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生物气溶胶在大气环境中非常普遍。它们不仅对人体健康有直接的影响;还会通过影响全球气候变化、大气化学等过程,对人体健康产生间接的影响。本论文着眼于基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱(matrix-assistant laserdesorption/ionization time-of-flight mass spectrometry, MALDI-TOF MS)的设计研发及其在生物气溶胶脂质生物标记物检测方面的应用研究。通过MALDI仪器调试,确定仪器运行参数。通过MALDI实验条件优化,获取真菌担孢子脂质生物信息;并进一步分析了植物甾醇定性和定量的MALDI质谱图信息。 通过MALDI仪器调试运行,该自研MALDI-TOF MS可以检测质量大于200Da的分子,分辨率达到2000(m=1000 Da, m/△m),灵敏度4 pmol,在1000 Da检测范围内质量准确度可达7 ppm。分析大豆卵磷脂混合物,在正离子检测模式下其MALDI-TOF质谱图以磷脂酰胆碱为主;负离子检测模式下的质谱图则以磷脂酰肌醇和磷脂酰乙醇胺为主。大豆甲醇脂质粗提物的MALDI-TOF质谱图主要以甘油二酯和磷脂酰胆碱为主。 通过MALDI实验条件优化,考察不同实验因素(基质种类、溶剂、激光能量、阳离子化试剂、分析物浓度)对质谱脂质检测方法的影响。配合简单的脂质提取过程,六种担孢子(黑木耳(A.auricula)、双孢蘑菇(A.bisporus)、斑玉蕈(H.marmoreus)、香菇(L.edodes)、侧耳(P.ostreatus)和草菇(V.volvacea))的脂质提取液与基质溶液(2,4-DHB/甲醇,10mg mL-1)等体积混合,在此实验条件下获得的担孢子质谱图包含最丰富的脂质生物信息。极性甘油磷脂(比如甘油磷脂酸、磷脂酰胆碱类)是测试孢子样品中最广泛被检测到的脂质分子。其他甘油磷脂,包括磷脂酰乙醇胺、磷脂酰丝氨酸和磷脂酰甘油类脂质在大部分的担孢子样品中也可以检测到。中性脂质只在部分测试孢子样品中有发现,像A.auricula、A.bisporus和P.ostreatus孢子样品中可以检测到甘油二酯分子,而甘油三酯分子只在H.marmoreus孢子样品中被检测到。在此研究基础上,进一步考察了甾醇类脂质——β-谷甾醇的MALDI分析方法。最佳的MALDI-TOF检测方法为:分析物与基质溶液(2,4-DHB/异丙醇∶水(9∶1),10mg mL-1)等体积混合,激光能量13.5mJ cm-2。β-谷甾醇MALDI质谱图的特征性质谱峰由两部分组成:第一部分是β-谷甾醇分子的特征性质谱峰,包括m/z396.6,397.6,436.9和452.6,分别对应[M-H2O]+,[M+H-H2O]+,[M+Na]+和[M+K]+型离子;第二部分是β-谷甾醇一元氧化分子的特征性质谱峰,包括m/z412.7,413.7和431.9,分别对应[M-H2O]+,[M+H-H2O]+和[M+H]+型离子。MALDI质谱图的量化分析得到β-谷甾醇回归方程y=0.004x+3.198,R2=0.992。线性检测范围在12.1到1207.5μM之间。浓度检测下限为10nM。 本论文通过MALDI-TOF MS的设计研发及应用研究表明:MALDI-TOF MS提供可靠且具有重复性的脂质检测分析方法。配合简单的脂质提取过程获取的MALDI脂质质谱图具有种-属专属性,可以用来区分真菌孢子种类;MALDI-TOFMS可以应用于定性及定量检测植物甾醇类脂质,这一检测方法可以为营养学、食品科学、医学或环境科学提供快速便捷准确的分析方法。