УДК 579.8: 637.5.04/.07
Библ. 18.
DOI: 10.21323/2071-2499-2021-4-56-58

Перспективы применения MALDI-TOF масс-спектрометрического анализа в пищевой микробиологии

Юшина Ю.К., канд. техн. наук, Батаева Д.С., канд. техн. наук, Зайко Е.В., Насыров Н.А., Грудистова М.А., канд. техн. наук
ФНЦ пищевых систем им. В.М. Горбатова
Ключевые слова: идентификация, микрофлора, MALDI-TOF масс-спектрометрический анализ,
Реферат:
До недавнего времени микробиологическая идентификация микроорганизмов в пищевых лабораториях в основном полагалась на классические микробиологические методы. Развитие времяпролетной масс-спектрометрии с матрично-активированной лазерной десорбцией/ионизацией (MALDI-TOF MS) революционно изменило подход к рутинной идентификации микроорганизмов в микробиологических лабораториях. Этот метод отличают высокая производительность, эффективность и низкая цена анализа. Использование стандартизированных методик MALDI-TOF MS позволяет точно идентифицировать до вида большинство значимых бактерий, в том числе патогенных. При применении этой технологии анализируются спектральные характеристики значительного числа белковых молекул, являющихся уникальным «отпечатком пальца» конкретного микроорганизма. В статье представлены перспективы использования MALDI-TOF MS для быстрой идентификации микроорганизмов, в том числе для изучения бактериального сообщества пищевых продуктов.

Prospects for MALDI-TOF mass spectrometric analysis in food microbiology

Yushina Y.K., Bataeva D.S., Zayko E.V., Nasyrov N.A., Grudistova M.A.
Gorbatov Research Center for Food Systems
Key words: MALDI-TOF mass spectrometric analysis, identification, microflora
Summary:
Until recently, microbiological identification of microorganisms in food laboratories relied heavily on classical microbiological methods. The development of matrix-assisted laser desorption / ionization time-of-flight mass spectrometry (MALDI-TOF MS) has revolutionized the approach to routine identification of microorganisms in microbiology laboratories. This method is distinguished by high productivity, efficiency and low cost of analysis. The use of standardized MALDI-TOF MS techniques allows for accurate identification of most significant bacteria, including pathogenic ones, to the species level. When applying this technology, the spectral characteristics of a significant number of protein molecules, which are a unique “fingerprint” of a particular microorganism, are analyzed. The article presents the prospects for using MALDI-TOF MS for the rapid identification of microorganisms, including for the study of the bacterial community of food products.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ / REFERENCES:

1. de Koster, C.G. MALDI-TOF MS identification and tracking of food spoilers and food-borne pathogens / C.G. de Koster, S. Brul // Current Opinion in Food Science. – 2016. – № 10. – P. 76–84.

2. Fei, P. Genotyping and source tracking of Cronobacter sakazakii and C. malonaticus isolates from powdered infant formula and an infant formula production factory in China / P. Fei, C. Man, B. Lou, S.J. Forsythe, Y. Chai, R. Li, J. Niu, Y. Jiang // Appl Environ Microbiol. – 2015. – № 81. – P. 5430–5439.

3. Fu, L.L. Microbial source tracking: a tool for identifying sources of microbial contamination in the food chain / L.L. Fu, J.R. Li // Crit Rev Food Sci Nutr. – 2014. – № 54. – Р. 699–707.

4. Ruan, Z. BacWGSTdb, a database for genotyping and source tracking bacterial pathogens / Z. Ruan, Y. Feng // Nucleic Acids Res. – 2016. – № 44. – Р. D682-D687.

5. Fenselau, C. Characterization of intact microorganisms by MALDI mass spectrometry / C. Fenselau, P.A. Demirev // Mass Spectrom Rev. – 2001. – № 20. – Р. 157–171.

6. Sandrin, T.R. MALDI TOF MS profiling of bacteria at the strain level: a review / T.R. Sandrin, J.E. Goldstein, S. Schumaker // Mass Spectrom Rev. – 2013. – № 32. – Р. 188–217.

7. Singhal, N. MALDI-TOF mass spectrometry: an emerging technology for microbial identification and diagnosis / N. Singhal, M. Kumar, P.K. Kanaujia, J.S. Virdi // Front Microbiol. – 2015. – № 6. – Р. 791.

8. Jadhav, S. Rapid identification and source-tracking of Listeria monocytogenes using MALDI-TOF mass spectrometry / S. Jadhav, V. Gulati, E.M. Fox, A. Karpe, D.J. Beale, D. Sevior, M. Bhave, E.A. Palombo // International journal of food microbiology. – 2015. – № 202. – Р. 1–9.

9. Thouvenot, P. MALDI-TOF mass spectrometry-based identification of Listeria species in surveillance: A prospective study / P. Thouvenot, G. Vales, H. Bracq-Dieye, N. Tessaud-Rita, M.M. Maury, A. Moura, M. Lecuit, A. Leclercq // Journal of microbiological methods. – 2018. – № 144. – Р. 29–32.

10. Bakhtiary, F. Identification of Clostridium spp. derived from a sheep and cattle slaughterhouse by matrix-assisted laser desorption and ionization-time of flight mass spectrometry (MALDI-TOF MS) and 16S rDNA sequencing / F. Bakhtiary, H.R. Sayevand, M. Remely, B. Hippe, A. Indra, H. Hosseini, A.G. Haslberger // Journal of food science and technology. – 2018. – № 55 (8). – Р. 3232–3240.

11. Elbehiry, A. Application of MALDI-TOF MS fingerprinting as a quick tool for identification and clustering of foodborne pathogens isolated from food products / A. Elbehiry, E. Marzouk, M. Hamada, M. Al-Dubaib, E. Alyamani, I.M. Moussa, A. AlRowaidhan, H.A. Hemeg // The new microbiologica. – 2017. – № 40(4). – Р. 269–278.

12. Karaduman, A. Identification by using MALDI-TOF mass spectrometry of lactic acid bacteria isolated from non-commercial yogurts in southern Anatolia, Turkey / A. Karaduman, M.О. Ozaslan, I.H. Kilic, S. Bayil-Oguzkan, B.S. Kurt, N. Erdogan // International microbiology: the official journal of the Spanish Society for Microbiology. – 2017. – № 20 (1). – Р. 25–30.

13. Kim, E. Novel approaches for the identification of microbial communities in kimchi: MALDI-TOF MS analysis and high-throughput sequencing / E. Kim, E.J. Cho, S.M. Yang, M.J. Kim, H.Y. Kim // Food microbiology. – 2021. – № 94. – Р. 103641.

14. Белова, И.В. Опыт применения масс-спектрометрии в ходе взаимодействия регионального научно-методического центра по мониторингу за актуальными инфекционными болезнями и бактериологических лабораторий / И.В. Белова, А.Г. Точилина, И.В. Соловьева, В.А. Жирнов, Т.П. Иванова, В.Ф. Сидорова, Т.К. Балавина / Справочник заведующего КДЛ. – 2015. – № 11. – Р. 33–41.

Belova, I.V. Opyt primeneniya mass-spektrometrii v khode vzaimodeystviya regional’nogo nauchno-metodicheskogo tsentra po monitoringu za aktual’nymi infektsionnymi boleznyami i bakteriologicheskikh laboratoriy [Experience in the use of mass spectrometry in the course of the interaction of the regional scientific and methodological center for monitoring infectious diseases and bacteriological laboratories relevant to the PfD] / I.V. Belova, A.G. Tochilina, I.V. Solov’yeva, V.A. Zhirnov, T.P. Ivanova, V.F. Sidorova, T.K. Balavina / Spravochnik zaveduyushchego KDL. – 2015. – № 11. – Р. 33–41.

15. Elbehiry, A. Application of MALDI-TOF MS fingerprinting as a quick tool for identification and clustering of foodborne pathogens isolated from food products / A. Elbehiry, E. Marzouk, M. Hamada, M. Al-Dubaib, E. Alyamani, I.M. Moussa, A. AlRowaidhan, H.A. Hemeg // The new microbiologica. – 2017. – 40 (4). – P. 269–278.

16. Стратегия развития пищевой и перерабатывающей промышленности Российской Федерации на период до 2020 года (утв. распоряжением Правительства РФ от 17 апреля 2012 г. № 559–р).

Strategiya razvitiya pishchevoy i pererabatyvayushchey promyshlennosti Rossiyskoy Federatsii na period do 2020 goda (utv. rasporyazheniyem Pravitel’stva RF ot 17 aprelya 2012 g. № 559–r)

17. Höll, L. Identification and growth dynamics of meat spoilage microorganisms in modified atmosphere packaged poultry meat by MALDI-TOF MS / L. Höll, J. Behr, R.F. Vogel // Food microbiology. – 2016. – № 60. – P. 84–91.

18. Usbeck, J.C. Optimization of experimental and modelling parameters for the differentiation of beverage spoiling yeasts by Matrix-Assisted-Laser-Desorption/Ionization-Time-of-Flight Mass Spectrometry (MALDI-TOF MS) in response to varying growth conditions / J.C. Usbeck, C.C. Kern, R.F. Vogel, J. Behr // Food microbiology. – 2016. – № 36 (2). – P. 379–387.

Контакты:

Юшина Юлия Константиновна
yu.yushina@fncps.ru
Батаева Дагмара Султановна
d.bataeva@fncps.ru
Зайко Елена Викторовна
e.zaiko@fncps.ru
Насыров Назарбай Ахматович
n.nasyrov@fncps.ru
Грудистова Мария Александровна
m.grudistova@fncps.ru

Для цитирования:

Юшина, Ю.К. Перспективы применения MALDI-TOF масс-спектрометрического анализа в пищевой микробиологии / Ю.К. Юшина, Д.С. Батаева, Н.А. Насыров, Е.В. Зайко, М.А. Грудистова // Все о мясе. – 2021. – № 4. – С. 56-58. DOI: 10.21323/2071-2499-2021-4-56-58.

For citation:

Yushina, Y.K. Prospects for MALDI-TOF mass spectrometric analysis in food microbiology / Y.K. Yushina, D.S. Bataeva, E.V. Zayko, N.A. Nasyrov, M.A. Grudistova // Vsyo o myase. – 2021. – № 4. – Р. 56-58. DOI: 10.21323/2071-2499-2021-4-56-58.