程度等。
微生物质谱和核酸质谱
微生物质谱和核酸质谱微生物质谱，主要是指利用基质辅助激光解吸离子飞行时间质谱技术（Matrix-Assisted Laser Desorption/Ionization Time-of-Flight Mass Spectrometry，MALDI-TOF MS）对微生物进行快速鉴定。
其基本原理如下：样品制备：微生物样品通常通过将细菌落或真菌菌落直接施加在质谱样品载体上，再添加基质辅助离子化。
基质是一种小分子化合物，有助于激光的吸收和样品中分子的解吸离子化。
激光辐射：通过激光辐射，基质和微生物样品被激发产生气态离子。
这些离子通过加速电场，进入飞行时间质谱仪。
飞行时间质谱：离子在电场中飞行，不同质荷比的离子根据其飞行时间被分离，形成一个质谱图谱。
这个质谱图谱包含了微生物样品中不同分子的质量信息，从而可以进行微生物的鉴定。
二、应用领域微生物鉴定：微生物质谱技术广泛应用于临床微生物学，特别是细菌和真菌的鉴定。
它能够在几分钟内鉴定细菌和真菌的种类，比传统方法更为快速和准确。
药敏试验：通过分析微生物菌落的质谱，可以对其进行药敏试验，从而为抗生素的选择提供指导。
食品安全：微生物质谱可用于检测食品中的微生物污染，确保食品安全。
环境微生物学：用于分析土壤、水体等环境中的微生物群落，了解微生物的分布和演变。
核酸质谱一、基本原理核酸质谱是一种通过质谱技术分析核酸分子的方法，它主要包括基因质谱（Genome Mass Spectrometry）和基因型分析（Genotyping Analysis）。
其基本原理如下：样品制备：核酸样品通过不同的方法提取和纯化，通常需要进行PCR扩增，以增加样品中目标核酸的浓度。
质谱分析：经过样品制备后，核酸样品被导入到质谱仪中。
核酸质谱常使用飞行时间质谱或串联质谱技术，通过观察核酸分子的质荷比，获得核酸的质谱图谱。
数据分析：通过分析核酸的质谱图谱，可以得知核酸的序列信息，进而进行基因型分析和鉴定。
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4353.0 4543.1 4700.9
5014.6 5266.4 5209.0
4433.7
4973.7 5237.0
5676.0
5735.6
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7319.6
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8562.0
9215.8
9086.0
9427.9
9588.6 9724.2
9402.7
9959.9 10029.9
10123.2
10534.6
11401.7
12565.8
SARAMIS鉴定混合菌种
A mass spectrum of a mixed sample containing
菌种鉴定准确度
Classified as genus => species => strain “Thickness” of database is important.
From 2011 European society of clinical microbiology and infections disease
SARAMIS与LIMS系统
1.
%Int. 100
80 60 40 20
0
1713 mV[sum= 42832 mV] Prof iles 1-25 Smooth Av 30 4363 6289 7243
5393
7647
5264
6382 7271
9140 9482
3620 4567 4000
5676
峰值有 科, 属, 种或 亚种特异性
3000
5000
Enterobacter aerogenes Proteus mirabilis
种间特异性代表峰值用来区 分不同菌种
7000 m/z 9000
11000
13000
9
9
核糖体蛋白不受生长条件影响
Mass spectra of Proteus mirabilis DSM 4479 at different incubation times
8962
10165
8000 m/z
10000
11422 12528
12000
1[c].2I4
微生物鉴定流程
生长在固体 培养基上的菌落
找到匹配度最可信的谱图
全细胞 MALDI-TOF谱图
数据库中参考谱图
输出可信鉴定结果
日期
MS 数据
样品名称
鉴定结果界面
鉴定结果 置信度
不同颜色代表不同置信水平
深绿: 99.9% 浅绿: 90-99.9% 黄色: 85-90% 白色: 70-85% 低于70%不显示置信值
DNA
Proteome
Species Definition & Determination
% I nt ensi t y
V
o
y
a
g
e
r
S
p
e
c
#
1
=
>
A
d
v
B
C
(
3
2
,
0
.
5
,
1
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0
)
=
>
N
F
0
.
7
[
B
P
=
4
4
2
3
.
9
,
2
1
1
7
]
100
4424.2
9476.2
Mass
2117. 3
90
4861.0
80
SARAMIS – 比较工具
5263
4086 4817 3142 3771 4469
6009 6746 5709 6260 6788
7774
8176 8792
7545 8339 8962 7888
9638
9970 10219
3000Βιβλιοθήκη 400050006000
7000
8000 m/z
9000
10000
5263 L34
12310 L7/L12
10089 L27 10403 S15 10618 S19 10783 L23 11019 S6 11451 S10
7 286
7703 L35
8061
6265 L30
6505
6750 L28
4419 L36
4 757
% Intensity
5 951
5651 L33
Pseudomonas aeruginosa and Achromobacter xylosoxidans
Shows peaks specific to both species
4331.8 7291.6
食品安全
Tokyo Marine University, Prof Kimura and Dr. Takahashi
脂肪酸，小分子糖
分子
PCR……
耗时
免疫
单或多克隆抗体
MALDI-TOF MS
生化
代谢能力和耐抗生素
微生物鉴定新方法（MALDI TOF）
• 比现有方法鉴定更多生物多样性的病原体 • 分析时间仅1-2 minutes
22-Mar-22
6
现代微生物分类学:蛋白组学 & 基因组学
Protein
Bacterial Cell
• MALDITOF/TOF
• PSD & CID capability
Resonance
• Unique instrument • MALDI-ion trap-TOF • reflectron only • MSn capability • High resolution and
high mass accuracy
• 使用者可以做聚类分析，创建系统树图用于菌株分型
22-Mar-22
18
SARAMIS 菌种特异峰型
• 合成谱图包含所有在个体谱图中出现频率大于阀值的所有峰 (如：在 各谱图中出现 70% 的)
• 在超级谱图中，所有峰值根据他们对所代表的菌种特异性而赋予权 重值
• 具有科、属特异性的峰值权重低，这些峰值不支持菌种鉴定 • 具有菌种特异性的峰值权重则会加重
自然界菌种多样性
在SARAMIS数据库中一个菌种的典型代表包含典型和非典型菌株（基于质谱图 谱，基因组学，表型数据）
frequency frequency
phylogenetic distance
phylogenetic distance
atypical reference isolates are over-represented in SARAMIS
100
80
60
40
20
0
10000
20000
+ve mode [M+H]+ ions
30000 40000 m/z
MALDI基质辅助激光解析附原理:
Streptococcus pneumoniae:
8806
9071 S18 9357 L31
9517
7985 L29
8394
6638
6865 L32
58 72
SARAMIS：Spectral ARchive And Microbial Identification System
• 数据库含有超级谱图（ SuperSpectra ）和参考谱图（ Reference Spectra ）
• 使用者可以创建和储存超级谱图或参考谱图
• 软件包可实现谱图的存储，分析和比较
单核增生性李斯特菌Listeria monocytogenes (Lm) 兼性厌氧的革兰氏阳性杆菌，自然界分布广泛，是食源性李斯 特病（人畜共患病）的致病原因，低温仍具有增殖能力
对老年人，婴儿，孕妇和免疫缺陷者的致死率是 20-30%
该菌经常存在于速食食品中
Ex. About 2,500cases/year in USA
6137.3
4026.9 4535.6 4765.4 4738.6
30
3132.3 3311.8 3491.4
20
10
0
3000
5000
7000
9000
11000
13000
Mass (m/ z)
MALDI-TOF MS
DNA Fingerprint
Genome
不同细菌代表性指纹图谱不同
Pantoea agglomerans
11000
12000 13000
Cluster analysis of selected reference and sample mass spectra
Comparison to mass spectral patterns of reference spectra in the database
Acinetobacter lwoffi
4000
m/z
8000
Burkholderia cepacia
Raoultella ornithinolytica
Staphylococcus aureus
Escherichia coli
4000
m/z
8000
各菌种代表性峰型分布存在显著差异，有助于鉴定各个菌种！