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Mass spectrometry imaging in plants, microbes, and food: a review
Analyst ( IF 3.6 ) Pub Date : 2024-08-28 , DOI: 10.1039/d4an00644e Mudita Vats 1 , Berta Cillero-Pastor 1, 2 , Eva Cuypers 1 , Ron M A Heeren 1
Analyst ( IF 3.6 ) Pub Date : 2024-08-28 , DOI: 10.1039/d4an00644e Mudita Vats 1 , Berta Cillero-Pastor 1, 2 , Eva Cuypers 1 , Ron M A Heeren 1
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Plant health, which affects the nutritional quality and safety of derivative food products, is influenced by symbiotic interactions with microorganisms. These interactions influence the local molecular profile at the tissue level. Therefore, studying the distribution of molecules within plants, microbes, and plant-based food is crucial to assess plant health, ensure the safety and quality of the agricultural products that become part of our food supply, and plan agricultural management practices. Within this framework, the molecular distribution within plant-based samples can be visualized with mass spectrometry imaging (MSI). This review describes key MSI methodologies, highlighting the role they play in unraveling the localization of metabolites, lipids, proteins, pigments, and elemental components across plants, microbes, and food products. Furthermore, investigations that involve multimodal molecular imaging approaches combining MSI with other imaging techniques are described. The advantages and limitations of the different MSI techniques that influence their applicability in diverse agro-food studies are described to enable informed choices for tailored analyses. For example, some MSI technologies involve meticulous sample preparation while others compromise spatial resolution to gain throughput. Key parameters such as sensitivity, ionization bias and fragmentation, reference database and compound class specificity are described and discussed in this review. With the ongoing refinements in instrumentation, data analysis, and integration of complementary techniques, MSI deepens our insight into the molecular biology of the agricultural ecosystem. This in turn empowers the quest for sustainable and productive agricultural practices.
中文翻译：
植物、微生物和食品的质谱成像：综述
植物健康影响衍生食品的营养质量和安全，受到与微生物共生相互作用的影响。这些相互作用影响组织水平的局部分子特征。因此，研究植物、微生物和植物性食品中分子的分布对于评估植物健康、确保成为我们食品供应一部分的农产品的安全和质量以及规划农业管理实践至关重要。在此框架内，可以通过质谱成像 (MSI) 可视化植物样品中的分子分布。这篇综述描述了关键的 MSI 方法，强调了它们在阐明植物、微生物和食品中代谢物、脂质、蛋白质、色素和元素成分的定位方面所发挥的作用。此外，还描述了将 MSI 与其他成像技术相结合的多模式分子成像方法的研究。描述了影响其在不同农产品研究中的适用性的不同 MSI 技术的优点和局限性，以便为定制分析做出明智的选择。例如，一些 MSI 技术涉及细致的样品制备，而其他技术则通过牺牲空间分辨率来获得通量。本综述描述并讨论了灵敏度、电离偏差和碎片、参考数据库和化合物类别特异性等关键参数。随着仪器、数据分析和互补技术集成的不断完善，MSI 加深了我们对农业生态系统分子生物学的洞察。这反过来又促进了对可持续和生产性农业实践的追求。
更新日期：2024-08-29
中文翻译：
植物、微生物和食品的质谱成像：综述
植物健康影响衍生食品的营养质量和安全，受到与微生物共生相互作用的影响。这些相互作用影响组织水平的局部分子特征。因此，研究植物、微生物和植物性食品中分子的分布对于评估植物健康、确保成为我们食品供应一部分的农产品的安全和质量以及规划农业管理实践至关重要。在此框架内，可以通过质谱成像 (MSI) 可视化植物样品中的分子分布。这篇综述描述了关键的 MSI 方法，强调了它们在阐明植物、微生物和食品中代谢物、脂质、蛋白质、色素和元素成分的定位方面所发挥的作用。此外，还描述了将 MSI 与其他成像技术相结合的多模式分子成像方法的研究。描述了影响其在不同农产品研究中的适用性的不同 MSI 技术的优点和局限性，以便为定制分析做出明智的选择。例如，一些 MSI 技术涉及细致的样品制备，而其他技术则通过牺牲空间分辨率来获得通量。本综述描述并讨论了灵敏度、电离偏差和碎片、参考数据库和化合物类别特异性等关键参数。随着仪器、数据分析和互补技术集成的不断完善，MSI 加深了我们对农业生态系统分子生物学的洞察。这反过来又促进了对可持续和生产性农业实践的追求。
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