加工對(duì)食物過(guò)敏蛋白致敏性影響的研究進(jìn)展

黃忠民，孟利軍，3，艾志錄，索標(biāo)，鄧瑞廣，胡驍飛，石奇磊，3，王娜，3，，*

（1.河南農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)技術(shù)學(xué)院，河南鄭州450002；2.農(nóng)業(yè)農(nóng)村部大宗糧食加工重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河南鄭州450002；3.鄭州市營(yíng)養(yǎng)與健康食品重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河南鄭州450002；4.農(nóng)業(yè)農(nóng)村部動(dòng)物免疫學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河南鄭州450002）

食物過(guò)敏已成為世界關(guān)注的重大公共衛(wèi)生和食品安全問(wèn)題，近年來(lái)以驚人的速度增長(zhǎng)，食物過(guò)敏在成人中發(fā)病率接近5%，兒童可達(dá)8%，嚴(yán)重影響患者的生活[1]。食物過(guò)敏是對(duì)特定食物的超敏反應(yīng)，嚴(yán)重的危及生命，如急性蕁麻疹，血管性水腫，支氣管痙攣和過(guò)敏性休克等癥狀，也包括特應(yīng)性皮炎和過(guò)敏性胃腸道疾病。據(jù)報(bào)道，食物過(guò)敏100%可引起皮膚癥狀，25%的特質(zhì)兒童引起濕疹[2]。

目前國(guó)際上對(duì)食物過(guò)敏的管理為嚴(yán)格避免、營(yíng)養(yǎng)咨詢和不良反應(yīng)的緊急治療。雖然100多年來(lái)人們?cè)噲D尋求使患者脫敏的方法，但是仍然沒(méi)有適合的口服耐受療法和有效防治方法。為此，國(guó)際食品法典委員會(huì)和歐盟、美國(guó)、日本、澳大利亞等國(guó)都相繼頒發(fā)了食品過(guò)敏原標(biāo)簽管理法規(guī)，通過(guò)食物標(biāo)簽為消費(fèi)者避免過(guò)敏原提供關(guān)鍵信息[3]。我國(guó)也制定了相應(yīng)的過(guò)敏原標(biāo)識(shí)法規(guī)。

現(xiàn)代食品工業(yè)的重要任務(wù)就是為消費(fèi)者提供安全食品，通過(guò)選擇合適的食品加工方式控制食物過(guò)敏原，在不改變食物營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的條件下，獲得脫敏性食物，滿足食物易敏人群的正常飲食需求[4]，逐漸成為食物脫敏研究的熱點(diǎn)。

1 熱加工對(duì)食物過(guò)敏蛋白的影響

熱處理作為常用的食品加工技術(shù)，包括蒸、煮、烘、焙、煎、炸、微波加熱、巴氏滅菌和高溫高壓等。熱加工會(huì)導(dǎo)致食物蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)變化，包括蛋白質(zhì)分子的一級(jí)結(jié)構(gòu)展開、二級(jí)和三級(jí)結(jié)構(gòu)的喪失、分子內(nèi)和/或分子間共價(jià)和非共價(jià)相互作用的形成等，這些改變可導(dǎo)致食物致敏蛋白構(gòu)象表位的暴露、掩蓋或破壞，從而影響其致敏性。

1.1 傳統(tǒng)熱加工對(duì)過(guò)敏蛋白致敏性的影響

自古以來(lái)，傳統(tǒng)熱加工蒸、煮、烘、焙、煎、炸與人類的一日三餐密不可分。在食品過(guò)敏領(lǐng)域，Nicoleta等[5]在25℃～100℃溫度范圍內(nèi)處理谷蛋白，發(fā)現(xiàn)熱變性使蛋白質(zhì)暴露出不同的官能團(tuán)，其抗原特性降低64%，選擇合適的參數(shù)有使其抗原潛力最小化的可能，而且其線性表位的暴露和構(gòu)象表位的位置隨溫度而變化；Carmen 等[6]利用 IgE-ELISA、IgE-western blot并結(jié)合皮膚點(diǎn)刺試驗(yàn)（skin prick test，SPT）、介質(zhì)釋放試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)濕熱（水煮60 min、高溫高壓）處理能減弱腰果和開心果的IgE結(jié)合性；Abramovitch等[7]通過(guò)酶聯(lián)免疫吸附（enzyme-linked immunosorbent assay，ELISA）評(píng)估生和熟黑虎蝦，香蕉蝦，泥蟹和藍(lán)游蟹提取物的IgE反應(yīng)性，發(fā)現(xiàn)煮熟甲殼類提取物IgE反應(yīng)性顯著增加，但是他們進(jìn)一步研究熱處理對(duì)甲殼類提取物細(xì)胞免疫反應(yīng)的影響，發(fā)現(xiàn)蒸煮實(shí)質(zhì)上不會(huì)改變甲殼類提取物總體T細(xì)胞增殖或細(xì)胞因子反應(yīng)性，反而會(huì)減少Tregs的誘導(dǎo)，與IgE反應(yīng)性并不一致。因此在確定加工方法對(duì)過(guò)敏蛋白致敏潛力的影響時(shí)需要進(jìn)行全方位的評(píng)估。

1.2 微波加熱對(duì)過(guò)敏蛋白致敏性的影響

微波加熱同時(shí)具有熱處理和非熱處理效果，其熱效果近似于干熱處理，非熱處理效果主要是微波輻射效果。有研究發(fā)現(xiàn)微波聯(lián)合酶處理適宜于生成低致敏的肽：如Ketnawa等[8]發(fā)現(xiàn)微波處理魚蛋白水解產(chǎn)物的抗氧化活性更好，其致敏潛力也顯著降低，90℃下微波預(yù)處理5 min，堿性蛋白酶酶解2 min～10 min，能產(chǎn)生抗氧化活性更高，致敏活性最低的魚肽；同時(shí)也有研究發(fā)現(xiàn)微波加熱食品不能用于消除小麥醇溶蛋白的過(guò)敏性：如Leszczynska等[9]用微波處理純麥醇溶蛋白和小麥粉，發(fā)現(xiàn)麥醇溶蛋白的免疫反應(yīng)性增加。然而小麥作為人類主要糧食作物，面制品加工呈現(xiàn)多樣化，微波能否用于面制品熟化和復(fù)熱，還需要更多的研究驗(yàn)證。

1.3 高溫高壓對(duì)過(guò)敏蛋白致敏性的影響

高溫高壓可抑制微生物、延長(zhǎng)食品貨架期，是現(xiàn)代食品加工中重要的工序之一。在食物致敏蛋白研究領(lǐng)域，高溫高壓會(huì)降低食物過(guò)敏原致敏性。Leszczynska等[9]發(fā)現(xiàn)高溫高壓可降低面粉中麥醇溶蛋白的抗原性；Beatriz等[10]通過(guò)IgE免疫印跡和皮膚點(diǎn)刺試驗(yàn)評(píng)估花生過(guò)敏臨床患者對(duì)未加工和熱加工的花生提取物的免疫反應(yīng)性，體外和體內(nèi)試驗(yàn)均表明，烤制花生蛋白的IgE免疫反應(yīng)性在高溫高壓極端條件下顯著降低；李穎超等[11]發(fā)現(xiàn)高溫高壓處理后Ara h1誘發(fā)食物過(guò)敏反應(yīng)的能力顯著降低；Elena等[12]發(fā)現(xiàn)高溫高壓處理后榛子粉體外致敏性降低。

2 非熱加工對(duì)過(guò)敏原的影響

食品非熱加工技術(shù)主要指在生產(chǎn)過(guò)程中通過(guò)非傳統(tǒng)加熱的方法來(lái)主要進(jìn)行殺菌與鈍酶的技術(shù)，其包括超高壓、脈沖電場(chǎng)、超聲波、高密度二氧化碳、電離輻射、脈沖磁場(chǎng)、輻照等技術(shù)。傳統(tǒng)的熱加工技術(shù)由于溫度升高，會(huì)導(dǎo)致食品失去了固有營(yíng)養(yǎng)成分、質(zhì)構(gòu)、色澤和新鮮度。非熱加工技術(shù)具有殺菌溫度低，能很好地保持食品固有營(yíng)養(yǎng)成分、質(zhì)構(gòu)、色澤和新鮮度等特點(diǎn)受到行業(yè)人士關(guān)注，并日趨走向成熟和商業(yè)化。

2.1 超高靜壓處理對(duì)過(guò)敏蛋白致敏性的影響

超高靜壓（high hydrostatic pressure，HHP）在現(xiàn)代食品工業(yè)中應(yīng)用越來(lái)越廣泛。超高靜壓處理對(duì)過(guò)敏蛋白致敏性的影響在食品安全研究領(lǐng)域已然開展。Zhou等[13]發(fā)現(xiàn)HHP處理可顯著降低銀杏種子蛋白（ginkgo seed protein，GSP）的致敏性，GSP 分解成 4 kDa～30 kDa的小分子量蛋白，其二級(jí)結(jié)構(gòu)中α-螺旋和β-折疊被大量破壞，變成無(wú)規(guī)則卷曲，并顯著改善了其熱穩(wěn)定性和乳化性能；朱業(yè)培等[14]用超高靜壓協(xié)同溫度處理牛血清白蛋白過(guò)敏原Bos d 6，發(fā)現(xiàn)其抗原性降低與α-螺旋含量呈明顯的正相關(guān)。

有研究發(fā)現(xiàn)HHP導(dǎo)致蛋白質(zhì)三級(jí)結(jié)構(gòu)改變從而影響致敏性，如 Meng等[15]用 100 MPa～500 MPa HHP處理牛乳β-Lg，發(fā)現(xiàn)其IgG結(jié)合力隨壓力增加而增加，其IgE結(jié)合力卻是200 MPa時(shí)最低（下降15.2%），400 MPa時(shí)最高（增加10.8%），深入研究發(fā)現(xiàn)超高靜壓處理后β-Lg的三級(jí)結(jié)構(gòu)發(fā)生了顯著變化，而一級(jí)和二級(jí)結(jié)構(gòu)保持穩(wěn)定。

HHP聯(lián)合熱處理對(duì)過(guò)敏原致敏性的影響也逐步被證實(shí)。Yang等[16]發(fā)現(xiàn) HHP（650 MPa）聯(lián)合熱處理（100℃、15 min）能夠有效地降低核桃過(guò)敏原（walnut allergen，WA）的IgE結(jié)合力，最高降低86.37%，同時(shí)喂食經(jīng)處理（650 MPa，100℃，15 min）的核桃過(guò)敏原，小鼠過(guò)敏反應(yīng)的臨床癥狀顯著減輕；Long等[17-18]用HHP聯(lián)合熱處理花生（600 MPa，55℃、10 min）和蝦原肌球蛋白（500 MPa，55℃、10 min），發(fā)現(xiàn)其 IgE 結(jié)合力均顯著降低（分別降低65%、73.59%），喂食后對(duì)應(yīng)的BALB/c過(guò)敏小鼠幾乎都沒(méi)有變應(yīng)原性；Lozano-Ojalvo等[19]發(fā)現(xiàn)經(jīng) HHP（400 MPa，37 ℃、30 min）處理的乳清蛋白（whey proteins，WP）酶促水解產(chǎn)物在WP致敏的BALB/c小鼠中不誘導(dǎo)致敏，也不引起全身性過(guò)敏反應(yīng)，對(duì)脾細(xì)胞也表現(xiàn)出免疫調(diào)節(jié)性。

2.2 輻照加工對(duì)過(guò)敏蛋白致敏性的影響

食品輻射作為一種電離輻射技術(shù)，破壞生物體DNA結(jié)構(gòu)達(dá)到滅菌效果，同時(shí)也能造成植物胚芽停止生長(zhǎng)分化。輻照技術(shù)對(duì)食品過(guò)敏蛋白的影響已引起學(xué)者關(guān)注。

研究對(duì)象不同，輻照對(duì)食物變應(yīng)原性的影響也不相同。Joanna等[20]發(fā)現(xiàn)γ輻照能增加麥醇溶蛋白樣品的變應(yīng)原性，其免疫應(yīng)答與所施劑量之間呈線性關(guān)系，輻照小麥面粉中提取的醇溶蛋白的免疫反應(yīng)性高于相同劑量輻照純麥醇溶蛋白的免疫反應(yīng)性，安全劑量控制在10 kGy內(nèi)。輻照殺菌能否應(yīng)用于小麥加工、面制品加工，還需深入研究。Moriyama等[21]發(fā)現(xiàn)高達(dá)30 kGy的γ輻照不影響貯存干大豆主要致敏蛋白的水平和反應(yīng)性。Liu等[22]首次在冷凍階段評(píng)估電子束（electron beam，EB）照射對(duì)蝦原肌球蛋白（tropomyosin，TM）IgE結(jié)合能力的影響，3 kGy劑量照射后，蝦提取物和TM的IgE特異結(jié)合力增加了10%，10 kGy時(shí)下降了 20%。Meng等[23]用不同劑量（0、1、3、5、7、10 kGy）γ-射線輻照處理α-La，其二級(jí)和三級(jí)結(jié)構(gòu)發(fā)生了明顯變化，引起大量蛋白質(zhì)變性和聚集，顯著降低α-La與IgG和IgE結(jié)合力、嗜堿性粒細(xì)胞的脫粒能力。Luo等[24]用 1、3、5、10 kGy γ-照射 Ara h6 及花生蛋白質(zhì)提取物（whole peanut protein extract，WPPE），發(fā)現(xiàn)輻照可引起Ara h 6的二級(jí)和三級(jí)結(jié)構(gòu)顯著變化；增加照射劑量時(shí)，Ara h6和WPPE的抗原性均降低；進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，Ara h6的IgG結(jié)合力與其α螺旋的減少呈良好的相關(guān)性，輻照可作為降低或消除花生變應(yīng)原性的有效方法。

2.3 超聲波加工對(duì)過(guò)敏蛋白致敏性的影響

超聲波是近年來(lái)在食品工業(yè)中應(yīng)用的一種綠色無(wú)損技術(shù)。其在食品技術(shù)的各個(gè)領(lǐng)域中得到應(yīng)用，如結(jié)晶、冷凍、漂白、脫氣、提取、干燥、過(guò)濾、乳化、殺菌等方面。

涂宗財(cái)?shù)萚25]發(fā)現(xiàn)超聲波處理牛乳β-Lg其抗原性呈先升高后降低的趨勢(shì)，但對(duì)β-Lg致敏性影響不大；他們進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)超聲波聯(lián)合美拉德反應(yīng)處理牛乳β-Lg，其IgG和IgE結(jié)合能力均顯著降低[26]。因此，超聲聯(lián)合其他處理，可作為乳品加工的安全工序，有望開發(fā)低致敏性牛乳。

超聲處理不同食品對(duì)其致敏潛力影響不同。Yang等[27]用高強(qiáng)度超聲處理卵清蛋白（ovalbumin，OVA），發(fā)現(xiàn)會(huì)增加OVA的潛在致敏性；鄧涵等[28]在40 kHz、300 W超聲處理大豆7S蛋白，其消化產(chǎn)物的IgE結(jié)合能力總體上呈先升高后降低趨勢(shì)，80 min時(shí)，其消化產(chǎn)物IgE結(jié)合能力最低。馬濤等[29]處理三文魚過(guò)敏原Sals 1蛋白，發(fā)現(xiàn)其抗原性降低但不能完全被消除。超聲聯(lián)合其他處理也可以降低其致敏性，如Li等[30]發(fā)現(xiàn)超聲波結(jié)合酶處理的烤花生仁，幾乎完全除去了Ara h 1和Ara h 2，并顯著降低花生提取物的IgE結(jié)合。不同的食物應(yīng)恰當(dāng)?shù)倪x擇超聲處理，同時(shí)通過(guò)超聲聯(lián)合其他處理來(lái)降低食品致敏性也是較好的一種方式，但還需要更多的研究探索。

2.4 脈沖處理對(duì)過(guò)敏蛋白致敏性的影響

脈沖技術(shù)利用瞬時(shí)激發(fā)的高強(qiáng)度脈沖光能殺滅各類微生物，其光熱作用、聚合作用以及催化效應(yīng)能使蛋白質(zhì)聚合，改變結(jié)構(gòu)，從而影響其致敏性。

Li等[31]發(fā)現(xiàn)脈沖紫外光（pulsed ultraviolet light，PUV）處理粗制杏仁蛋白質(zhì)提取物，其與IgE結(jié)合水平降低，且PUV比HHP更有效。Yang等[32]利用PUV處理花生提取物和花生醬漿液中，除了降低Ara h 1和Ara h 3的致敏性外，第一次揭示了PUV也能夠有效降低Ara h 2的IgE結(jié)合力，其致敏性降低率與PUV燈距呈負(fù)相關(guān)、與處理時(shí)間正相關(guān)。Shriver等[33]發(fā)現(xiàn)煮沸可引起蝦原肌球蛋白過(guò)敏原反應(yīng)性增加，而PUV處理可降低蝦提取物與IgE的結(jié)合力。涂宗財(cái)?shù)萚34]研究高壓脈沖電場(chǎng)PEF處理β-Lg，隨著處理時(shí)間的延長(zhǎng)，其空間結(jié)構(gòu)先展開后折疊，抗原性先增大后降低。總的來(lái)說(shuō)，脈沖技術(shù)對(duì)過(guò)敏蛋白致敏性方面的研究還很匱乏，需要拓展。

2.5 酶法改性對(duì)過(guò)敏蛋白致敏性的影響

食物過(guò)敏原的一個(gè)共同特征是它們對(duì)胃腸道消化的抵抗力，蛋白水解酶已經(jīng)廣泛用于降低各類過(guò)敏原（牛奶、花生、大豆、小麥、堅(jiān)果、蝦等）的致敏性，通過(guò)水解大分子蛋白質(zhì)，破壞過(guò)敏蛋白的空間表位和線性表位，使得致敏性降低。Li等[35]發(fā)現(xiàn)用堿性蛋白酶和木瓜蛋白酶連續(xù)處理幾乎完全去除麥醇溶蛋白，是制備低致敏性小麥產(chǎn)品的很有前景的方法。

酶解聯(lián)合其他加工能顯著提高作用效率。白小娟等[36]發(fā)現(xiàn)風(fēng)味蛋白酶消除大豆蛋白致敏原活性時(shí)，超高壓處理具有協(xié)同促進(jìn)作用。Yu等[37]發(fā)現(xiàn)超聲輔助堿性蛋白酶處理花生仁致敏蛋白（Ara h 1和Ara h 2）時(shí)，其體外IgE結(jié)合力最低；并在人皮膚點(diǎn)刺試驗(yàn)中引起的過(guò)敏反應(yīng)最小。Carmen等[38]發(fā)現(xiàn)與酶處理相結(jié)合的熱處理（煮沸和高溫高壓）可以顯著降低IgE與腰果和開心果的過(guò)敏蛋白結(jié)合。

進(jìn)一步研究利用小鼠模型驗(yàn)證酶解對(duì)過(guò)敏原致敏性的影響。宋偉等[39]利用小鼠動(dòng)物模型評(píng)價(jià)胰蛋白酶對(duì)牛乳β-lg的致敏性影響，體內(nèi)和體外實(shí)驗(yàn)均發(fā)現(xiàn)胰蛋白酶破壞牛乳β-lg的三維空間結(jié)構(gòu)，消除其表面的抗原表位，使致敏性降低。Papk等[40]利用N-乙酰葡糖苷酶處理卵白蛋白（N-acetylglucosaminidase-treated OVA，N-OVA）降低了OVA致敏BALB/c小鼠血清中IgE水平和組胺釋放，可能被用作針對(duì)OVA過(guò)敏原的免疫治療劑。

2.6 發(fā)酵處理對(duì)過(guò)敏蛋白致敏性的影響

微生物發(fā)酵是最古老的食品處理手段，食品經(jīng)微生物發(fā)酵處理后其中的蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)化為小分子多肽及氨基酸，從而改變食品的致敏性[41]。

發(fā)酵對(duì)過(guò)敏原致敏性的影響在花生、小麥、牛乳、蝦等都有研究。王金水等[42]研究發(fā)現(xiàn)枯草芽孢桿菌發(fā)酵顯著降低了冷榨花生蛋白粉中過(guò)敏原Ara h1和Ara h2的含量。李璽等[43]發(fā)現(xiàn)酵母菌發(fā)酵初期使其致敏性增強(qiáng)；后期在酶的分解以及酒精的溶解作用下，面筋結(jié)構(gòu)被破壞，小麥致敏性降低。許倩等[44]發(fā)現(xiàn)濃縮乳蛋白復(fù)原乳在副干乳酪桿菌H9發(fā)酵過(guò)程中，α-LA、β-LG、α-CN、β-CN抗原性和致敏性大致都隨時(shí)間呈降低趨勢(shì)。

進(jìn)一步研究利用小鼠模型驗(yàn)證發(fā)酵脫敏效果。程友飛等[45]研究發(fā)現(xiàn)發(fā)酵處理可降低豆粕致敏性，進(jìn)一步建立小鼠模型發(fā)現(xiàn)，發(fā)酵豆粕組小鼠血清中的特異性IgE抗體和mMCP-1水平都低于未發(fā)酵豆粕組。彭吉祥等[46]發(fā)現(xiàn)雙歧桿菌13.085和雷帕霉素能有效緩解蝦原肌球蛋白小鼠過(guò)敏癥狀，其作用可能是通過(guò)mTOR信號(hào)通路平衡Treg/Th17細(xì)胞亞群數(shù)量，促進(jìn)Treg型細(xì)胞因子表達(dá)而抑制Th17型細(xì)胞因子分泌。李艾黎等[47]發(fā)現(xiàn)發(fā)酵乳桿菌干預(yù)可改善小鼠的β-LG過(guò)敏癥狀，其作用可能與促進(jìn)Thl占優(yōu)勢(shì)的Thl/Th2細(xì)胞平衡，阻斷IgE分泌及平衡T淋巴細(xì)胞亞群數(shù)量相關(guān)。

3 結(jié)論與展望

本文綜述了不同加工處理對(duì)食品過(guò)敏原致敏性的影響，加工能夠改變蛋白結(jié)構(gòu)，使抗原表位發(fā)生變化，從而影響不同食物過(guò)敏原的致敏性。不同加工方法對(duì)不同過(guò)敏蛋白過(guò)敏性影響不同，其作用機(jī)制也不相同。食品安全領(lǐng)域的研究者逐漸開始重視對(duì)過(guò)敏原二級(jí)結(jié)構(gòu)、三級(jí)結(jié)構(gòu)、基團(tuán)微環(huán)境等結(jié)構(gòu)方面的研究，努力探索其致敏機(jī)制。加工雖不能完全消除過(guò)敏原的致敏潛力，但只要選擇適合的加工方法和參數(shù)，依然有望在工業(yè)層面上，從食品加工處理入手，開發(fā)出個(gè)體耐受的脫敏食品，供過(guò)敏特殊人群放心食用。

同時(shí)，該研究領(lǐng)域也逐漸認(rèn)識(shí)到在確定加工對(duì)過(guò)敏蛋白致敏潛力的影響時(shí)，還需要進(jìn)行其他全方位的評(píng)估，因此未來(lái)的研究方向?qū)?huì)越來(lái)越重視體外實(shí)驗(yàn)結(jié)合體內(nèi)實(shí)驗(yàn)，建立小鼠模型、口服激發(fā)、皮膚點(diǎn)刺試驗(yàn)和分析細(xì)胞因子等加以驗(yàn)證，并結(jié)合臨床變化，這就需要更多的學(xué)科交叉合作和努力，才能為滿足消費(fèi)者對(duì)食品安全的迫切需求。