浙江省水产品加工技术研究联合重点实验室,浙江工商大学海洋食品研究院的陈 康、沈 清*和浙江省麻醉重点实验室,温州医科大学附属第二医院育英儿童医院的王海星等人基于REIMS技术,使用iKnife电切南极犬牙鱼肌肉组织,使其表面脂质快速蒸发并进入质谱检测,获得脂质组学轮廓图谱并进行结构鉴定和相对定量。由于目前国内鲜见REIMS相关研究报道,研究成果可促进REIMS理论与技术发展,拓宽其在生命科学、食品科学等研究领域的应用。
1、iKnife离子化条件优化
前期实验研究发现,iKnife在电切禽畜类肌肉或内脏组织时,离子信号响应较强、信噪比较高;电切鱼类组织,尤其是犬牙鱼等低脂鱼类肌肉组织时,脂质离子较难被检测到,噪音影响显着。因此,首先对iKnife电切条件进行优化,调整输出功率、切割速率、切割长度,以获得稳定、可靠的南极犬牙鱼肌肉组织脂质组学轮廓图谱。
2、脂肪酸离子分析
通过对南极犬牙鱼肌肉组织进行电切离子化,扫描范围m/z 100 ~1 200 ,同时以亮氨酸脑啡肽(m/z 554.261 5)为内标锁定质量并校准质量轴。区域内离子较多,且基质噪音也较为明显。脂肪酸离子特征表现为,根据偶氮规则,其在质谱图中质量数通常为奇数。实验共检出脂肪酸离子17 种,其中信号响应强度最大的为m/z 327.23,相对含量达到了17.81%,经鉴定其结构为FA 22∶6,即所熟知的DHA。其次分别为m/z 255.23(FA 16∶0,9.81%)、m/z 281.25(FA 18∶1,9.09 % ) 。m /z 375 、389 等疑似为超长链脂肪酸FA 24∶3 Ep(2.79%)、FA 26∶3(2.96%),其存在可能与南极犬牙鱼受极寒环境胁迫,促使其代谢产生长链脂肪酸以提高体液流动性相关。
3、磷脂离子分析
对质谱图4降噪、去同位素等处理,筛选峰面积大于3.00×105的离子峰,根据其分子质量测定值推算其可能的化学结构,并使用二级质谱进行验证。以m/z 883.53为例,其离子质量与磷脂酰肌醇(PI)离子[PI 38∶5-H]-(C47H80O13P-,883.534 2)最为接近,通过子离子扫描将母离子解离得到,可观察到由m/z 883.53断裂的脂肪酸链子离子m/z 283.2(FA 18∶0)和m/z 301.1(FA 20∶5),碳原子数和双键数与前期推测38∶5吻合,故此可确认m/z 883.53为[PI 38∶5-H]-。
4、方法学验证
目标脂质的信噪比为35.4~95.3,方法灵敏度较高,鉴于南极犬牙鱼为低脂鱼类,对于脂质含量更高的中脂、高脂鱼类理论上同样适用。通过计算目标离子的实际测量值和理论值的偏差确定高分辨质谱的选择性,目标脂质离子的偏差为4.17×10-6~9.78×10-6 ,表明方法分辨率高、选择性较好,使用相对分子质量对脂质结构鉴定具有较大的指导意义。
结 论
建立了iKnife和REIMS联用技术用于检测南极犬牙鱼的脂质组学轮廓。通过响应面优化各项参数后,实现了低脂肌肉组织中脂质的离子化,成功检出17 种脂肪酸离子和10 种磷脂离子。目前该技术尚处于研究探索阶段,产生的脂质组学轮廓中,根据各个磷脂分子离子峰的强弱经归一化法处理后反映了不同磷脂分子的相对含量情况,对建立鱼类脂质的特征指纹谱图具有重要意义。该方法无需样品前处理,可实现南极犬牙鱼肌肉组织脂质组学轮廓的实时检测,方法选择性、灵敏度、稳定性均较优,为脂质组学研究提供了新的技术手段。