大豆抗原蛋白對(duì)幼齡動(dòng)物致敏作用的研究進(jìn)展

淮安生物工程高等職業(yè)學(xué)校 劉明美

揚(yáng)州大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院 趙國(guó)琦＊

大豆中存在多種阻礙其有效利用的抗?fàn)I養(yǎng)因子，按照其對(duì)熱敏感性的程度不同分為兩類(lèi)：一類(lèi)是熱不穩(wěn)定的抗?fàn)I養(yǎng)因子 （包括胰蛋白酶抑制因子、糜蛋白酶抑制因子、凝集素等）；另一類(lèi)是熱穩(wěn)定的抗?fàn)I養(yǎng)因子（包括單寧、寡糖、抗原蛋白等）。其中大豆抗原蛋白（主要為大豆球蛋白和β-伴大豆球蛋白）因其熱穩(wěn)定性較強(qiáng)，常規(guī)的加熱等處理方法不能使其充分滅活，并可引起幼齡動(dòng)物腸道免疫損傷，引發(fā)過(guò)敏性腹瀉和消化吸收障礙等，成為制約大豆及其制品在動(dòng)物飼料中有效利用的主要瓶頸之一。

1 抗原蛋白

Castimpools（1971，1967）從大豆種子中分離出球蛋白、α-伴球蛋白、β-伴球蛋白和γ-伴球蛋白，并證明它們是大豆蛋白中的主要抗原成分。目前已證實(shí)大豆及其制品中所含的具有免疫活性的大豆球蛋白（11 S）和 β-伴大豆球蛋白（7 S）是引起仔豬和犢牛等幼齡動(dòng)物過(guò)敏反應(yīng)的主要物質(zhì)。

1.1 大豆球蛋白 大豆球蛋白 （11 S的組分）分子質(zhì)量為320～360 kDa，是大豆蛋白中最大的單體成分，由6對(duì)相同的蛋白亞基構(gòu)成。每個(gè)亞基由一個(gè)酸性A肽（35～40 kDa）和一個(gè)堿性B肽（22 kDa）通過(guò)一個(gè)二硫鍵連接，結(jié)構(gòu)形式為A-S-SB，但可被尿素、十二磺基硫酸鈉、巰基乙醇、硫化鈉和亞硒酸鈉等化學(xué)試劑打斷，從而改變其結(jié)構(gòu)。大豆球蛋白中蛋氨酸含量低，而賴(lài)氨酸含量高，天然狀態(tài)下分子結(jié)構(gòu)十分緊密，不易被酶水解。

1.2 β-伴大豆球蛋白 β-伴大豆球蛋白（7 S組分中的主要成分）是一種分子質(zhì)量為150～200 kDa的糖蛋白，它是個(gè)三聚體，主要由α′（57～76 kDa）、α（57 ～ 72 kDa）和 β（42 ～ 53 kDa）三種亞基組成，并且α和α′亞基均含有少量的蛋氨酸但缺乏胱氨酸，而β亞基則不含蛋氨酸。目前認(rèn)為β-伴球蛋白含量可作為大豆蛋白營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的評(píng)判指標(biāo)之一。

2 大豆抗原蛋白的致敏機(jī)制

大豆球蛋白和β-伴大豆球蛋白是不同于動(dòng)物機(jī)體組織的成分，且其相對(duì)分子質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于10000，具有很好的抗原性。大豆蛋白被動(dòng)物采食后，其中絕大部分的大豆球蛋白和β-伴大豆球蛋白被消化成不能引起免疫反應(yīng)的小分子物質(zhì)，如肽和氨基酸，但卻有約0.02%能完整地穿過(guò)小腸上皮細(xì)胞間或上皮細(xì)胞內(nèi)的空隙進(jìn)入循環(huán)系統(tǒng)，刺激機(jī)體產(chǎn)生免疫應(yīng)答，引發(fā)特異性抗原-抗體反應(yīng)（Ⅰ型變態(tài)反應(yīng)）和T淋巴細(xì)胞介導(dǎo)的遲發(fā)型過(guò)敏反應(yīng)（Ⅲ型變態(tài)反應(yīng)）。前者刺激肥大細(xì)胞釋放組胺，引起上皮細(xì)胞通透性增加和黏膜水腫，后者則引起腸道形態(tài)變化，最終對(duì)動(dòng)物產(chǎn)生一系列的抗?fàn)I養(yǎng)作用：內(nèi)源蛋白質(zhì)分泌增加，導(dǎo)致糞氮增加；降低了飼料蛋白質(zhì)的利用；激活動(dòng)物的免疫系統(tǒng)，提高了營(yíng)養(yǎng)需要；敏感動(dòng)物出現(xiàn)過(guò)敏反應(yīng)，導(dǎo)致腹瀉、生產(chǎn)性能下降甚至死亡等。

3 大豆抗原蛋白對(duì)幼齡動(dòng)物的致敏作用

3.1 對(duì)早期斷奶仔豬的影響 大豆蛋白對(duì)豬產(chǎn)生的過(guò)敏反應(yīng)多發(fā)生于3周齡斷奶仔豬，而6周齡斷奶仔豬則不發(fā)生。早期斷奶（3～5周齡）仔豬消化系統(tǒng)發(fā)育尚不成熟，分泌酸和消化酶的能力不足，使大量未消化的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)流入腸道，因此大豆抗原蛋白也可大量進(jìn)入腸道。在獲得免疫耐受力之前，斷奶仔豬通常要經(jīng)歷一段過(guò)敏時(shí)期，但過(guò)敏反應(yīng)并不直接導(dǎo)致腹瀉，而是引起腸道的損傷（小腸絨毛萎縮、脫落，隱窩增生）和養(yǎng)分消化率的下降，其作用模式為：過(guò)敏-腸道損傷-養(yǎng)分消化率下降-腹瀉。

Li等（1991）通過(guò)組織學(xué)檢查、木糖吸收試驗(yàn)和生產(chǎn)性能測(cè)定，結(jié)果也進(jìn)一步證實(shí)大豆抗原會(huì)引起腸道損傷，導(dǎo)致腸道吸收功能障礙，進(jìn)而使仔豬的生產(chǎn)性能下降。導(dǎo)致斷奶仔豬腹瀉的直接原因是對(duì)養(yǎng)分消化率下降，而根本原因是機(jī)體對(duì)日糧抗原發(fā)生的過(guò)敏反應(yīng)，這一理論已被許多試驗(yàn)所證實(shí)。

3.2 對(duì)犢牛的影響 大豆抗原作為一種影響犢牛對(duì)大豆利用的主要因素之一，已經(jīng)成為了制約大豆及其制品在犢牛代乳料中應(yīng)用的瓶頸。犢牛瘤胃和小腸功能發(fā)育尚不完善，一方面犢牛蛋白酶使有抗原活性的大豆蛋白變?yōu)榭扇苄猿煞值哪芰τ邢?；另一方面犢牛似乎不?duì)大豆蛋白產(chǎn)生免疫耐受性。 因此，與斷奶仔豬相比，大豆蛋白產(chǎn)生的過(guò)敏反應(yīng)對(duì)犢牛的影響更加廣泛。

大豆抗原蛋白對(duì)犢牛的影響與仔豬相似。飼喂含大豆蛋白代乳料的犢牛小腸絨毛萎縮，隱窩細(xì)胞增生，小腸絨毛的組織學(xué)變化導(dǎo)致小腸對(duì)木糖的吸收下降，降低了犢牛的生產(chǎn)性能（Seegraber和 Morrill，1986、1982、1979）； 對(duì)日糧主要養(yǎng)分的消化率及生長(zhǎng)性能均顯著低于飼喂全乳組犢牛，并都出現(xiàn)了腹瀉現(xiàn)象（孫澤威等，2005）。

3.3 對(duì)魚(yú)類(lèi)的影響 大豆抗原蛋白對(duì)魚(yú)類(lèi)的影響主要表現(xiàn)在損傷魚(yú)類(lèi)腸道，降低消化酶的活性以及降低魚(yú)肉營(yíng)養(yǎng)價(jià)值等方面。當(dāng)60%大豆蛋白替代魚(yú)粉時(shí)，草魚(yú)部分腸絨毛脫落，上皮細(xì)胞與固有層分離，固有層結(jié)締組織疏松，固有層變寬（吳莉芳等，2010）。大豆抗原蛋白日糧可不同程度地降低消化道蛋白酶、淀粉酶活性，降低肌肉中粗蛋白、氨基酸含量（吳莉芳，2009；孫玲，2008）。

另外，不同食性魚(yú)類(lèi)及同種魚(yú)不同的消化器官對(duì)大豆蛋白的敏感程度不同。研究表明，胃、肝胰臟和前腸對(duì)大豆蛋白最敏感，鯉魚(yú)（前腸）次之，草魚(yú)（后腸和肝胰臟）最不敏感（孫玲，2008）。

3.4 對(duì)小鼠的影響 小鼠腸上皮細(xì)胞體外培養(yǎng)時(shí)添加大豆抗原蛋白，發(fā)現(xiàn)小鼠腸上皮細(xì)胞Na+-K+-ATP酶活性增強(qiáng)，PEPT1和DMTl基因的表達(dá)量降低，小肽轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白1（PEPT1）對(duì)小肽的吸收起關(guān)鍵作用，而二價(jià)金屬離子轉(zhuǎn)運(yùn)體（DMT1）是哺乳動(dòng)物體內(nèi)質(zhì)子偶聯(lián)的跨膜金屬離子轉(zhuǎn)運(yùn)體。說(shuō)明大豆抗原蛋白降低了腸上皮細(xì)胞對(duì)小肽的吸收功能，細(xì)胞的完整性受到破壞，細(xì)胞內(nèi)代謝紊亂（徐君，2010）。

4 降低/消除大豆抗原蛋白的方法

4.1 復(fù)合酶制劑法 由于幼齡動(dòng)物的消化器官發(fā)育不成熟，消化酶系發(fā)育不完善，消化功能不健全，使復(fù)合酶制劑消除抗原蛋白的方法成為目前的研究熱點(diǎn)之一。有試驗(yàn)表明，由酸性蛋白酶60%，堿性蛋白酶20%，纖維酶10%，淀粉酶8%，脂肪酶2%組成的復(fù)合酶制劑能有效去除豆粕的抗原蛋白（王之盛，2003）。但酶解選擇性較強(qiáng)，水解率偏低，成本較高，限制了其在飼料中的大量應(yīng)用。

4.2 微生物發(fā)酵處理 微生物發(fā)酵處理是一種將由腸道微生物完成的抗?fàn)I養(yǎng)素處理和微生物源性營(yíng)養(yǎng)素生產(chǎn)移到體外，提高抗?fàn)I養(yǎng)素的處理效率的方法，該方法成本較低，效果較好，是目前研究的熱點(diǎn)。大量研究表明，豆粕經(jīng)微生物發(fā)酵后，可降低大豆蛋白的抗原性，有利于動(dòng)物的生長(zhǎng)發(fā)育和腸道的吸收利用。馮杰等（2007）用米曲霉接種發(fā)酵豆粕飼喂仔豬，發(fā)現(xiàn)發(fā)酵豆粕使仔豬料重比降低8.39%（P＜0.05），腹瀉指數(shù)降低39.96%（P＜0.01）， 血清 IgG含量降低 6.35%（P＜0.05）。

4.3 基因敲除（作物育種）法 利用基因敲除法將大豆中表達(dá)抗原表位的基因去除以培育出無(wú)抗原物質(zhì)的大豆蛋白日益受到關(guān)注。此法可從根本上去除大豆等飼料中的致敏因子，但除了轉(zhuǎn)基因大豆的安全性問(wèn)題還需要進(jìn)一步的研究證實(shí)外，抗?fàn)I養(yǎng)因子是植物用于防御的物質(zhì)，降低其含量可能對(duì)植物本身引起負(fù)作用，如產(chǎn)量、抗病能力降低，而且育種周期較長(zhǎng)、成功率低，成本較高。因此有關(guān)這方面的研究有待進(jìn)一步深入。

4.4 其他方法 乙醇通過(guò)破壞抗原蛋白的疏水相互作用，能改變抗原蛋白的抗原結(jié)構(gòu)，有效降低大豆蛋白的致敏性，提高11 S球蛋白和β-伴大豆球蛋白對(duì)胃蛋白酶和胰蛋白酶的敏感性，使之更容易被消化。Kilshow和Sissons（1979）的研究表明，從熱乙醇（65～80℃）提取的大豆蛋白中未檢出 Glycinin和 β-Conglycinin。

反芻動(dòng)物瘤胃中大量微生物產(chǎn)生的蛋白酶能分解抗原蛋白，破壞其抗原結(jié)構(gòu)。有試驗(yàn)表明：豆粕的水溶液與牛的瘤胃液混合，在39℃及厭氧條件下發(fā)酵2.5 h能有效降低大豆蛋白致敏性，提高犢牛對(duì)大豆蛋白的利用效率 （Mir等，1989）。

5 有待于進(jìn)一步研究和探索的問(wèn)題

從大豆抗原蛋白的發(fā)現(xiàn)開(kāi)始，研究者就對(duì)其性質(zhì)結(jié)構(gòu)、消除或降低方法以及過(guò)敏機(jī)制等方面進(jìn)行深入研究，并且取得了較大的成果。但隨著研究的深入，有以下問(wèn)題有待解決：（1）進(jìn)一步完善大豆主要抗原蛋白（大豆球蛋白和β-伴大豆球蛋白）的定量檢測(cè)方法，統(tǒng)一大豆抗原蛋白活性的致敏臨界值。目前以抗血清和高效液相色譜分析為主的檢測(cè)方法仍存在一定缺陷，前者檢測(cè)的靈敏度較低；后者無(wú)法體現(xiàn)免疫反應(yīng)性，并且由于前處理過(guò)程繁瑣，需要儀器昂貴難以廣泛應(yīng)用。（2）在不影響大豆中有利活性成分的基礎(chǔ)上，徹底消除大豆中抗原蛋白物質(zhì)方法。（3）動(dòng)物消化道不能被分解的部分進(jìn)出動(dòng)物腸道上皮細(xì)胞的過(guò)程和機(jī)理。（4）抗原蛋白在動(dòng)物體內(nèi)的降解過(guò)程、大豆抗原蛋白在斷奶仔豬和犢牛腸道上皮細(xì)胞的定位和通透情況。（5）大豆球蛋白和β-伴大豆球蛋白與大豆凝集素造成幼齡動(dòng)物腸道發(fā)生病理學(xué)變化的互作關(guān)系。

總之，要全面、系統(tǒng)地闡釋大豆抗原蛋白對(duì)幼齡動(dòng)物的致敏作用需要從動(dòng)物醫(yī)學(xué)、免疫學(xué)、營(yíng)養(yǎng)學(xué)、分子生物學(xué)和蛋白質(zhì)組學(xué)等方面深入探討，只有將這些理論研究透了，才能對(duì)癥下藥，采取有效措施消除大豆抗原蛋白對(duì)幼齡動(dòng)物的過(guò)敏反應(yīng)，提高大豆及其制品在養(yǎng)殖業(yè)中的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。

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