乳酸菌發(fā)酵降低牛乳蛋白過敏性的研究進(jìn)展

張微，滿朝新，王輝，林官根，姜毓君

（1.東北農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院，乳品科學(xué)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，哈爾濱150030；2.國(guó)家乳業(yè)工程技術(shù)研究中心，哈爾濱150028）

乳酸菌發(fā)酵降低牛乳蛋白過敏性的研究進(jìn)展

張微1,2，滿朝新1,2，王輝1，林官根1，姜毓君1,2

（1.東北農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院，乳品科學(xué)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，哈爾濱150030；2.國(guó)家乳業(yè)工程技術(shù)研究中心，哈爾濱150028）

綜述了乳酸菌發(fā)酵降低牛乳蛋白過敏性及其抗過敏作用機(jī)制的研究進(jìn)展，并展望了乳酸菌在抗過敏方面的應(yīng)用前景。

乳酸菌；過敏癥；牛乳蛋白；機(jī)制

0 引言

牛乳蛋白過敏(cow milk pro tein allergy，CMPA）是新生兒和嬰兒中最普遍的一類過敏，西方國(guó)家的發(fā)病率為1.5%～7%[1]。牛乳過敏可引起鼻炎、濕疹、腹瀉、胃腸出血等疾病，嚴(yán)重影響嬰幼兒的健康成長(zhǎng)[2]。如何通過蛋白質(zhì)改性技術(shù)降低牛乳蛋白的過敏性已成為現(xiàn)代乳制品生產(chǎn)中急待解決的問題。

近年來，許多研究學(xué)者希望能借助乳酸菌來有效減緩過敏反應(yīng)，治療食物過敏癥[3-5]。在降低食物過敏原，預(yù)防和治療由于食物過敏引起的過敏性疾病中，乳酸菌的應(yīng)用已經(jīng)日益受到關(guān)注，但就目前國(guó)內(nèi)外的研究來看，乳酸菌的抗過敏作用差別較大，免疫調(diào)節(jié)機(jī)制尚未十分清楚，特別是對(duì)降低致敏蛋白過敏性的效果如何，對(duì)過敏反應(yīng)的調(diào)節(jié)是否具有種屬特異性，這些問題尚沒有明確的結(jié)論。鑒于此，本文綜述了乳酸菌降低牛乳蛋白過敏性的研究進(jìn)展，期望為抗過敏乳酸菌發(fā)酵食品的進(jìn)一步研究與開發(fā)提供思路。

1 乳酸菌與過敏性疾病的關(guān)系

臨床研究表明，患過敏癥的病人多伴有腸道菌群失衡，特別是乳酸菌的減少。乳酸菌作為腸道微生態(tài)的平衡者和腸黏膜免疫系統(tǒng)調(diào)節(jié)者，已有不少研究證實(shí)乳酸菌對(duì)預(yù)防和治療食物過敏有一定的作用。王挺[6]研究結(jié)果顯示，與健康兒童比較，食物過敏患兒腸道雙歧桿菌、乳酸菌顯著下降，腸桿菌顯著升高，糞便sIgA含量顯著下降，兒童腸道菌群失調(diào)是引起過敏性疾病的主要原因之一。乳酸菌作為腸道微生態(tài)的共生菌，可通過改善宿主腸道菌群比例，增強(qiáng)腸道屏障功能以及減少炎癥介質(zhì)釋放等多方面預(yù)防和治療食物過敏[7]。

目前的研究表明，機(jī)體免疫調(diào)節(jié)系統(tǒng)的失衡是引起過敏性疾病的最主要原因。與健康個(gè)體相比，食物過敏者除了體內(nèi)特異性IgE水平顯著升高以外，還存在Th1/Th2型免疫反應(yīng)失衡，Th2型反應(yīng)分泌（分泌IL-4，IL-5，IL-3等細(xì)胞因子）過強(qiáng)而Th1型反應(yīng)（分泌IFN-γ，IL-12，IL-18等細(xì)胞因子）受抑制[8]。近年來國(guó)內(nèi)外許多研究證實(shí)乳酸菌可通過糾正Th1/Th2失衡來減輕過敏反應(yīng)，且具有種(株)特異性，如李艾黎等和Li等[9-10]分別指出嗜酸乳桿菌和唾液乳桿菌能有效刺激致敏小鼠的細(xì)胞產(chǎn)生IL-12和IFN-γ，降低IL-4水平，促進(jìn)Th1型免疫應(yīng)答，抑制Th2細(xì)胞的活性，進(jìn)而降低IgE的產(chǎn)生，緩解過敏反應(yīng)。馬冬雪等[11]研究表明，乳桿菌可提高牛乳β-乳球蛋白致敏小鼠脾淋巴細(xì)胞的IFN-γ/IL-4比值，進(jìn)而糾正Th2占優(yōu)勢(shì)的Th1/Th2失衡，下調(diào)抗體分泌量，且具有菌株特異性[4]。此外，蘇志偉等通過試驗(yàn)研究和臨床實(shí)證證明，經(jīng)熱殺死的3種乳酸菌在小鼠脾臟細(xì)胞增生以及影響細(xì)胞因子方面依然具有作用。

Kallio maki等在臨床雙盲和隨機(jī)安慰劑對(duì)照試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，至少有一級(jí)親屬或其配偶患過敏性濕疹、過敏性關(guān)節(jié)炎、哮喘等疾病的孕婦服用乳酸菌(LGG)，其子女從出生后至6月齡也給予LGG，到2歲時(shí)給予益生菌組發(fā)生特異性濕疹率較給安慰劑組下降了一半，表明乳酸菌LGG能夠有效預(yù)防早期高危兒童過敏性疾病[5]。Maja maa等[12]給乳母服用LGG后發(fā)現(xiàn)濕疹患兒大便α1-抗胰蛋白酶、TN F-α均明顯下降，外周血IL-4下降，IFN-γ上升，提示Th2亢進(jìn)現(xiàn)象得到糾正，腸炎癥緩解。Isdau ri等[13]對(duì)患有過敏性皮炎的兒童給予鼠李糖乳桿菌治療后發(fā)現(xiàn)，患兒胃腸炎癥和特應(yīng)性皮炎的臨床癥狀明顯改。

2 乳酸菌發(fā)酵降低牛乳蛋白過敏性的研究

乳酸發(fā)酵是一種降低牛乳過敏性較好的方法。臨床實(shí)例表明，日常膳食中食用發(fā)酵乳制品可防止過敏，并且減輕過敏癥狀。有很多研究指出，乳酸菌會(huì)在發(fā)酵過程中降解食物中的部分過敏原來降低其致敏性。Jedrychow ski等[14]對(duì)滅菌乳采用嗜溫和嗜熱乳酸菌發(fā)酵，凝乳后測(cè)定上清液中乳清蛋白的抗原性，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，發(fā)酵后α-LA和β-LG的抗原性比生牛乳降低了99%以上，其β-LG和α-LA的過敏原性并沒有完全除去，只是減弱了。Pescu ma等[15]研究證明德氏乳桿菌保加利亞亞種CR L656能夠水解β-LG的3種主要抗原表位(V 41-K 60，Y 102-R 124，L149-I162)，并且降低過敏患者體內(nèi)由IgE介導(dǎo)的過敏反應(yīng)。Kle?ber等[16]篩選乳酸菌以降低脫脂牛乳和甜乳清的抗原反應(yīng)，通過ELISA反應(yīng)量化β-LG的抗原活性，結(jié)果表明，發(fā)酵脫脂乳和發(fā)酵甜乳清中的β-LG的抗原性分別降低了90%和70%，但不能消除其抗原性，乳桿菌與嗜熱鏈球菌以1∶1比例復(fù)合發(fā)酵對(duì)降低β-LG的抗原性具有協(xié)同效果。牛乳經(jīng)90～95℃熱處理10～15 min后，β-LG與酪蛋白微粒結(jié)合，再經(jīng)嗜溫和嗜熱乳酸菌或混合菌種37℃發(fā)酵，酸乳抗原性比鮮乳降低了99%以上，故熱處理和乳酸菌發(fā)酵相結(jié)合，降低牛乳蛋白抗原性的能力更強(qiáng)[17]。

近年國(guó)內(nèi)也有采用乳酸菌發(fā)酵降低乳蛋白過敏性的研究，郭鸰等[18]采用瑞士乳桿菌作為發(fā)酵菌株，生產(chǎn)低致敏乳源蛋白基料，研究發(fā)現(xiàn)，發(fā)酵乳中α-乳白蛋白，β-乳球蛋白，αs-酪蛋白，β-酪蛋白和牛血清白蛋白的抗原降解率分別為31.8%，20.54%，4.08%，18.67%和25.47%。Shi[19]研究了干酪乳桿菌發(fā)酵對(duì)α-LA，β-LG，α-CN和β-CN抗原性的影響，結(jié)果表明，發(fā)酵有效降低了牛乳蛋白抗原性和致敏性，發(fā)酵乳中4種蛋白質(zhì)的抗原性和IgE結(jié)合能力相對(duì)原料減少了15%～90%。陳帥等[20]篩選出了一株降β-乳球蛋白抗原性的干酪乳桿菌W PC09，研究表明，在脫脂乳中β-乳球蛋白抗原性降低率達(dá)到92.0%。張穎等[21]選擇8株乳酸菌對(duì)脫脂乳進(jìn)行發(fā)酵，通過間接競(jìng)爭(zhēng)ELISA法測(cè)定了不同菌種、發(fā)酵時(shí)間、冷藏時(shí)間下發(fā)酵乳中β-乳球蛋白和α-乳白蛋白的殘留抗原性。結(jié)果表明，經(jīng)不同乳酸菌發(fā)酵12h后，發(fā)酵乳中β-乳球蛋白和α-乳白蛋白的抗原性均出現(xiàn)不同程度的下降，且菌株間差異顯著，復(fù)合菌株發(fā)酵對(duì)降低抗原性具有協(xié)同效果。

綜上所述，發(fā)酵對(duì)牛乳蛋白抗原性的影響是一個(gè)非常復(fù)雜的問題，發(fā)酵過程中牛乳蛋白抗原性的變化規(guī)律還不清楚，有待進(jìn)一步研究。

3 乳酸菌抗過敏作用機(jī)制的研究

目前對(duì)于乳酸菌抗過敏機(jī)制的研究主要集中于乳酸菌對(duì)機(jī)體內(nèi)Th1和Th2細(xì)胞因子生成的影響作用，主要包括IL-2，IFN-γ，IFN-α，TN F-α，IL-4，IL-6，IL10-和IL-12等；也有一些關(guān)于特異性抗體對(duì)過敏性疾病的影響[22,23]。目前，對(duì)于乳酸菌精確的抗過敏作用機(jī)制還尚未十分清楚，但認(rèn)為大體上是從兩方面進(jìn)行調(diào)節(jié)，即對(duì)體液免疫的調(diào)節(jié)和對(duì)細(xì)胞免疫的調(diào)節(jié)。

3.1 乳酸菌對(duì)體液免疫的調(diào)節(jié)

已經(jīng)證實(shí)益生乳酸菌具有激活淋巴細(xì)胞、刺激抗體產(chǎn)生與獲得性免疫相關(guān)的功能。體液免疫是以特異性抗體起主要作用的免疫應(yīng)答反應(yīng)。隨著病原體的類型、進(jìn)入機(jī)體的途徑以及免疫應(yīng)答過程的不同，機(jī)體免疫系統(tǒng)可以合成、分泌五類免疫球蛋白抗體：IgG；IgA；IgM；IgE和IgD；而這些抗體可以識(shí)別并特異性結(jié)合抗原、介導(dǎo)免疫細(xì)胞活性、增強(qiáng)吞噬細(xì)胞的吞噬功能[24]。

分泌型免疫球蛋白sIgA是機(jī)體粘膜局部抗感染免疫的主要抗體，主要分布在唾液、淚液、腸胃液、乳汁以及呼吸道分泌液中，作為腸粘膜上的主要免疫球蛋白，它是腸道黏膜上的第一道防線，對(duì)各種內(nèi)源共生菌及外源入侵的病原體都有抵抗作用。雙歧桿菌能夠刺激機(jī)體產(chǎn)生sIgA的細(xì)胞增殖，從而使得sIgA水平上升。給嬰兒攝入6周雙歧桿菌Bb12后，可刺激嬰兒體內(nèi)產(chǎn)生較高水平的sIgA，對(duì)增強(qiáng)免疫細(xì)胞活性和免疫球蛋白水平發(fā)揮巨大作用[25]。通過飼喂小鼠益生菌（嗜酸乳桿菌和乳雙歧桿菌），然后對(duì)小鼠免疫器官的重量、脾淋巴細(xì)胞的轉(zhuǎn)化、脾細(xì)胞抗體的生成、腸黏膜sIgA含量等的測(cè)定發(fā)現(xiàn)，攝入一定劑量的益生菌，可增強(qiáng)小鼠特異性及非特異性免疫功能[26]。

IgG占血清中抗體總量的75%以上，是血清和細(xì)胞外液中最主要的抗體成分。通過飼喂小鼠低、中、高劑量的乳酸菌后發(fā)現(xiàn)，一定劑量的乳酸菌能增加機(jī)體IgG和SIgA的分泌，提高機(jī)體的免疫力[27]。瑞士乳桿菌活菌液及其發(fā)酵乳清能夠顯著提高巨噬細(xì)胞的吞噬功能，顯著地激活B淋巴細(xì)胞活性，同時(shí)瑞士乳桿菌發(fā)酵乳清還可以顯著增加血清中IgG的含量，結(jié)論表明瑞士乳桿菌活菌液及其發(fā)酵乳清對(duì)特異性細(xì)胞免疫功能和體液免疫功能以及非特異性免疫功能均有明顯的促進(jìn)作用，能夠增強(qiáng)小鼠免疫功能[28]。飼喂雛鴨異源乳酸菌后，血清中IgG、IgM、IgA三種免疫球蛋白的含量均較對(duì)照組不同程度地增加，說明應(yīng)用異源乳酸菌能使雛鴨免疫功能增強(qiáng)[29]。

IgE是引起Ⅰ型超敏反應(yīng)的主要抗體，主要由呼吸道和消化道黏膜固有層淋巴組織中的B細(xì)胞合成，分布于這些部位的黏膜細(xì)胞、外分泌液和血液內(nèi)，為過敏反應(yīng)的介導(dǎo)因素。經(jīng)干酪乳桿菌發(fā)酵乳中4種主要蛋白質(zhì)的抗原性和IgE結(jié)合能力相對(duì)原料減少了15%～90%[19]。有研究證明德氏乳桿菌保加利亞亞種能夠水解β-LG的3種主要抗原表位，并且降低過敏患者體內(nèi)由IgE介導(dǎo)的過敏反應(yīng)[15]。

3.2 乳酸菌對(duì)細(xì)胞免疫的調(diào)節(jié)

機(jī)體接受外來抗原刺激后，產(chǎn)生一系列的免疫反應(yīng)，乳酸菌能干預(yù)調(diào)節(jié)細(xì)胞免疫。細(xì)胞免疫是通過激活巨噬細(xì)胞、B淋巴細(xì)胞和NK細(xì)胞，促進(jìn)白介素(IL)和干擾素(IFN)等細(xì)胞因子的產(chǎn)生來實(shí)現(xiàn)的。研究4種乳酸桿菌(干酪乳桿菌、鼠李糖乳桿菌、植物乳桿菌、羅伊氏乳桿菌)與兩株雙歧桿菌對(duì)免疫調(diào)節(jié)反應(yīng)的比較發(fā)現(xiàn)，它們都能夠增強(qiáng)淋巴細(xì)胞、T細(xì)胞、T細(xì)胞亞群以及NK細(xì)胞的比例，同時(shí)能不同程度的提高IL-1β、IL-6、IL-10、TN F-α等細(xì)胞因子的活性，乳酸桿菌傾向于調(diào)節(jié)輔助TH 1細(xì)胞因子，而雙歧桿菌則更傾向于產(chǎn)生更多的抗炎細(xì)胞因子[30]。

目前的許多研究證實(shí)，乳酸菌的抗過敏能力具有菌株特異性?？诜樗峋ㄈ樗崛榍蚓椭参锶闂U菌）誘導(dǎo)了小鼠脾細(xì)胞CD 4+調(diào)節(jié)性T細(xì)胞亞群的增殖，主要通過釋放IL-10下調(diào)Th1/Th2細(xì)胞因子水平，進(jìn)而抑制了塵螨致變應(yīng)性氣道炎癥[31]?？诜人崛闂U菌L-92能調(diào)控Th1和Th2型細(xì)胞因子的分泌，抑制血清中OVA特異性IgE水平[32]。類似的研究發(fā)現(xiàn)，嗜酸乳桿菌L-92可通過樹突細(xì)胞介導(dǎo)型凋亡使CD 4+T細(xì)胞反應(yīng)變?nèi)?，?duì)由CD 4+T細(xì)胞過度反應(yīng)而導(dǎo)致過敏的患者有一定功效[33]。雙歧桿菌可以改善極低出生體重兒的消化道癥狀，促進(jìn)極低出生體重兒免疫功能的成熟和發(fā)展[34]。同樣，雙歧桿菌可以有效調(diào)節(jié)患有特異性反應(yīng)皮炎者體內(nèi)免疫細(xì)胞的活性，改善輔助T細(xì)胞、T細(xì)胞活性，從而減緩特異性反應(yīng)皮炎的癥狀[35]。李立等[36]通過小鼠試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，復(fù)合雙歧桿菌膠囊能明顯促進(jìn)小鼠碳廓清指數(shù)和腹腔巨噬細(xì)胞的吞噬能力，促進(jìn)小鼠的細(xì)胞免疫、體液免疫和單核-巨噬細(xì)胞功能和NK功能，即具有增強(qiáng)免疫力功能。

4 展望

綜上所述，對(duì)于利用乳酸菌發(fā)酵降低牛乳蛋白過敏性的改性技術(shù)，國(guó)內(nèi)外的相關(guān)研究報(bào)道還很少，對(duì)于乳酸菌抗過敏作用機(jī)制還沒有搞清楚。鑒于此，我們不妨考慮從篩菌工作著手，從自然界中篩選出能高效降低牛乳蛋白抗原性的乳酸菌株，將其運(yùn)用于牛乳蛋白的發(fā)酵改性技術(shù)上，必將對(duì)開發(fā)無過敏或低過敏的發(fā)酵乳制品具有一定的指導(dǎo)作用。我國(guó)具有豐富的乳酸菌資源，開展抗過敏乳酸菌的選育與相關(guān)低致敏原料的研制與開發(fā)，對(duì)過敏性人群的預(yù)防和治療具有重要意義。乳酸菌作為新一代抗過敏候選食品發(fā)酵劑，對(duì)機(jī)體免疫功能的增強(qiáng)有很大作用，乳酸菌在抗過敏預(yù)防或治療方面的應(yīng)用具有巨大的發(fā)展前景。

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Research develop ment on the influence of LAB fer mentation for antigenicity of milk p rotein

ZHANGW ei1,2,MAN Chaoxin1,2,WANG Hui1,LIN Guangen1,JIANG Yunjun1,2
(1 Key Lab o f Dairy Science，Ministry o f Education，Co llege of Food Science and Engineering，N o rtheast Agricultural U niversity，Harbin 150030，China;2.N ational R esearch Center o f Dairy Engineering and Techno logy，Harbin 150028，China)

This review discusses the research developmentof LAB fermentation productsin reducing the sensitization of milk protein and en?hancing itsanti-allergic effects,meanwhile,agood application prospect in aspectsofantianaphylaxisisalso proposed.

Lactic acid bacteria;allergy;milk protein;mechanism

TS252.1

B

1001-2230（2017）01-0021-04

2016-08-26

黑龍江省杰出青年科學(xué)基金（JC201415）；黑龍江省科研機(jī)構(gòu)創(chuàng)新能力提升專項(xiàng)計(jì)劃項(xiàng)目（YC13D005）；東北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)科團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目。

張微(1979-)，女，副研究員，研究方向?yàn)槭称房茖W(xué)。

姜毓君