创新质谱技术！Swab TS-MS 助力食品表面过敏原蛋白检测

研究人员针对食品表面过敏原检测难题，开展 Swab TS-MS 技术检测蛋白研究，可有效检测，意义重大。

　　

一、研究背景：食品过敏原检测的困境与挑战

在食品安全领域，食品过敏原的检测至关重要。近年来，人们对食品过敏问题的关注度日益提高，因为食品中的过敏原会对过敏人群的健康构成严重威胁。欧盟法规规定的多种致敏成分，可能有意添加到食品中，也可能作为污染物（隐藏过敏原）存在。像餐馆、食堂的食品接触表面以及工业生产线，都可能因不同食材的加工而造成交叉污染。目前，常用的检测方法存在诸多问题。例如，比色法只能检测总蛋白含量，无法区分特定的过敏原蛋白；免疫化学分析法，如侧向流动分析（LFA）可能出现交叉反应，且不能进行多重分析；酶联免疫吸附测定（ELISA）虽然应用广泛，但也受交叉反应和复杂食品基质中干扰化合物的影响，易产生假阳性结果。

为了解决这些问题，研究人员一直致力于寻找更高效、准确的检测方法。直接质谱（MS）技术无需复杂的样品前处理和色谱分离，符合绿色分析化学的原则，近年来得到了广泛的关注。环境质谱（AMS）技术更是其中的佼佼者，能实现直接、高通量分析，在多个领域有重要应用。拭子触摸喷雾质谱（Swab TS-MS）作为 AMS 技术的一种，此前仅用于小分子分析，对于肽和大型生物分子（如致敏蛋白）的检测尚未探索。因此，研究人员开展了相关研究，以拓展 Swab TS-MS 技术在检测食品制备表面致敏蛋白残留方面的应用。

二、研究团队与关键技术

本次研究由 Lorenzo Toma、Maurizio Piergiovanni 等研究人员共同开展，未提及具体研究机构。研究中用到了多种关键技术方法：

1. 液相色谱 - 电喷雾串联质谱（LC-ESI-MS/MS）：用于分析样品中的蛋白质和肽段，可对目标肽段进行分离和鉴定，在建立合适的采样和消化方法时发挥重要作用。
2. 拭子触摸喷雾高分辨质谱（Swab TS-MS/HRMS）：核心技术，用于检测样品中的致敏蛋白。通过优化实验参数，如选择合适的溶剂、调整喷雾电压和流速等，实现对消化后溶菌酶胰蛋白酶肽段的有效检测。
3. 原位消化技术：创新点之一，在污染表面直接进行消化，结合 Swab TS-MS 技术，简化了检测流程，提高了检测效率。

三、研究结果

1. Swab TS-MS/HRMS 检测溶菌酶方法的开发
   • 分析系统设置：选用铝柄人造丝头拭子，因其对采样、电喷雾稳定性和信号强度有重要影响。研究发现，溶剂的选择对电喷雾电离至关重要。甲醇（MeOH）和乙醇（EtOH）因表面张力较低，比水更适合作为溶剂。最终确定使用乙醇，喷雾电压为 5.5 kV，溶剂流速为 6 μL/min，拭子与传输线距离为 8 mm，可形成稳定的电喷雾，信号持续至少 5 分钟。
   • 溶剂选择：实验表明，所有测试条件均无法检测到完整的溶菌酶，可能是由于其与极性人造丝亲和力高或空间位阻。但对于胰蛋白酶肽段，乙醇作为溶剂能在 400 - 1300 m/z 范围内获得满意信号，且对多数肽段信号强度最高，因此选择纯乙醇作为提取溶剂。
   • 检测与方法验证：建立最佳实验条件后，该方法可有效检测缓冲溶液和蛋清粉基质中的消化溶菌酶。方法验证显示，该方法在重复性方面表现良好（批内相对标准偏差 RSD < 5%，批间 RSD < 19%），检测限（LOD）较低，线性范围为 5 - 1000 mg/L。同时，研究发现基质效应会使信号降低，可能是由于电喷雾电离基质效应和溶菌酶在基质中的消化效率降低。
2. 拭子采样策略的开发
   • 原位消化 / 拭子采样策略：提出一种新的原位消化策略用于评估食品制备表面的蛋白质残留。该策略先在污染表面依次喷涂消化试剂（DTT、IAA、胰蛋白酶），然后进行拭子采样。研究发现，原位消化和溶液消化的溶菌酶肽段相对丰度不同，原位消化中 FES、NTD 和 NLC 肽段信号虽比溶液消化低 4 - 8 倍，但在 Swab TS-MS 中响应良好。通过拭子 / 溶液消化实验，测得蛋白质拭子回收率为 10 ± 2%，且精密度良好（RSDs% < 19%），原位消化 / 拭子采样耦合 LC-MS/MS 的 LOD 为 0.003 μg/cm2 蛋清，对应溶菌酶污染水平为 0.11 ng/cm2。
3. 原位消化 / 拭子采样结合 Swab TS-MS/HRMS 分析：将原位消化 / 拭子采样策略与 Swab TS-MS/HRMS 分析相结合，对表面污染鸡蛋白粉的实验取得了满意结果，能检测到溶菌酶胰蛋白酶肽段，LOD 为 68 μg/cm2 鸡蛋白粉，对应 2.4 μg/cm2 溶菌酶。同时发现该方法应用于实际基质时，传输线会轻微污染，需频繁清洁。与其他检测方法相比，原位消化 / 拭子采样结合 LC-MS/MS 分析可检测到与商业侧向流动免疫分析 LOD 值相当的蛋清残留，且该方法监测更丰富的蛋清蛋白（如卵清蛋白）时，LOD 值有望进一步提高。

四、研究结论与意义

研究首次证明了 Swab TS-MS 技术结合原位消化 / 拭子采样策略用于蛋白质分析的适用性，满足 AMS 的要求。该方法与传统联用质谱方法相比，溶剂消耗少、分析时间短，且使用乙醇作为提取溶剂，符合绿色分析化学原则。此技术能有效检测不锈钢表面的鸡蛋白粉残留，通过分析更丰富的蛋白质、评估拭子材料和表面性质等，可进一步提高 LOD 值。与免疫分析和比色分析相比，Swab TS-MS 技术结合质谱检测的最大优势在于能克服交叉反应问题，进行多重分析，对设计有效清洁程序、监测多种致敏蛋白具有重要意义，为开发多致敏蛋白检测工具、保障食品制备表面安全迈出了重要一步。该研究成果发表在《Analytica Chimica Acta》上，为食品过敏原检测领域提供了新的思路和方法，有望推动该领域的进一步发展。