大豆球蛋白及β-伴大豆球蛋白的研究進展

彭易柱

（湖南九鼎科技集團有限公司，湖南 長沙 410007）

大豆球蛋白及β-伴大豆球蛋白的研究進展

彭易柱

（湖南九鼎科技集團有限公司，湖南 長沙 410007）

大豆是一種高蛋白含量的作物，在畜禽養(yǎng)殖中多用作蛋白質(zhì)原料。但其抗營養(yǎng)因子限制了大豆的使用，其中大豆球蛋白及β-伴大豆球蛋白又是主要的抗原蛋白。文章主要綜述了大豆球蛋白及β-伴大豆球蛋白的結(jié)構(gòu)、抗營養(yǎng)作用和抗原性的消除方法。

大豆球蛋白；β-伴大豆球蛋白；研究進展

大豆作為一種主要的植物蛋白質(zhì)作物，因其蛋白質(zhì)含量高、氨基酸平衡而成為最主要的植物蛋白質(zhì)來源，并被廣泛應(yīng)用于畜禽飼料。但大豆中含有多種抗營養(yǎng)因子，如蛋白酶抑制劑、植物凝集素、大豆抗原蛋白、致敏因子、脲酶、脹氣因子、植酸及致甲狀腺腫素等，不僅降低大豆的營養(yǎng)價值，而且危害畜禽健康。這些抗營養(yǎng)因子的性質(zhì)各不相同，其中胰蛋白酶抑制因子、糜蛋白酶抑制因子、凝集素、致甲狀腺腫因子及抗維生素因子具有對熱敏感的特性，稱為熱敏感因子；而皂苷、寡糖、致過敏反應(yīng)蛋白及植酸等對熱較穩(wěn)定，稱為熱穩(wěn)定因子[1]。其中，致過敏反應(yīng)蛋白是研究最為深入、對于人和動物使用大豆及其制品的影響最大的抗營養(yǎng)因子之一。其中大豆球蛋白和β-伴大豆球蛋白是兩種主要的抗原蛋白，因其占大豆蛋白比例極高（達70%），已成為大豆抗營養(yǎng)因子的研究熱點。

1 大豆球蛋白與β-伴大豆球蛋白結(jié)構(gòu)

大豆球蛋白為11S組分，是胚胎時期在種子中合成的儲藏蛋白質(zhì)，占種子總球蛋白的40%，是大豆種子中含量最高的一種球蛋白[2]。大豆球蛋白含糖基較少，是一種六聚體寡蛋白，每個亞基都由1個酸性多肽鏈A和一個堿性多肽鏈B通過二硫鍵連接形成，單聚體亞基結(jié)構(gòu)為A-S-S-B（S-S代表二硫鍵），6個A-S-S-B單體的酸性和堿性多肽交互對應(yīng)形成比較穩(wěn)定的六聚體結(jié)構(gòu)形式[3]。已發(fā)現(xiàn)的大豆球蛋白的酸性多肽有A1a、A1b、A2、A3、A4和A5，堿性多肽有B1a、B1b、B2、B3和B4，但其相對分子質(zhì)量不等[4]。大豆球蛋白的致敏性源于其組成亞基的致敏性，研究表明，大豆球蛋白的酸性多肽A1a、A1b、A2、A3和A4均為過敏蛋白，但其堿性多肽很少與大豆過敏患者血清產(chǎn)生免疫反應(yīng)，表明大豆球蛋白的酸性和堿性多肽的致敏性存在差異[5]。

β-伴大豆球蛋白為熱穩(wěn)定抗原蛋白，含糖基4%～5%，為三聚體糖蛋白，由α、α'、β亞基構(gòu)成[6]。3種亞基都富含天冬氨酸、天冬酰胺、谷氨酸、谷氨酰胺、亮氨酸、精氨酸，熱穩(wěn)定性為β＞α'＞α[7]。天然β-伴球蛋白的組成中發(fā)現(xiàn)6種聚合形式，為ααα、ααα'、αα β、αα'β和α'β β，有些大豆品種還含有β'亞基[8]。β-伴大豆球蛋白的α-亞基和α'-亞基具有82%同源性，但識別α-亞基的IgE抗體同α'、β-亞基間并無交叉反應(yīng)[9]。α-亞基的IgE抗原表面位于N-端232～383殘基處，這段系列不含糖基化位點，說明α-亞基雖是一種糖蛋白，但其IgE抗原表面與糖基化無關(guān)。

2 大豆球蛋白與β-伴大豆球蛋白的抗營養(yǎng)作用

大豆是人類和動物主要的蛋白質(zhì)來源之一，但同時也是主要致過敏食物之一。大豆抗原蛋白抗營養(yǎng)作用的研究主要集中在大豆球蛋白和β-伴大豆球蛋白對仔豬和犢牛的影響。幼齡動物的飼養(yǎng)（仔豬、犢牛）一直是生產(chǎn)中制約生產(chǎn)效率的重要環(huán)節(jié)，在幼齡動物的斷奶期，幼齡動物承受著斷奶應(yīng)激和飼料中蛋白抗原成分對于機體過敏反應(yīng)的多種刺激。幼齡動物腸道發(fā)育不成熟，斷奶后腸道絨毛會發(fā)生脫落，腸道中未完全分解的大分子β-伴大豆球蛋白通過腸道黏膜間隙進入淋巴系統(tǒng)，在被抗原呈遞細胞處理后，Soymetide暴露出來，讓其與B細胞或T細胞轉(zhuǎn)化出的免疫球蛋白結(jié)合，產(chǎn)生免疫反應(yīng)。當抗原再次由腸道進入體內(nèi)時，與抗體結(jié)合引起肥大細胞釋放組織胺等過敏性物質(zhì)，引起腸黏膜水腫和消化道平滑肌痙攣等過敏反應(yīng)，臨床上表現(xiàn)為腹瀉[10-11]。

3 大豆球蛋白與β-伴大豆球蛋白的抗原性及過敏源性的消除方法

目前，大豆球蛋白與β-伴大豆球蛋白抗原性的消除主要采用發(fā)酵降解、高溫高壓蒸煮、有限水解、高壓糊化等方法。發(fā)酵既能提高大豆的營養(yǎng)性又能降低其致敏性，發(fā)酵豆粕中大豆球蛋白和β-伴大豆球蛋白得到了部分水解，抗原性及過敏源性都得到減弱。Song等在日糧中用發(fā)酵豆粕取代非發(fā)酵豆粕飼喂斷奶仔豬，并用免疫印記分析仔豬血清，結(jié)果表明，發(fā)酵豆粕能顯著降低大豆蛋白抗原性（P＜0.05），但又不能完全去除其抗原性[12]。發(fā)酵降低大豆蛋白致敏性會受到微生物種類、發(fā)酵時間、豆粕顆粒大小等因素的影響。胡曉萍等比較了少根根霉、米曲霉、少孢根霉、雅致放射毛霉和發(fā)酵乳桿菌液態(tài)發(fā)酵的大豆蛋白，結(jié)果表明，經(jīng)發(fā)酵后其大豆蛋白致敏性分別降低了65%、75.6%、72.5%、64.2%，米曲霉降解效果相對較好，而發(fā)酵乳桿菌則不能降解大豆蛋白[13]。微生物發(fā)酵降低大豆蛋白致敏性還需進一步的持續(xù)研究，以優(yōu)化反應(yīng)條件，達到最好的去敏效果。

有限水解和高壓勻化能改善大豆球蛋白的理化特性。兩種處理聯(lián)合促進可以消除天然大豆球蛋白的纖維卷曲現(xiàn)象，經(jīng)過處理會產(chǎn)生更多的凝集物，但凝集物顆粒尺寸變小，大豆球蛋白表面抗原性減弱，而溶解性增加[14]。也有通過植物育種途徑，培育低抗原性大豆球蛋白與β-伴大豆球蛋白的植物品種。通過育種可提高家畜對抗營養(yǎng)因子的耐受性；通過轉(zhuǎn)基因培育能分泌消化抗營養(yǎng)因子的品系，達到消除抗營養(yǎng)因子對畜禽的抗營養(yǎng)作用。這種方法可以從根本上除去大豆球蛋白與β-伴大豆球蛋白過敏原性的影響，但也存在產(chǎn)量低、抗病害能力降低、周期長、投資大等問題。

糖基化是一種去除大豆蛋白抗原性的有效方法。糖基化反應(yīng)是以美拉德反應(yīng)為基礎(chǔ)進行的無酶化反應(yīng)，用糖與蛋白質(zhì)進行反應(yīng)結(jié)合，改變了大豆球蛋白的致敏結(jié)構(gòu)，從而降低其抗原性。Usui等發(fā)現(xiàn)，用半乳糖和殼聚糖與大豆蛋白進行糖基化反應(yīng)，可降低大豆蛋白的過敏反應(yīng)[15]。譚振等采用果寡糖與粗提大豆球蛋白進行干熱法糖基化反應(yīng)，選擇出最優(yōu)反應(yīng)溫度、濕度和時間[16]。近來一些研究對于降低β-伴大豆球蛋白有新的思路和想法，Jürgen報道，通過大豆分離蛋白與果糖和低聚果糖（FOS）發(fā)生的糖基化反應(yīng)，發(fā)生反應(yīng)后通過酶聯(lián)免疫吸附試驗檢測，糖基化反應(yīng)有效地降低了大豆分離蛋白的抗原性[17]。

在降低大豆蛋白抗原性的加工工藝上做進一步研究的同時，還可以利用現(xiàn)代分子生物學的研究成果，制作出高純度的大豆球蛋白、β-伴大豆球蛋白抗原的單克隆抗體，研究大豆球蛋白和β-伴大豆球蛋白在動物機體內(nèi)的抗原反應(yīng)機理，找到大豆蛋白抗原反應(yīng)的細胞膜受體，從而找出阻斷過敏反應(yīng)的途徑。然后通過動物試驗找出可以阻斷大豆蛋白過敏反應(yīng)的物質(zhì)，從而開發(fā)出新的飼料添加劑，提高大豆的使用范圍與便利性。

4 大豆球蛋白與β-伴大豆球蛋白的作用

大豆球蛋白與β-伴大豆球蛋白是大豆中的兩種致敏因子，可以引起幼畜腹瀉與血漿抗原反應(yīng)。研究表明，大豆球蛋白與β-伴大豆球蛋白能降低血液中膽固醇含量。Ferreira等用大豆球蛋白與β-伴大豆球蛋白飼喂小鼠，飼喂25 d后與對照組對比，發(fā)現(xiàn)試驗組小鼠血漿中膽固醇與三酰甘油含量都有降低，而高密度脂蛋白含量有所升高，且試驗組與藥物組（非諾貝特，一種降血脂藥物）對比觀測數(shù)值差異不顯著（P＞0.05），說明大豆球蛋白與β-伴大豆球蛋白起到了與降血脂藥物（非諾貝特）同等的作用[18]。另外大豆球蛋白與β-伴大豆球蛋白能降低血液中血脂含量，這為利用大豆開發(fā)出人類保健食品提供了新思路。

5 小結(jié)

如何提高大豆的飼用價值和降低大豆中各種不利于畜禽生長發(fā)育的抗營養(yǎng)因子水平，是大多數(shù)動物營養(yǎng)學家所面臨的一道難題。在前人研究的基礎(chǔ)上，繼續(xù)研究大豆球蛋白和β-伴大豆球蛋白在動物體內(nèi)致敏反應(yīng)的機理和降低大豆抗原性的加工工藝還有待進一步研究，對大豆中各種抗營養(yǎng)因子的研究還需繼續(xù)進行。

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Research Progress of Glycinin andβ-Conglycinin

PENG Yizhu

（Hunan Jiuding Technology(Group)Co.,Ltd.,Changsha 460007,China）

Soybean is a high protein crop,is used as protein feed in production of livestock and poultry.But the anti-nutritional factors limit the use of soybean,while glycinin and β-conglycinin are major antigenic proteins in soybean.This article reviewed the structures,anti-nutritional effects and eliminating antigenicity of glycinin and β-conglycinin.

glycinin;β-conglycinin;research progress

S565.1

A

1001-0084（2014）12-0017-03

2014-11-14

彭易柱（1986-），男，湖北黃石人，碩士，主要從事產(chǎn)品研究與推廣的工作。