2018年9月，使用MALDI-TOF，通過檢測動物種類特異性多肽的動物毛發(fā)鑒定法作為標準（ISO）在日本發(fā)行。另外，它還將被確定為日本工業(yè)標準（JIS）。即使僅用1根毛發(fā)，也可采用該鑒別法進行分析。因此不僅可以防止山羊絨的假冒，還可以用于進行羽毛、人的頭發(fā)等各種毛發(fā)的鑒別以及食品混入異物檢查。該方法由金澤工業(yè)大學基因組生物工學研究所基于島津MALDI-TOF系統(tǒng)開發(fā)。

動物毛發(fā)鑒別分析技術(shù)在各個領(lǐng)域都起著重要作用。動物毛發(fā)被用于制作外套、上衣、毛衣等各種纖維制品。制作這樣的纖維制品時，有義務根據(jù)家庭用品品質(zhì)標識法對纖維的種類、使用多種纖維時的混用率進行標識。另外，毛發(fā)混入食品中時，確定毛發(fā)種類對明確混入途徑至關(guān)重要。

除去水分，90%左右的毛發(fā)由蛋白質(zhì)組成。圖1顯示的是動物毛發(fā)的構(gòu)造。

圖 1 動物毛發(fā)的模式圖

毛發(fā)在防止外部沖擊的同時，還起到了保溫的作用，這一功能和毛發(fā)的構(gòu)造有著密切的關(guān)系。毛發(fā)的蛋白質(zhì)中含有大量的類固醇，通過類固醇結(jié)合，在分子間形成了多個交聯(lián)結(jié)構(gòu)。毛發(fā)的化學分析需要進行溶解，使用名為還原劑的物質(zhì)來切斷二硫鍵。另外，所得到的蛋白質(zhì)提取液中含有多種蛋白質(zhì)和鹽類等物質(zhì)，因此，需要通過聚丙烯酰胺凝膠電泳（SDS-PAGE）等進行純化。動物毛發(fā)纖維MALDI-TOF鑒定流程如圖2所示：

圖2  MALDI-TOF MS 的獸毛分析法

經(jīng)過胰蛋白酶處理的多肽MALDI-TOF MS分析，用MALDI-TOF MS檢測金屬靶板上的結(jié)晶樣品。調(diào)整激光功率等的檢測條件，確保在觀察動物種類特異性峰值的m/z2450-2750領(lǐng)域能得到良好的分辨率。

通過對SDS-PAGE蛋白條帶進行胰蛋白酶解后的樣品，進行MALDI-TOF MS檢測。找到不同動物種類的特異性峰值代表。

(a) Band1 KeratinⅡ (b) Band2 KeratinⅠ

圖 3  MALDI-TOF MS 檢測圖譜

通過MALDI-TOF MS技術(shù)找到山羊絨、羊毛、牦牛毛三者之間的差異峰值區(qū)間m/z 2450-2750和特異峰值。如圖4所示。

圖 4  MALDI-TOF MS 中的動物物種類特異性峰值

表1 動物種類特異肽的氨基酸序列＊1

*1 涂黑的峰值為主峰

對這些動物種類特異性峰值進行MS/MS分析，推測氨基酸排列的結(jié)果如表1所示2）。由23個氨基酸組成的肽，山羊絨和羊毛之間有1個，山羊絨和牦牛毛之間有4個氨基酸不同。

很多纖維制品在加工工序中會進行漂白、脫色、染色等化學處理，但動物毛發(fā)特殊的峰值位置不會因為這些處理而改變，因此明確其可用于識別纖維制品中的動物毛發(fā)種類。

1根毛發(fā)的分析

分析纖維制品中的動物毛發(fā)時，為了避免產(chǎn)品成分出現(xiàn)偏差，好對產(chǎn)品進行大范圍采樣并進行平均化，然后使用其中的一部分。因此，很少需要微量分析。另一方面，在分析食品中混入的毛發(fā)時，建議盡可能采用少量試樣進行分析。

在科學調(diào)查中，通過毛發(fā)的DNA分析可以得到很多與血型等能夠確定個人特征相關(guān)的信息。但是，纖維制品中所使用的動物毛發(fā)大多只有毛干部分，特別是被濃重染色的產(chǎn)品，很難進行DNA分析。采用MALDI-TOF MS法分析蛋白質(zhì)，即使是1根毛發(fā)也可以充分進行檢測。

根據(jù)動物種類的不同，特異性的峰值位置也各不相同，但是同一屬性的動物在同一個位置出現(xiàn)峰值的情況比較多。山羊絨和安哥拉山羊毛等需要用顯微鏡識別。表2表示主要動物特異性峰值的峰值位置（m/z）以及從數(shù)據(jù)庫推定的氨基酸排列。貍貓、狐貍、狗的主峰位置是一樣的，但可以看到狐貍的第二峰值是2638，狗是2641，由此能夠?qū)λ鼈冏龀雠袛唷３舜颂幩镜膭游镆酝猓軌蚶没蚪M數(shù)據(jù)庫的動物也可推測并確認特異性峰值的位置。這樣，只看m/z2450-2750的光譜就可確定所含動物毛發(fā)的種類，這就是MALDI-TOF MS法的一大特征。

圖 6  1根毛發(fā)MALDI-TOF MS 分析所得到的動物種類特異的峰值

表 2 各種動物毛發(fā)特異的肽的氨基酸排列和峰值位置（m/z ）

*1 根據(jù)NCBI 數(shù)據(jù)庫（https://www.ncbi.nlm.nih.gov/）推定

參考資料：

島津應用新聞No。65及文獻

1)大箸信一、出村由香、佐野元昭、SEN’I GAKKAISHI、68（10）、276 （2012）．

2)大箸信一、出村由香、佐野元昭、吉岡陽一郎、SEN’I GAKKAISHI，70 (6)、114 (2014)．

3)ISO20418-2 Textiles ? Qualitative and quantitative proteomic analysis of some animal hair fibres ? Part 2: Peptide  detection using MALDI-TOF MS．