岛津成像质谱显微镜应用专题

食品类

大气压基质辅助激光解吸电离质谱成像研究咖啡豆内源分子的空间分布

化合物的空间分布信息对于食品质量评估、确定食品来源、安全性和加工非常重要。咖啡掺假是咖啡贸易中常见的问题。因此，化学成分成像分析方法的发展对于揭示更多的咖啡豆内源分子分布和比较不同地理来源的咖啡豆内源化合物的差异是至关重要的。

基于液相或气相色谱/质谱和碳核磁共振的传统方法已被用于鉴别咖啡的来源或其含有的化合物。然而，这些传统的分析方法在样品前处理方面很复杂，并且不能获得化合物的空间分布信息。

MSI是一种无标记分子成像技术，能够对各种样品中不同分子的空间分布进行非目标研究。在这里，我们检测了咖啡豆内源分子的空间分布，并比较了不同地理来源的咖啡豆内源分子的差异。

组织切片前处理和样品制备

使用切片机(LeicaCM)在咖啡豆中部将咖啡豆胚乳切成10微米厚的切片。切片固定在贴有双面铜导电带的具氧化铟锡涂层载玻片上。载玻片在室温下保存，直到基质喷涂应用。切片使用DHB进行升华(iMLayer,岛津)，升华厚度为1.5微米。基质升华涂覆后，样品在进行成像分析前冷却至室温。图1显示了咖啡果(a)的结构和咖啡豆(b)的MSI实验流程。

图1.(a)咖啡果实结构；(b)咖啡豆胚乳切片质谱成像实验流程

AP-MALDIMSI实验和MS/MS分析

利用成像质谱显微镜(iMScopeTRIO，岛津)对咖啡豆切片进行数据采集和成像分析。图2显示了AP-MALDI-MSI的典型实验原理。iMScopeTRIO成像质谱显微镜具有一个用于显微观察的样品室，并配备大气压Nd:YAG激光源(λ=nm,1kHz)。本研究中，以制备连续切片的方式，在正、负离子模式下分别进行咖啡豆切片样品成像质谱分析，采集范围为m/z-。

图2.典型AP-MALDI-MSI实验示意图

咖啡豆中多种内源分子的鉴定和分布

咖啡果实的内部结构包括外皮、果肉(果实/中果皮)、内果皮、豆(胚乳)银皮和中心线。为了研究咖啡豆中咖啡因、糖和有机酸等内源性化合物的分布，我们进行了AP-MALDI-IMS分析，获得了空间分辨率为75微米的质谱图像。图3显示了来自八个不同地理来源的咖啡豆样品的组织切片中典型正离子模式和负离子模式的平均质谱图。图4a是来自坦桑尼亚的咖啡豆的纵向横截面的光学图像。图4b显示了成熟咖啡豆胚乳的主要组织结构。图4c显示了部分离子在坦桑尼亚咖啡豆组织切片中的分布。图5-6显示了八个国家咖啡豆中化合物的光学图像和质谱图像。

图3.八个不同地理来源的咖啡豆的质谱数据组合的组织切片中典型的(a)正离子模式和(b)负离子模式的平均质谱图

图4.(a)坦桑尼亚咖啡豆的光学图像。(b)咖啡豆结构(ss，银皮；ehe，外部硬胚乳区；ise，内部软胚乳区)。(c)正离子模式下m/z.06、.09、.08、.06和.09以及负离子模式下m/z.08和.10的离子图。色标编码表示离子相对强度。

图5.咖啡豆切片中糖和有机酸的正离子模式质谱成像分析。（a）8个国家咖啡豆的光学图像(1。埃塞俄比亚；2.巴西；3.哥伦比亚；4.尼加拉瓜；5.坦桑尼亚；6危地马拉；7乌干达；8中国)。8个国家咖啡豆中化合物的分布情况:(b)咖啡因(m/z.09，[M+H]+)分布在整个咖啡豆中，(c-g)咖啡酰奎宁酸(m/z.06，[M+K]+)，m/z.96，m/z.12位于胚乳中央，m/z.07和m/z.03积累在边缘。色标编码表示离子相对强度

图6.正离子模式下的咖啡豆切片的离子质谱成像图。色标编码表示离子相对强度

不同产地咖啡豆的多元统计分析

本文采用主成分分析多变量模式识别方法，对八个产地的咖啡豆样品的最小二乘数据进行降维处理。对不同地理来源咖啡豆的正离子模式质谱数据进行PCA分析。图7显示了主成分的数量，主成分分析模型两个主成分的得分图(PC1vsPC2，PC1vsPC3)，显示来自八个地理区域咖啡豆的差异。

图7.PCA分析.(a)主成分数,(b,c)得分图

本文相关详细研究内容已正式发表于JournaloftheAmericanSocietyforMassSpectrometry,(12),-.

文献题目

《SpatialDistributionofEndogenousMoleculesinCoffeeBeansbyAtmosphericPressureMatrix-AssistedLaserDesorption/IonizationMassSpectrometryImaging》

使用仪器

岛津iMScopeTRIO

作者

NaLi1,2,JingDong3,ChenglongDong2,4,YehuaHan4,HuweiLiu2,FuyouDu1,HonggangNie2

1CollegeofBiologicalandEnvironmentalEngineering,ChangshaUniversity,Changsha422,China.

2BeijingNationalLaboratoryforMolecularSciences,CollegeofChemistryandMolecularEngineering,PekingUniversity,Beijing871,China.

3ShimadzuChinaInnovationCenter,Beijing020,China.

4StateKeyLaboratoryofHeavyOilProcessing,ChinaUniversityofPetroleum,Beijing,China.

声明

1、文章来源：

JournaloftheAmericanSocietyforMassSpectrometry,(12),-。

2、本文不提供文献原文。

3、所引用文献仅供读者研究和学习参考，不得用于其他营利性活动。

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