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定量测定乳制品中金黄色葡萄球菌肠毒素A至I及其变体的多重免疫-LC-MS/MS方法

期刊:Journal of Agricultural and Food ChemistryDOI:10.1021/acs.jafc.0c07545

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作者及研究机构
本研究由Donatien Lefebvre、Kevin Blanco-Valle、Cécile Feraudet-Tarisse、Déborah Merda、Stéphanie Simon、François Fenaille、Jacques-Antoine Hennekinne、Yacine Nia和François Becher共同完成。研究团队来自法国巴黎萨克雷大学的健康药物与技术系(DMTS, SPI, Université Paris-Saclay, CEA, INRAE)以及法国食品、环境与职业健康安全局(Anses)的食品安全实验室。该研究于2021年2月17日发表在《Journal of Agricultural and Food Chemistry》期刊上。

学术背景
金黄色葡萄球菌肠毒素(Staphylococcal Enterotoxins, SEs)是全球范围内食物中毒事件的常见原因。SEs的高稳定性和多样性使得其在食品中的检测和定量成为一项重要挑战。传统的免疫检测方法虽然灵敏度高,但易受基质效应、交叉反应和序列变异的影响,导致假阳性和假阴性结果。因此,开发一种能够同时检测多种SEs及其变体的高灵敏度、高特异性方法具有重要意义。本研究旨在开发一种基于多重免疫亲和富集和高分辨率质谱(LC-MS/MS)的新方法,用于同时定量检测食品中最常见的八种SEs及其变体。

研究流程
研究分为以下几个主要步骤:
1. 样品制备与预处理
研究首先对乳制品(如牛奶和奶酪)样品进行酸沉淀和透析预处理,以去除基质干扰并富集SEs。样品经过酸化和离心后,使用透析膜进行透析,最终获得浓缩的蛋白质溶液。
2. 多重免疫亲和富集
研究人员开发了一种多重免疫亲和富集方法,使用13种抗体(包括单克隆和多克隆抗体)分别与磁珠结合,用于捕获食品中的SEs。每种抗体针对不同SEs及其变体,确保高特异性和广谱性。
3. 质谱分析
富集后的SEs经过胰蛋白酶消化,生成特征性肽段。随后,使用高分辨率质谱(LC-MS/MS)在平行反应监测模式(Parallel Reaction Monitoring, PRM)下对肽段进行定量分析。质谱参数经过优化,以提高检测灵敏度和定量准确性。
4. 数据分析与定量
质谱数据通过Xcalibur软件处理,选择非干扰的y离子片段进行肽段鉴定和定量。通过外标曲线法对SEs进行定量,确保结果的准确性和可重复性。

研究结果
1. 方法验证
研究在牛奶中验证了该方法的线性范围(0.1-10 ng/g),并确定了每种SE的最低定量限(LLOQ)在0.1-0.5 ng/g之间。方法的重复性和准确性均符合生物分析方法验证的要求。
2. 天然样品检测
研究成功检测了来自金黄色葡萄球菌食物中毒事件的天然污染样品(如奶酪和牛奶),并与PCR和ELISA结果进行了对比。结果表明,新方法与ELISA结果高度一致,且能够检测到多种SEs及其变体。
3. 序列变体检测
研究还验证了该方法对SEI毒素11种序列变体的检测能力。通过选择多个特征性肽段,研究成功实现了对所有变体的高灵敏度检测。

结论
本研究开发了一种基于多重免疫亲和富集和高分辨率质谱的新方法,能够同时定量检测食品中最常见的八种SEs及其变体。该方法具有高灵敏度、高特异性和广谱性,能够有效避免传统免疫检测方法的局限性。研究结果为食品中毒事件的实验室确认提供了重要技术支持,并有望在食品安全检测领域得到广泛应用。

研究亮点
1. 高灵敏度与广谱性
该方法能够检测到低至0.1 ng/g的SEs,并覆盖多种序列变体。
2. 多重免疫亲和富集
通过使用多种抗体,研究实现了对SEs的高效富集和广谱检测。
3. 高分辨率质谱技术
研究采用PRM模式进行质谱分析,提高了检测的灵敏度和定量准确性。
4. 实际应用验证
研究成功应用于天然污染样品的检测,验证了方法的实际应用价值。

其他价值
本研究为食品安全检测提供了一种新的技术手段,能够有效应对SEs检测中的挑战。此外,该方法还可扩展到其他毒素的检测,具有广泛的应用前景。


以上报告详细介绍了研究的背景、流程、结果和意义,旨在为其他研究人员提供全面的参考。

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