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CN105209896B - 使用质谱法的物种检测 - Google Patents

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CN105209896B
CN105209896B CN201480027670.0A CN201480027670A CN105209896B CN 105209896 B CN105209896 B CN 105209896B CN 201480027670 A CN201480027670 A CN 201480027670A CN 105209896 B CN105209896 B CN 105209896B
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Abstract

本发明提供用于使用质谱法的物种检测的系统和方法。在各种实施例中，使用串联质谱仪对样本执行以一或多个物种所特有的一或多个肽转变为目标的多反应监测MRM实验。使用处理器从所述串联质谱仪接收一或多个经测量产物离子光谱。使用所述处理器将所述一或多个经测量产物离子光谱与一或多个物种所特有的所述一或多个肽转变的产物离子进行比较。使用所述处理器通过报告与所述一或多个经测量产物离子光谱匹配的一或多个物种所特有的所述一或多个肽转变的产物离子而检测所述样本的一或多个物种。

Description

使用质谱法的物种检测
相关申请案交叉参考
本申请案主张于2013年5月21日提出申请的第61/825,935号美国临时专利申请案的权益，所述临时专利申请案的全部内容以引用的方式并入。
背景技术
食品标准局(FSA)(英国的独立政府部门)在2013年1月宣布，已在由数个连锁超市出售的牛肉产品中识别出马和/或猪的脱氧核糖核酸(DNA)分子。跨越欧洲和超出欧洲的后续测试已揭露此污染的广泛发生。
然而，大多数现有测试方法是基于使用聚合酶链反应(PCR)的对肉类中的物种特异性DNA的检测—此为耗时的并且不检测或识别蛋白质。这是一个问题，因为在标准肉类处理和食品制造期间，DNA可被轻易破坏或移除。因此，在食品样本中仍未检测到马组织或其它污染物，尽管明显存在污染蛋白质。可使用一种替代性基于蛋白质的方法，酶联免疫吸附试验(ELISA)来补充DNA测试。然而，ELISA方法仅检测蛋白质的一部分而非多个蛋白质标记。
发明内容
揭示一种用于使用串联质谱法的物种检测的系统。所述系统包含串联质谱仪和处理器。所述串联质谱仪对样本执行以一或多个物种所特有的一或多个肽转变为目标的多反应监测MRM实验。所述处理器从所述串联质谱仪接收一或多个经测量产物离子光谱，并且将所述一或多个经测量产物离子光谱与一或多个物种所特有的所述一或多个肽转变的产物离子进行比较。所述处理器通过报告与所述一或多个经测量产物离子光谱匹配的一或多个物种所特有的所述一或多个肽转变的产物离子而进一步检测所述样本的一或多个物种。
揭示一种用于使用串联质谱法的物种检测的方法。使用串联质谱仪对样本执行以一或多个物种所特有的一或多个肽转变为目标的MRM实验。使用处理器从所述串联质谱仪接收一或多个经测量产物离子光谱。使用所述处理器将所述一或多个经测量产物离子光谱与一或多个物种所特有的所述一或多个肽转变的产物离子进行比较。使用所述处理器通过报告与所述一或多个经测量产物离子光谱匹配的一或多个物种所特有的所述一或多个肽转变的产物离子而检测所述样本的一或多个物种。
揭示一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包含非暂时性和有形计算机可读存储媒体，所述非暂时性和有形计算机可读存储媒体的内容包含具有在处理器上执行以便执行用于使用质谱法的物种检测的方法的指令的程序。
所述方法包含提供系统，其中所述系统包括一或多个不同软件模块，并且其中所述不同软件模块包括测量模块和检测模块。所述测量模块从对样本执行以一或多个物种所特有的一或多个肽转变为目标的MRM实验的串联质谱仪接收一或多个经测量产物离子光谱。
所述检测模块将所述一或多个经测量产物离子光谱与一或多个物种所特有的所述一或多个肽转变的产物离子进行比较。所述检测模块通过报告与所述一或多个经测量产物离子光谱匹配的一或多个物种所特有的所述一或多个肽转变的产物离子而检测所述样本的一或多个物种。
附图说明
所属领域的技术人员将理解，下文所描述的图式仅出于图解说明目的。所述图式不打算以任何方式限制本发明教示的范围。
图1是图解说明可在其上实施本发明教示的实施例的计算机系统的框图。
图2是根据各种实施例的展示用于使用质谱法的物种检测的系统的示意图。
图3是根据各种实施例的展示用于使用质谱法的物种检测的方法的示范性流程图。
图4是根据各种实施例的包含一或多个不同软件模块的系统的示意图，所述系统执行用于使用质谱法的物种检测的方法。
图5是根据各种实施例的图解说明用于示范性物种检测实验中的分离的梯度条件的示范性表。
图6是根据各种实施例的用于示范性物种检测实验的示范性MRM起始的检测与测序(MIDASTM)工作流程。
图7是根据各种实施例的展示用以测序马肉的特性蛋白质的MRM起始的质谱/质谱法(MS/MS)光谱的获取的示范性系列曲线图。
图8是根据各种实施例的图解说明取自抗生素筛选版本1.3的iMethodTM应用的针对示范性物种检测实验的用于苯基丁氮酮(BUTE)的检测的MRM转变的示范性表。
图9是根据各种实施例的展示对来自不同类型的肉类的提取物(包含马肉、牛肉、猪肉和羊肉提取物)的分析的比较的示范性系列曲线图。
图10是根据各种实施例的展示针对示范性物种检测实验的牛肉与已以10％和1％马肉(针对聚合酶链反应(PCR)分析的当前检测限制)掺加的牛肉参考材料的比较的示范性系列曲线图。
图11是根据各种实施例的展示空白肉类样本和以低于10μg/kg含量的经掺加肉类样本中的BUTE的经提取离子色谱图的示范性系列曲线图。
图12是根据各种实施例的展示用于使用串联质谱法的基于一或多个肽转变和一或多个小分子转变的物种检测的方法的示范性流程图。
图13是根据各种实施例的展示用于使用串联质谱法的其中在不使用尺寸排阻技术并且不使用使用脱氧核糖核酸(DNA)扩增的情况下制备样本的物种检测的方法的示范性流程图。
在详细描述本发明的一或多个实施例之前，所属领域的技术人员将了解，本发明在其应用中并不限于以下详细说明中所陈述的组件的构造和布置以及步骤的布置的细节。本发明能够具有其它实施例并以各种方式来实践或实施。此外，应理解，本文中所使用的措词和术语出于描述目的并且不应视为具有限制性。
具体实施方式
计算机实施的系统
图1是图解说明可在其上实施本方面教示的实施例的计算机系统100的框图。计算机系统100包括总线102或用于传递信息的其它通信机构和与总线102耦合以用于处理信息的处理器104。计算机系统100还包含耦合到总线102以用于存储待由处理器104执行的指令的存储器106，存储器106可为随机存取存储器(RAM)或其它动态存储装置。存储器106还可用于在待由处理器104执行的指令的执行期间存储暂时变量或其它中间信息。计算机系统100进一步包括耦合到总线102以用于存储用于处理器104的静态信息和指令的只读存储器(ROM)108或其它静态存储装置。提供存储装置110(例如磁盘或光盘)并且其耦合到总线102以用于存储信息和指令。
计算机系统100可经由总线102耦合到用于向计算机用户显示信息的显示器112，例如阴极射线管(CRT)或液晶显示器(LCD)。包含字母数字键和其它键的输入装置114耦合到总线102以用于将信息和命令选择传递到处理器104。另一类型的用户输入装置为用于将方向信息和命令选择传递到处理器104并且用于控制显示器112上的光标移动的光标控制件116，例如鼠标、轨迹球或光标方向键。此输入装置通常具有沿两个轴(第一轴(即，x)和第二轴(即，y))的两个自由度，其允许所述装置规定平面中的位置。
计算机系统100可执行本发明教示。依照本发明教示的某些实施方案，由计算机系统100响应于处理器104执行存储器106中所含有的一或多个指令的一或多个序列而提供结果。此类指令可从另一计算机可读媒体(例如存储装置110)读取到存储器106中。对存储器106中所含有的指令序列的执行致使处理器104执行本文中所描述的过程。或者，硬连线电路可取代软件指令或与软件指令组合使用以实施本发明教示。因此，本发明教示的实施方案并不限于硬件电路与软件的任何特定组合。
在各种实施例中，计算机系统100可跨越网络连接到像计算机系统100一样的一或多个其它计算机系统以形成联网系统。所述网络可包含私有网络或公共网络(例如因特网)。在联网系统中，一或多个计算机系统可存储数据并将所述数据供应到其它计算机系统。在云计算情景中，存储并供应数据的一或多个计算机系统可称为服务器或云。举例来说，所述一或多个计算机系统可包含一或多个网络服务器。举例来说，将数据发送到服务器或云并且从所述服务器或云接收数据的其它计算机系统可称为客户端或云装置。
如本文中所使用的术语“计算机可读媒体”是指参与将指令提供到处理器104以供执行的任何媒体。此媒体可采取许多形式，包含但不限于非易失性媒体、易失性媒体和发射媒体。非易失性媒体包含(举例来说)光盘或磁盘，例如存储装置110。易失性媒体包括动态存储器，例如存储器106。发射媒体包括同轴电缆、铜导线和光纤，包含包括总线102的导线。
举例来说，常见形式的计算机可读媒体或计算机程序产品包含软盘、柔性磁盘、硬盘、磁带或任何其它磁性媒体、CD-ROM、数字视频光盘(DVD)、蓝光光盘、任何其它光学媒体、拇指驱动器、存储器卡、RAM、PROM和EPROM、快闪EPROM、任何其它存储器芯片或盒式磁盘或计算机可从其读取的任何其它有形媒体。
在将一或多个指令的一或多个序列载运到处理器104以供执行时可能涉及各种形式的计算机可读媒体。举例来说，可最初在远程计算机的磁盘上载运所述指令。所述远程计算机可将所述指令加载到其动态存储器中并使用调制解调器经由电话线发送所述指令。计算机系统100本地的调制解调器可在电话线上接收数据并且使用红外发射器将数据转换成红外信号。耦合到总线102的红外检测器可接收在所述红外信号中载运的数据并且将数据放置于总线102上。总线102将数据载运到存储器106，处理器104从存储器106检索并执行所述指令。可任选地在由处理器104执行之前或之后将存储器106接收到的指令存储于存储装置110上。
根据各种实施例，将经配置以由处理器执行以执行方法的指令存储于计算机可读媒体上。所述计算机可读媒体可为存储数字信息的装置。举例来说，计算机可读媒体包括如所属领域中已知用于存储软件的压缩光盘只读存储器(CD-ROM)。所述计算机可读媒体由适合用于执行经配置以执行的指令的处理器存取。
已出于图解说明和描述目的呈现对本发明教示的各种实施方案的以下描述。其并非穷尽性的并且不将本发明教示限制于所揭示的精确形式。鉴于以上教示，也可能存在修改形式和变化形式或可从本发明教示的实践获得所述修改形式和变化形式。另外，所描述的实施方案包括软件，但本发明教示可实施为硬件与软件的组合或单独以硬件实施。本发明教示可借助目标导向和非目标导向编程系统来实施。
物种检测的系统和方法
如上文所述，食品标准局(FSA)最近宣布，已在由数个连锁超市出售的牛肉产品中识别出马和/或猪的脱氧核糖核酸(DNA)分子，并且跨越欧洲和超出欧洲的进一步测试已揭露此污染的广泛发生。然而，大多数测试方法要么不检测或识别蛋白质，要么仅检测蛋白质的一部分而非多个蛋白质标记。
举例来说，在各种实施例中，用于使用质谱法的物种检测的方法和系统提供用于在单个分析中同步检测一系列肉类物种中的DNA分子以及小分子(例如兽药残留)的快速、稳健、灵敏和特异性方法。肉类物种可为(举例来说)以低百分比含量存在于牛肉中的马肉。出于图解说明目的而在本文中描述兽药残留，并且小分子并不限于兽药残留。所属领域的技术人员将了解，可应用所述方法和系统的实施例以在检测肉类物种中的DNA分子同时检测任何其它类型的小分子。兽药残留的实例是禁用物质苯基丁氮酮(BUTE)。
在各种实施例中，使用液相色谱法-质谱/质谱法(LC-MS/MS)来提供同步检测。出于图解说明目的而在本文中描述LC-MS/MS，并且质谱法并不限于LC-MS/MS。所属领域的技术人员将了解，可同样应用其它类型的质谱法。
在各种实施例中，所述方法和系统不使用聚合酶链反应(PCR)扩增并且提供用于肉类物种分析的比基于PCR或酶联免疫吸附试验(ELISA)的技术或其它间接方法准确并且可靠的方法。此外，所述方法和系统的各种实施例允许在相同分析中对小分子(例如兽药残留)的检测，此通过ELISA或PCR是不可能的。
在各种实施例中，所述方法和系统使用(举例来说)与AB SCIEX5500LC/MS/MS系统耦合的Eksigent ekspertTM微型LC 200超高性能LC(UHPLC)系统。出于图解说明目的而描述Eksigent ekspertTM微型LC 200UHPLC系统和5500LC/MS/MS系统。所属领域的技术人员将了解，可使用任何高性能分离装置，包含但不限于液相色谱法装置、毛细管电泳装置或离子迁移装置。
在各种实施例中，所述方法和系统使用多反应监测(MRM)用于对一系列肉类物种(例如以低百分比存在于牛肉中的马肉蛋白质)中的DNA分子的肽标记的检测。
在各种实施例中，所述方法和系统通过针对每一触发MRM获取增强型产物离子(EPI)扫描而提供序列信息，所述序列信息可用以进一步确认肽的蛋白质并且因此物种的身份。此在物种之间进行区分时提供食品测试的较大可信度，这是因为(举例来说)马肉和牛肉蛋白质可相差仅一个或两个氨基酸。
在各种实施例中，在检测一系列肉类物种中的DNA分子的肽标记同时，所述方法和系统可使用与用于检测和量化一系列肉类物种中的DNA分子的提取方法和LC条件相同的提取方法和LC条件来检测和量化小分子(例如兽药残留)。明确地说，将用于小分子的额外和特异性MRM转变添加到用于肉类物种检测的相同提取方法。在各种实施例中，可在肉类样本中检测到(举例来说)非甾体抗炎药(NSAID)BUTE。
物种检测系统
图2是根据各种实施例的展示用于使用质谱法的物种检测的系统200的示意图。系统200包含串联质谱仪210、处理器220和分离装置230。质谱仪210对样本执行以一或多个物种所特有的一或多个肽转变为目标的MRM实验。处理器220可为(但不限于)计算机、微处理器或能够发送控制信号和数据并从质谱仪210接收所述控制信号和数据并且处理数据的任何装置。在各种实施例中，处理器220与串联质谱仪210通信并且从串联质谱仪210接收一或多个经测量产物离子光谱。
在各种实施例中，处理器220将一或多个经测量产物离子光谱与一或多个物种所特有的一或多个肽转变的产物离子进行比较。
在各种实施例中，处理器220通过报告与一或多个经测量产物离子光谱匹配的一或多个物种所特有的一或多个肽转变的产物离子来检测样本的一或多个物种。
在各种实施例中，可将分离装置230添加到系统200以将样本与混合物分离。分离装置230可执行分离技术(包含但不限于固相提取-液相色谱法、液相色谱法、气相色谱法、毛细管电泳或离子迁移)。所属领域的技术人员将了解，可使用任何其它类型的分离装置。
在各种实施例中，在不使用尺寸排阻技术的情况下制备样本。举例来说，可使用固相提取(SPE)来制备样本。
在各种实施例中，所述样本可为肉类或经处理肉类。在各种实施例中，如果使用经处理肉类，那么一或多个物种所特有的一或多个肽转变包含已知在食品处理期间不易于作出修饰的肽。在各种实施例中，在食品处理期间的修饰包括翻译后修饰或美拉德(Maillard)反应。
在各种实施例中，在无DNA扩增或PCR的情况下执行物种检测。
在各种实施例中，在无ELISA的情况下执行物种检测。
在各种实施例中，串联质谱仪210在MRM实验期间执行EPI扫描。
在各种实施例中，串联质谱仪210在相同MRM实验中进一步以一或多个已知小分子的一或多个转变为目标。处理器220进一步将一或多个经测量产物离子光谱与一或多个已知小分子的一或多个转变的小分子产物离子进行比较。处理器220通过报告与一或多个经测量产物离子光谱匹配的一或多个已知小分子的一或多个转变的小分子产物离子而检测样本的一或多个已知小分子连同样本的一或多个物种。
在各种实施例中，所述一或多个已知小分子包含以下各项的残留或代谢物：兽药、BUTE、抗生素、生长激素或农药。
在各种实施例中，在样本中以小于或等于样本的1％的检测含量来检测物种。当明确以此百分比含量为目标时，检测含量为1％。举例来说，当明确以1％为目标时，可实现(举例来说)对牛肉中的1％马肉的检测。出于图解说明目的而描述此1％检测含量，并且所述检测含量并不限于1％。所属领域的技术人员将了解，可同样实现各种含量的检测。举例来说，使用较高执行平台(例如AB SCIEX6500LC/MS/MS系统)，检测较低百分比含量是可能的。此外，在此1％含量下，可检测多个标记而非其它方法中的检测个别标记。所属领域的技术人员还将了解，可使用LC-MS技术实现甚至更低百分比含量的检测，这是因为所述LC-MS技术在不久的将来被进一步开发。
物种检测方法
图3是根据各种实施例的展示用于使用质谱法的物种检测的方法300的示范性流程图。
在方法300的步骤310中，使用串联质谱仪对样本执行以一或多个物种所特有的一或多个肽转变为目标的MRM实验。
在步骤320中，使用处理器从串联质谱仪接收一或多个经测量产物离子光谱。
在步骤330中，使用处理器将一或多个经测量产物离子光谱与一或多个物种所特有的一或多个肽转变的产物离子进行比较。
在步骤340中，使用处理器通过报告与一或多个经测量产物离子光谱匹配的一或多个物种所特有的一或多个肽转变的产物离子而检测样本的一或多个物种。
物种检测计算机程序产品
在各种实施例中，计算机程序产品包含有形计算机可读存储媒体，所述有形计算机可读存储媒体的内容包含具有在处理器上执行以便执行用于使用质谱法的物种检测的方法的指令的程序。此方法由包含一或多个不同软件模块的系统执行。
图4是根据各种实施例的包含一或多个不同软件模块的系统400的示意图，所述系统执行用于使用质谱法的物种检测的方法。系统400包含测量模块410和检测模块420。
测量模块410从对样本执行以一或多个物种所特有的一或多个肽转变为目标的多反应监测(MRM)实验的串联质谱仪接收一或多个经测量产物离子光谱。
检测模块420将一或多个经测量产物离子光谱与一或多个物种所特有的一或多个肽转变的产物离子进行比较。
检测模块420通过报告与一或多个经测量产物离子光谱匹配的一或多个物种所特有的一或多个肽转变的产物离子而检测样本的一或多个物种。
数据实例
在示范性实验中，使用一些商业上可获得目标蛋白质以及一些商业上可获得猪肉、牛肉和马肉的参考材料。此外，使用已以不同含量掺加有马肉的牛肉参考材料。使用羊肉的样本。
在此实验中，不可获得西格玛(sigma)标准的BUTE。因此，从马药的样本提取BUTE。
样本制备
使用食品处理器使肉类样本均质并且用含有三羟甲基氨基甲烷(2-氨基-2-羟甲基-丙烷-1,3-二醇)、尿素和乙腈(10mL)的提取缓冲液(2g)来混合所述肉类样本。通过摇动、超声波降解法(15min)将肉类碎裂并且进一步使用辊混合器(45min)搅动所述肉类。将此混合物离心分离并且将顶部液体层(0.5mL)转移到2mL微量离心管。蛋白质标记在热混合器中借助三羟甲基氨基甲烷(2-羧乙基)磷化氢溶液(TCEP，60min，60℃)而减少、通过添加甲基硫代磺酸甲酯(MMTS，在黑暗中30min，室温)而烷基化并且在热混合器中通过添加含有碳酸氢铵、氯化钙和胰蛋白酶的消化缓冲液(60min，40℃)而消化。
使用来自菲罗门(Phenomenex)公司的常规条件的聚合物固相提取(SPE)柱来纯化滤液。使用乙腈从所述柱提取肽并且在酸化乙腈水溶液中将提取物蒸干并复原。
LC分离
使用Eksigent ekspertTM微型LC 200 UHPLC系统来完成所有方法开发和分析。在11分钟梯度(表1)内将最终经提取样本(10μL)分离，其中A＝水并且B＝乙腈，两者均含有0.1％甲酸。以20μL/min并且在40℃的温度下，在反相光晕(Halo)C182.7μm50x0.5mm(艾克西根特(Eksigent)公司)色谱柱上将肽分离。
图5是根据各种实施例的图解说明用于分离的梯度条件的示范性表500。
MS/MS检测
在此实验中，在AB SCIEX5500LC/MS/MS系统上执行所有分析。
使用电喷射离子化(ESI)的LC/MS/MS系统。
图6是根据各种实施例的示范性MRM起始的检测与测序(MIDASTM)工作流程600。工作流程600包含步骤610到650。在步骤610中，将来自文献611、蛋白质组学612和基因组学613的信息聚集。在步骤620中，发现蛋白质序列。在步骤630中，发现经由计算机模拟(或在计算机上模拟)MRM转变。在步骤640中，使用所发现MRM转变在生物混合物中执行MRM检测。最终，在步骤650中，使用串联质谱法以在样本中进行识别。
在此实验中，使用MIDASTM工作流程，其中将电极改变为针对微型LC设计的微型LC混合电极(50μm ID)。针对MIDASTM，将来自已知蛋白质序列的一组经预测MRM转变用作探测扫描以触发对的EPI光谱的获取(展示于图7中)。
图7是根据各种实施例的展示用以测序马肉的特性蛋白质的MRM起始的MS/MS光谱的获取的示范性系列曲线图700。曲线图710是四个MRM转变的四个经提取离子色谱图(XIC或EIC)的曲线图。曲线图720到750是展示每一XIC的序列的产物离子(MS/MS)光谱。
接着将此数据提交到数据库搜索引擎以用于确认肽识别和MRM转变用于肉类物种分析的可行性。借助此工作流程，在无需合成肽的情况下设计MRM转变。
图8是根据各种实施例的图解说明取自抗生素筛选版本1.3的iMethodTM应用的用于BUTE的检测的MRM转变的示范性表800。在此实验的最后步骤中，所使用的Turbo VTM源条件为气体1、气体2并且气帘气体设定为30psi，所述源的温度设定在350℃并且IS电压为5500V。在50s的MRM检测窗和0.40s的目标扫描时间的情况下，使用Scheduled MRMTM算法来分析肽和BUTE。Q1分辨率设定为低并且Q3分辨率设定为单位。在11分钟运行时间内使用总共56个MRM转变，其中3个专用于BUTE、12个用于马肉(4个肽各自具有3个MRM转变)并且其余部分用于当前在评估中的其它肉类物种肽。
举例来说，在此实验中，用于BUTE的检测的MRM条件取自兽用抗生素筛选版本1.1的iMethodTM应用的MRM目录(如图8中所展示)。
实验的结果和论述
在实验中，务必确保所选择的肽为肉类物种所特有的。通过将可在食品处理期间易于作出修饰(例如，经历翻译后修饰或美拉德反应)(用于进一步应用到经处理肉类样本)的肽移除而进一步合并列表。此减少用作用于物种的肽指纹图谱的检测和产生的触发物的肽的数目。
图9是根据各种实施例的展示对来自不同类型的肉类的提取物(包含马肉、牛肉、猪肉和羊肉提取物)的分析的比较的示范性系列曲线图900。曲线图910到940分别为羊肉、牛肉、猪肉和马肉的XIC曲线图。在曲线图940中，展示来自含有当前在评估中的其它物种的额外标记的方法的马肉的特有肽。此确认对针对马肉选择的特异性肽的BLAST搜索结果为马肉特异性的并且在牛肉、猪肉和羊肉中不可见。
图10是根据各种实施例的展示牛肉与已以10％和1％马肉(针对PCR分析的当前检测限制)掺加的牛肉参考材料的比较的示范性系列曲线图1000。在此图中，已提取4个肽中的3个肽的MRM转变并且所述图展示马肉可以1％掺加含量来检测。第四个肽以10％含量来检测并且其低于牛肉中1％马肉的LOD限制。曲线图1011到1013为仅有牛肉的XIC曲线图。曲线图1021到1023为牛肉中1％马肉的XIC曲线图。曲线图1031到1033为牛肉中10％马肉的XIC曲线图。曲线图1041到1043为仅有马肉的XIC曲线图。箭头1050指示马肉。
为确认这些结果，多次执行样本的提取并且在每一批次中可在牛肉中检测到1％马肉。
图11是根据各种实施例的展示空白肉类样本和以低于10μg/kg含量的经掺加肉类样本中的BUTE的已使用相同协议提取的经提取离子色谱图的示范性系列曲线图1100。曲线图1110为BUTE标准的XIC。曲线图1120为以2.5μg/kg掺加的马肉提取物的XIC。曲线图1130为马肉提取物的XIC。箭头1140指示马肉BUTE。在进行这些初始测试时，不可获得纯标准，因此已从商业上可获得马药中提取BUTE。
假定提取物中的含量低于10μg/kg并且计划使用具有分析标准级苯基丁氮酮的掺加实验重复此工作。此外，由于此特定马肉样本仅用于物种分析测试，因此将使用应完全不含BUTE的牛肉重复所述工作。
实验的总结
举例来说，LC-MS/MS提供用于在单个分析中同步检测一系列肉类物种中的DNA以及小分子(例如兽药残留)的快速、稳健、灵敏和特异性试验。
所实现的灵敏度等效于基于ELISA和实时PCR的一些当前可用方法的灵敏度。
LC-MS/MS方法具有以下额外优点：其为不同于其中由单独装备检测个别肉类物种的ELISA的潜在多物种筛选方式。通过使用MIDASTM工作流程，还可在获得量化信息同时获得全扫描MS/MS光谱，从而确认多个肽目标识别并且减少与其它技术相关联的假阳性的发生。
虽然以上实验展示检测为定性的，但当使用内标物时可实现量化。不同于PCR或ELISA，LC-MS/MS具有在相同分析中检测小分子(例如禁用兽药残留)以及肉类物种分析的能力。
上文出于图解说明目的而描述肉类真实性。所属领域的技术人员将了解，可同样应用其它类型的真实性，包含但不限于鱼类真实性、植物真实性和蜂蜜真实性。鱼类真实性涉及(举例来说)各种鱼类物种和化学残留(例如包含兽药残留和抗生素的小分子)的同步检测。植物真实性涉及(举例来说)各种植物物种和化学残留(例如包含兽药残留和抗生素的小分子)的同步检测。蜂蜜真实性涉及(举例来说)各种蜂蜜物种和化学残留(例如包含兽药残留和抗生素的小分子)的同步检测。
额外物种检测方法
图12是根据各种实施例的展示用于使用串联质谱法的基于一或多个肽转变和一或多个小分子转变的物种检测的方法1200的示范性流程图。
在方法1200的步骤1210中，使用串联质谱仪对样本执行以一或多个物种所特有的一或多个肽转变和一或多个已知小分子的一或多个转变为目标的多反应监测(MRM)实验。在不使用尺寸排阻技术并且不使用使用脱氧核糖核酸(DNA)扩增的情况下制备样本。
在步骤1220中，使用处理器从串联质谱仪接收一或多个经测量产物离子光谱。
在步骤1230中，使用处理器将一或多个经测量产物离子光谱与一或多个物种所特有的一或多个肽转变的产物离子以及与一或多个已知小分子的一或多个转变的小分子产物离子进行比较。
在步骤1240中，使用处理器通过报告与一或多个经测量产物离子光谱匹配的一或多个物种所特有的一或多个肽转变的产物离子并且报告与一或多个经测量产物离子光谱匹配的一或多个已知小分子的一或多个转变的小分子产物离子而检测样本的一或多个物种和一或多个已知小分子。
图13是根据各种实施例的展示用于使用串联质谱法的其中在不使用尺寸排阻技术并且不使用使用脱氧核糖核酸(DNA)扩增的情况下制备样本的物种检测的方法1300的示范性流程图。
在方法1300的步骤1310中，使用串联质谱仪对样本执行以一或多个物种所特有的一或多个肽转变为目标的多反应监测(MRM)实验。在不使用尺寸排阻技术并且不使用使用脱氧核糖核酸(DNA)扩增的情况下制备样本。
在步骤1320中，使用处理器从串联质谱仪接收一或多个经测量产物离子光谱。
在步骤1330中，使用处理器将一或多个经测量产物离子光谱与一或多个物种所特有的一或多个肽转变的产物离子进行比较。
在步骤1340中，使用处理器通过报告与一或多个经测量产物离子光谱匹配的一或多个物种所特有的一或多个肽转变的产物离子而检测样本的一或多个物种。
在各种实施例中，使用固相提取(SPE)来制备样本。
在各种实施例中，样本包括肉类或经处理肉类。
在各种实施例中，使用串联质谱仪在相同MRM实验中以一或多个已知小分子的一或多个转变为目标。使用处理器将一或多个经测量产物离子光谱与一或多个已知小分子的一或多个转变的小分子产物离子进行比较。使用处理器通过报告与一或多个经测量产物离子光谱匹配的一或多个已知小分子的一或多个转变的小分子产物离子而检测样本的一或多个已知小分子连同样本的一或多个物种。
在各种实施例中，一或多个已知小分子包括以下各项中的一或多者的残留或代谢物：兽药、苯基丁氮酮(BUTE)、抗生素、生长激素和农药。
在各种实施例中，在样本中以小于或等于样本的1％的检测含量来检测物种。
尽管结合各种实施例描述了本发明教示，但并不打算将本发明教示限制于此类实施例。与此相反，本发明教示囊括各种替代、修改和等效物，如所属领域的技术人员将了解。
此外，在描述各种实施例时，本说明书可已将方法和/或过程呈现为特定步骤序列。然而，在所述方法或过程不依赖于本文中所陈述的特定步骤次序的情况下，所述方法或过程不应限制于所描述的特定步骤序列。如所属领域的技术人员将了解，其它步骤序列可为可能的。因此，不应将本说明书中所陈述的特定步骤次序视为限制权利要求书。另外，针对所述方法和/或过程的权利要求书不应限制于以所书写的次序执行其步骤，并且所属领域的技术人员可容易地了解所述序列可变化并且仍保持在各种实施例的精神和范围内。

Claims (12)

1.一种用于使用串联质谱法的物种和小分子同时检测的系统，其包括：
分离装置，其将肽和小分子随时间推移从样本中分离；
串联质谱仪，其对经分离的所述肽和小分子执行以一或多个物种所特有的一或多个肽转变和一或多个已知小分子所特有的一或多个小分子转变为目标的预定多反应监测MRM实验；以及
处理器，其与所述串联质谱仪通信，所述处理器
随时间推移，从所述串联质谱仪接收对于一或多个物种所特有的所述一或多个肽转变和一或多个已知小分子所特有的一或多个小分子转变的测量，
针对所述测量，计算经提取离子色谱图XIC；以及
通过将所述XIC的峰停留时间与所述一或多个肽转变及所述一或多个小分子转变的已知停留时间进行比较，检测所述样本的一或多个物种及一或多个已知小分子。
2.根据权利要求1所述的系统，其中使用固相提取SPE来制备所述样本。
3.根据权利要求1所述的系统，其中所述样本包括肉类。
4.根据权利要求1所述的系统，其中所述样本包括经处理的肉类。
5.根据权利要求1所述的系统，其中在没有尺寸排阻技术的情况下制备所述样本。
6.根据权利要求1所述的系统，其中在不使用脱氧核糖核酸DNA扩增的情况下制备所述样本。
7.根据权利要求1所述的系统，其中所述串联质谱仪在所述预定MRM实验方法开发期间执行增强型产物离子EPI扫描。
8.根据权利要求1所述的系统，其中所述一或多个已知小分子包括以下各项中的一或多者的残留或代谢物：兽药、苯基丁氮酮BUTE、抗生素、生长激素和农药。
9.一种用于使用串联质谱法的物种和小分子同时检测的方法，其包括：
使用分离装置将肽和小分子随时间推移从样本中分离；
使用串联质谱仪对经分离的所述肽和小分子执行以一或多个物种所特有的一或多个肽转变和一或多个已知小分子所特有的一或多个小分子转变为目标的预定多反应监测MRM实验；
使用处理器随时间推移从所述串联质谱仪接收对于一或多个物种所特有的所述一或多个肽转变和一或多个已知小分子所特有的一或多个小分子转变的测量；
使用所述处理器针对所述测量，计算经提取离子色谱图XIC；以及
使用所述处理器通过将所述XIC的峰停留时间与所述一或多个肽转变及所述一或多个小分子转变的已知停留时间进行比较，检测所述样本的一或多个物种及一或多个已知小分子。
10.根据权利要求9所述的方法，其中所述样本包括肉类。
11.根据权利要求9所述的方法，其中所述一或多个已知小分子包括以下各项中的一或多者的残留或代谢物：兽药、苯基丁氮酮BUTE、抗生素、生长激素和农药。
12.一种有形计算机可读存储媒体，其上存储有用于使用串联质谱法的物种和小分子同时检测的方法的计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：
提供系统，其中所述系统包括一或多个不同软件模块，并且其中所述不同软件模块包括测量模块和检测模块；
随时间推移，从所述串联质谱仪接收对于一或多个物种所特有的一或多个肽转变和一或多个已知小分子所特有的一或多个小分子转变的测量，所述串联质谱仪使用所述测量模块对经分离的所述肽和小分子执行以一或多个物种所特有的一或多个肽转变和一或多个已知小分子所特有的一或多个小分子转变为目标的预定多反应监测MRM实验，其中使用分离装置将经分离的所述肽和小分子随时间推移从样本中分离；
使用所述检测模块针对所述测量，计算经提取离子色谱图XIC；以及
使用所述检测模块通过将所述XIC的峰停留时间与所述一或多个肽转变及所述一或多个小分子转变的已知停留时间进行比较，检测所述样本的一或多个物种及一或多个已知小分子。
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