两种MALDI-TOF MS系统在原料乳微生物鉴定中的比较分析：性能评估与差异解析

《Scientific Reports》：Comparative analysis of milk bacteria by two MALDI-MS systems

本研究针对原料乳微生物快速鉴定需求，比较Bruker Microflex LT Biotyper与Zybio EXS2600两套MALDI-TOF MS系统的性能。通过对1130株分离菌进行蛋白提取法分析，发现两系统物种水平鉴定一致性达75%，虽存在数据库差异导致的分类偏差，但均展现>90%的属水平鉴定率，为食品微生物诊断提供了可靠技术选择。

　　

在乳制品工业中，原料乳的微生物质量控制直接关系到产品安全与风味特性。传统微生物鉴定依赖耗时漫长的生化试验或基因测序，而基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱（MALDI-TOF MS）技术的出现，通过检测微生物特有的蛋白质谱图，将鉴定时间从数天缩短至分钟级，彻底改变了临床微生物学的诊断流程。然而，该技术在非临床样本（如食品和环境样本）中的应用效能仍需系统评估，特别是针对原料乳中复杂的微生物群落，其中可能包含影响乳品质量的益生菌和潜在致病菌（如李斯特菌L. monocytogenes、大肠杆菌E. coli、金黄色葡萄球菌S. aureus）。

目前市场上主导的MALDI-TOF MS系统（如布鲁克Bruker和生物梅里埃VITEK MS）已有较多研究，但中国公司Zybio新推出的EXS2600系统在国际范围内的性能数据仍较匮乏，尤其在食品微生物领域的应用案例有限。为此，波兰尼古拉·哥白尼大学的研究团队开展了一项针对性研究，比较Bruker Microflex LT Biotyper与Zybio EXS2600 Ex-Accuspec两套系统在原料乳细菌鉴定中的表现，旨在评估其在常规微生物诊断中的适用性。

研究方法概述

研究团队从波兰库亚维-波美拉尼亚省牧场采集的原料乳样本中分离出1130株细菌，使用标准甲酸/乙腈提取法处理菌体蛋白，在同一MALDI靶板上平行点样进行检测。系统运行参数设置一致：正离子线性模式，质量范围2000–20000 m/z，采用各厂商配套数据库（Bruker数据库含10830条条目，Zybio数据库约15000条条目）。鉴定结果根据评分划分为物种水平（≥2.000）、属水平（1.700–1.999）和未成功鉴定（<1.700），并通过Z检验和Kruskal-Wallis检验进行统计学差异分析。

比较鉴定性能

两系统在物种水平鉴定率上高度接近：Bruker为73.63%，Zybio为74.43%（p=0.666）。但在属水平鉴定和未鉴定比例上存在显著差异：Bruker在属水平鉴定更多（21.0% vs. 16.9%），未鉴定比例更低（5.4% vs. 8.7%），显示出其在处理部分难鉴定菌株时的优势。整体而言，Bruker系统在属及以上水平鉴定成功率为94.6%，Zybio为91.3%，表明两者均适用于原料乳微生物的高通量筛查。

评分分布与细菌类群差异

虽然两系统平均评分相近（Bruker: 2.064；Zybio: 2.098），但Zybio系统在放线菌纲（Actinomycetia）、β-变形菌纲（Betaproteobacteria）和γ-变形菌纲（Gammaproteobacteria）中评分变异性更大。Kruskal-Wallis检验显示，在放线菌纲（p=0.0306）、α-变形菌纲（Alphaproteobacteria, p=0.0225）和芽孢杆菌纲（Bacilli, p<0.001）中评分分布差异显著。

类群特异性鉴定效能

Bruker系统对放线菌纲和γ-变形菌纲的鉴定更具优势，而Zybio系统在α-变形菌纲和芽孢杆菌纲的物种水平鉴定中表现更佳。在芽孢杆菌纲（物种数量最多）中，Bruker鉴定出12个物种，Zybio鉴定出11个。两系统在葡萄球菌属（Staphylococcus）和不动杆菌属（Acinetobacter）的物种组成频率上存在明显差异，例如Bruker更常检出Staphylococcus borealis，而Zybio更多鉴定为Staphylococcus haemolyticus。

一致性与差异性分析

在Bruker系统鉴定的832株物种水平结果中，615株（73.9%）与Zybio结果一致。约25%的菌株存在分类偏差，主要体现为：①物种水平不一致（如Bruker鉴定的Aerococcus urinaeequi被Zybio判为Aerococcus viridans）；②Bruker可鉴定到物种而Zybio仅能到属水平或未鉴定（如Acinetobacter indicus、Corynebacterium casei）。这些差异与数据库来源有关：Zybio数据库基于中国临床菌株构建，而Bruker包含更多欧洲来源菌株及标准菌株（如ATCC、DSMZ），导致部分环境菌株（如S. borealis）在Zybio数据库中缺失。

谱图对比揭示技术差异

代表性MALDI-TOF MS谱图显示，一致鉴定样本（如Staphylococcus haemolyticus、Escherichia coli）在两系统间主峰高度一致，而分歧样本（如Bruker鉴定的S. borealis对应Zybio的S. haemolyticus）在低强度峰区域存在差异。这种差异可能源于数据库构建标准（Zybio要求信号在50%谱图中重复，Bruker为25%）及谱图匹配算法的不同。

结论与展望

本研究证实Bruker与Zybio两套MALDI-TOF MS系统在原料乳微生物鉴定中均具有高可靠性，但数据库覆盖范围和算法差异导致约四分之一菌株的分类结果存在分歧。建议用户根据目标菌株类群选择系统：Bruker适用于放线菌纲和γ-变形菌纲，Zybio对芽孢杆菌纲和α-变形菌纲更具敏感性。为提高难区分近缘种的鉴定精度，研究者提出未来可结合脂质组学（如纳米结构辅助激光解吸电离技术，NALDI）作为蛋白质谱的补充策略。该研究为食品微生物快速诊断提供了技术选择依据，并强调持续扩充环境菌株数据库对提升MALDI-TOF MS应用广度的重要性。