動物性水產(chǎn)品過敏原及其消減技術(shù)研究進展

李曉晨，盧 瑛，2，3，李曉暉，2，3*

（1 上海海洋大學(xué)食品學(xué)院 上海 201306 2 上海水產(chǎn)品及加工及貯藏工程技術(shù)研究中心 上海 201306 3 農(nóng)業(yè)部水產(chǎn)品貯藏保鮮質(zhì)量安全風(fēng)險評估實驗室 上海 201306）

水產(chǎn)品富含優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)和不飽和脂肪酸，具有豐富的營養(yǎng)和保健功能，在人們?nèi)粘Ｉ攀持姓紦?jù)重要地位。動物性水產(chǎn)品中的魚類和甲殼類具有較高的致敏性，高敏感人群食用后易發(fā)生過敏性并發(fā)癥。世界衛(wèi)生組織將食物過敏列為21世紀(jì)重點防治的三大疾病之一，已成為當(dāng)今世界的重大衛(wèi)生學(xué)問題[1]。目前絕大多數(shù)水產(chǎn)品加工企業(yè)未對水產(chǎn)品中過敏原做特殊處理。海鮮過敏可導(dǎo)致患者出現(xiàn)非消化系統(tǒng)過敏癥狀、呼吸道過敏癥狀、胃腸道過敏癥狀。過敏癥狀若發(fā)生在咽喉，病發(fā)嚴(yán)重時可能會引起窒息死亡。食物過敏引起的并發(fā)癥威脅到患者身體健康，甚至生命安全，在服用抗過敏類藥物治療使并發(fā)癥緩慢減退的同時，也會引起生活質(zhì)量下降，如長期服用這類藥物不僅會形成耐藥性，還會伴隨藥物副作用的出現(xiàn)，引起身體不適[2]。

近年來，中國作為水產(chǎn)品第一生產(chǎn)和消費大國，降低動物性水產(chǎn)品中過敏原的食用風(fēng)險，減少引發(fā)過敏性并發(fā)癥尤為重要。為保障水產(chǎn)品安全，相關(guān)研究及加工生產(chǎn)應(yīng)重點考慮如何降低或完全降解過敏原。利用食品加工技術(shù)消除動物性水產(chǎn)品過敏原可作為重要的研究方向。本文綜述動物性水產(chǎn)品中甲殼類和魚類過敏原及其特性，并總結(jié)現(xiàn)應(yīng)用于消除過敏原的超高壓、酶解、輻照、美拉德反應(yīng)、微生物作用等食品加工技術(shù)，為研發(fā)低敏或脫敏產(chǎn)品提供參考。

1 甲殼類主要過敏原及其特性

1.1 原肌球蛋白

原肌球蛋白（Tropomyosin，TM）是廣泛存在于甲殼類肌肉組織中的一種結(jié)構(gòu)蛋白，多為水溶性的過敏原蛋白質(zhì)，分子質(zhì)量約為3.4×104～3.8×104u，等電點約為4.5，由兩個呈α-螺旋結(jié)構(gòu)的亞基相互纏繞形成超螺旋結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)耐受高溫且穩(wěn)定性強[2-3]。Kamath 等[4]和Lehrer 等[5]研究表明原肌球蛋白易發(fā)生交叉反應(yīng)。Lehrer 等[5]從對蝦中分離得到的原肌球蛋白的變應(yīng)原（Pen a 1）可與80%以上過敏患者血清發(fā)生免疫反應(yīng)。Ayuso 等[6]和Bauermeister 等[7]對蝦過敏患者中的原肌球蛋白特異性IgE 定量研究表明，有72%～98%的患者對純化的原肌球蛋白表現(xiàn)出陽性IgE 結(jié)合。此外，甲殼類原肌球蛋白中過敏原還有Pen i 1、Met e1、Hal m1 及Cra g1 等[8]（見表1）。Kamath 等[9]研究表明加熱處理后，與原肌球蛋白結(jié)合的抗體增加。Yu 等[10]研究發(fā)現(xiàn)，單純的熱處理幾乎不能消減蝦原肌球蛋白的致敏性。

表1 甲殼類中主要過敏原[8]Table 1 Main allergens in crustaceans[8]

1.2 精氨酸激酶

精氨酸激酶（Arginine kinase，AK）是一種甲殼類和軟體動物中的過敏原，最早發(fā)現(xiàn)于章魚，分子質(zhì)量約為3.8×104～4.5×104u[11-12]。Giuffrida 等[13]和Pascal 等[14]研究發(fā)現(xiàn)對蝦過敏的患者中有10%～51%能夠與IgE 發(fā)生結(jié)合反應(yīng)。相比較于原肌球蛋白而言，其對高溫敏感，高于44 ℃熱處理即可使之失去免疫反應(yīng)性[15]。

1.3 肌球蛋白輕鏈

肌球蛋白輕鏈（Myosin light chain，MLC）抗原表位被證實為蝦的一種新型過敏原，致敏率在19%～55%之間，且成年人比兒童對MLC 的識別更高[7，14]。MLC 分為分子質(zhì)量約1.8×103u 的基本輕鏈（MLC1）和約2×103u 的調(diào)節(jié)輕鏈（MLC2），具有熱和酸堿穩(wěn)定性[16]。Ayuso 等[17]研究發(fā)現(xiàn)凡納濱對蝦MLC2 的IgE 結(jié)合活性在高溫下有所降低。

1.4 肌鈣結(jié)合蛋白

肌鈣結(jié)合蛋白（Sarcoplasmic calcium-bindingprotein，SCBP）廣泛存在于無脊椎動物體內(nèi)，是與魚類過敏原小清蛋白具有相似結(jié)構(gòu)與功能的新型過敏原，分子質(zhì)量約為2×104u[16-18]。Shiomi 等[19]研究發(fā)現(xiàn)斑節(jié)對蝦中SCBP 比AK 過敏陽性反應(yīng)率低，反應(yīng)強度卻高于AK。Ayuso 等[20]在凡納濱對蝦研究中發(fā)現(xiàn)，雖然SCBP 被認(rèn)為是次要的過敏原，但具有非常強的IgE 結(jié)合活性，可引起29%～50%對蝦過敏患者血清IgE 結(jié)合活性[21]。

2 魚類主要過敏原及其特性

2.1 小清蛋白

小清蛋白（Parvalbumin，PV）廣泛存在于魚類和兩棲動物的肌肉中，也是魚類的主要過敏原。小清蛋白作為過敏原最早發(fā)現(xiàn)于鱈魚[22]，其結(jié)構(gòu)為EF 手型的水溶性Ca2+結(jié)合蛋白，分子質(zhì)量約為1×104～1.4×104u，具有極高的熱穩(wěn)定性。其特征是存在于蛋白質(zhì)中的螺旋-環(huán)-螺旋結(jié)構(gòu)（EF-手結(jié)構(gòu)），由一含有12 個氨基酸的環(huán)，環(huán)兩側(cè)由各含有12 個氨基酸的α-螺旋構(gòu)成[23]。小清蛋白具有3 對EF-手結(jié)構(gòu)，其中2 個與鈣結(jié)合。因此，與許多其它具有完整金屬離子的蛋白質(zhì)一樣，鈣的損失引起蛋白質(zhì)構(gòu)象的改變，也與IgE 結(jié)合能力的喪失有關(guān)[24-25]。

小清蛋白一般分為α-小清蛋白（α-PV）和β-小清蛋白（β-PV）兩種類型，分別常見于軟骨魚和硬骨魚中。它們具有獨特的進化譜系，在結(jié)構(gòu)上非常相似，α-PV 的特征序列為賴氨酸-丙氨酸，而β-PV 在相對應(yīng)α-PV 的位置上為丙氨酸-丙氨酸。相比較而言，α-PV 的等電點高，酸性氨基酸少，且Ca2+親和力弱，β-PV 等電點低，酸性氨基酸多，而Ca2+親和力強[12，26]。大部分魚類肌肉中只含有α 型或β 型小清蛋白的其中一種，且β-PV 型的硬骨魚更容易引起致敏[27-28]。小清蛋白的穩(wěn)定性與Ca2+結(jié)合時產(chǎn)生的構(gòu)象差異和重折疊能力有關(guān)。Kubota 等[29]建議使用140 ℃以上的高溫處理魚組織，使其致敏蛋白免疫活性下降。

2.2 膠原蛋白

魚類的皮、骨和鱗等部位富含大量的膠原蛋白，而魚肉中含量較少，僅占蛋白質(zhì)總量的3%。魚類中主要是I 型和V 型膠原蛋白，分子質(zhì)量達3×105u，由3 條分子質(zhì)量約為1×105u 的α-肽鏈形成三股螺旋結(jié)構(gòu)[30]。甘氨酸（30%）、脯氨酸（25%）和羥脯氨酸（25%）是主要的氨基酸組成[31]。膠原蛋白最初由Hamada 等[32]從金槍魚肌肉組織中純化出來，并證明其能與多達62.5%的患者血清發(fā)生IgE 結(jié)合，確認(rèn)其為魚類過敏原。魚類膠原蛋白的熱穩(wěn)定性與魚的種類和羥脯氨酸的含量有關(guān)。

2.3 醛縮酶A（Aldolase A）和β-烯醇化酶（βenolase）

兩種酶都富含于肌肉組織中，參與糖酵解代謝過程。醛縮酶A 發(fā)現(xiàn)于太平洋鮭魚中，2009年首次被確認(rèn)為魚類過敏原，分子質(zhì)量為40 ku[33]。Liu 等[34]在武昌魚中檢測到β-烯醇酶，分子質(zhì)量在47 ku，并確認(rèn)其為一種魚的過敏原。Kuehn 等[35]鑒定發(fā)現(xiàn)醛縮酶A 和β-烯醇化酶是鱈魚、鮭魚和金槍魚肌肉組織中重要的過敏原。利用酶聯(lián)免疫吸附和嗜堿性粒細(xì)胞脫顆粒測定法進一步將醛縮酶A 和β-烯醇酶定性為魚類過敏原，其中醛縮酶A的IgE 結(jié)合反應(yīng)率占50.0%，β-烯醇酶則高達62.9%，說明這兩種酶具有較高的致敏性。Kuehn等[35]發(fā)現(xiàn)醛縮酶和β-烯醇化酶對熱處理敏感，但并未指出耐受溫度。相對于耐高溫的小清蛋白，推測其對食品加工的抵抗力較弱。

2.4 卵黃蛋白原和魚精蛋白

卵黃蛋白原（Vitellogenin，Vg）是大多數(shù)卵生動物卵黃蛋白的前體，在白鯨魚子醬和鮭魚卵中檢測到卵黃蛋白原為魚過敏原[36-37]。Norberg[38]報道了魚類卵黃蛋白原在純化過程中易發(fā)生降解，如室溫下純化的庸鰈卵黃蛋白原極易降解。

魚精蛋白是一種強堿性蛋白，存在于雄性鮭魚或其它魚類的新鮮成熟精子中，分子質(zhì)量約為8×103u[38]。Liu 等[39]從大黃魚魚體中分離純化了魚精蛋白，理化特性表明它是一種糖蛋白，在酸堿條件下高度穩(wěn)定，高溫下不穩(wěn)定。

3 過敏原的消減技術(shù)

3.1 超高壓技術(shù)

超高壓技術(shù)（Ultra-hi gh pressure，UHP）是一種非熱加工技術(shù)，在國內(nèi)外食品加工領(lǐng)域中的應(yīng)用發(fā)展迅猛。楊巨鵬等[40]研究了超高壓處理對大黃魚肌動球蛋白特性的影響，結(jié)果表明在400 MPa 下表面疏水性隨之增大，活性巰基含量增加，蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)發(fā)生改變從而使致敏性發(fā)生變化。董曉穎等[41]利用100～500 MPa 間不同壓強處理蝦過敏蛋白，發(fā)現(xiàn)400 MPa 時抑制率降至最低（10%），且致敏性下降最為顯著，可能是過敏原表位被掩蓋或破壞，從而使其致敏性降低。繼續(xù)增至500 MPa 時，抑制率反而增加至50%，可能是蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)進一步發(fā)生變化，被掩蓋的抗原表位又暴露出來，使過敏蛋白的致敏性增加，說明超高壓作用會致使蛋白結(jié)構(gòu)聚集或斷裂，進而可能升高或降低過敏原蛋白致敏性。胡志和等[42]利用超高壓條件（400 MPa，40 min，10，20，30，37 ℃） 處理凡納濱對蝦原肌球蛋白，結(jié)果表明，在10 ℃時其致敏性最低，與未處理蛋白相比，致敏性消減率為52.6%。

表2 水產(chǎn)品中魚類主要過敏原Table 2 Main fish allergens in aquatic products

3.2 酶解技術(shù)

由于過敏原絕大部分是蛋白質(zhì)，通過酶解工藝可將過敏原蛋白質(zhì)中一部分大分子蛋白質(zhì)降解為小分子活性肽和游離氨基酸，破壞原有蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)[43-44]。酶水解過敏原蛋白質(zhì)受到酶的種類、酶解模式和酶解程度等因素的影響。

Kuniyoshi 等[45]選用胰蛋白酶，α-胰凝乳蛋白酶等處理龍蝦原肌球蛋白，可使其部分或完全喪失致敏性。Mejrhit 等[46]利用胃蛋白酶（30 μg/mL，37 ℃，pH 2）處理虹鱒魚小清蛋白，結(jié)果發(fā)現(xiàn)處理后IgE 結(jié)合活性減少22.9%。Hale 等[47]研究發(fā)現(xiàn)胰蛋白酶、木瓜蛋白酶和胃蛋白酶對魚蛋白水解具有較好的效果。劉光明等[48]研究蛋白酶水解海蟹下腳料（4 000 U/g，60 ℃，3 h）時發(fā)現(xiàn)，水解液中的原肌球蛋白被徹底分解，無過敏原性。

3.3 輻照技術(shù)

輻照處理可以使蛋白質(zhì)發(fā)生化學(xué)連鎖反應(yīng)，引起蛋白質(zhì)高級結(jié)構(gòu)變化，從而改變蛋白質(zhì)的功能特性[49]。廖濤等[50]利用0～45 kGy 輻照處理中華絨螯蟹中過敏原粗提液，結(jié)果表明當(dāng)輻照劑量為9 kGy 時，過敏原蛋白免疫原性顯著降低；20 kGy時，過敏原蛋白已經(jīng)被完全降解，免疫原性喪失。Byun 等[51]用γ 射線處理蝦過敏原的結(jié)果顯示，當(dāng)輻照劑量超過7 kGy 時，蝦中的過敏原表位發(fā)生IgE 結(jié)合的概率均低于50%，且隨著輻照劑量的增加，肌漿蛋白和肌原纖維蛋白的主要過敏原進行IgE 結(jié)合的能力下降。張立敏[52]研究利用0～13 kGy 輻照處理大菱鲆，結(jié)果顯示當(dāng)輻照劑量為5 kGy 時，免疫原性降低了63.3%；10 kGy 時免疫原性降低了95.9%，這表明在安全劑量范圍內(nèi)的電子束輻照處理水產(chǎn)品能顯著降低其中個別過敏原，若要達到完全降解的效果，則需要更高的劑量。若輻照劑量超過10 kGy 時，會大大降低食品本身的安全性。

3.4 美拉德反應(yīng)

近年來，研究報道了利用美拉德反應(yīng)加工食品以期降低食物中的過敏原。Zhang 等[53]利用蝦過敏原蛋白與4 種糖類進行美拉德反應(yīng)，檢測發(fā)現(xiàn)低聚半乳糖、甘露寡糖、麥芽五糖，尤其是麥芽五糖對脫敏有很好的作用。劉妍妘等[54]研究發(fā)現(xiàn)大黃魚魚卵過敏原的美拉德反應(yīng)產(chǎn)物中的IgE 結(jié)合活性減弱，抑制率僅有39%。Yang 等[55]研究了美拉德反應(yīng)與加壓處理（121 ℃，0.12 MPa）結(jié)合使用對藍圓鲹小清蛋白的影響，結(jié)果表明組胺含量降低了73.55%。Zhao 等[56]研究了美拉德反應(yīng)對銀魚重組的小清蛋白的結(jié)構(gòu)和免疫學(xué)特性的影響，發(fā)現(xiàn)在60 ℃下與葡萄糖孵育72 h 后重組小清蛋白的IgG/IgE 結(jié)合特性減弱，且在致敏的RBL-2H3 細(xì)胞脫顆粒率由50%降低至20%，證實了重組小清蛋白免疫原性降低。

3.5 微生物作用

益生菌作為人體腸道生理菌群，對維持腸道的微生態(tài)平衡及調(diào)理腸道環(huán)境健康有著重要的作用。益生菌在過敏性疾病中的有益作用已有描述，F(xiàn)u 等[57-58]和Jan 等[59]研究發(fā)現(xiàn)益生菌具有良好的抗過敏和抗炎作用，在預(yù)防和治療過敏性疾病具有臨床意義。然而，利用益生菌直接作用于水產(chǎn)品過敏原生產(chǎn)低敏或脫敏食品的研究寥寥無幾，有關(guān)這方面的研究多應(yīng)用于乳品等過敏原的消減。

β-乳球蛋白（BLG）是鮮奶中主要的過敏原，約占鮮奶蛋白質(zhì)總量的7%～12%，容易引起消化不良且高度致敏。Pescuma 等[60]研究發(fā)現(xiàn)保加利亞亞種CRL 454 與BLG 孵育18 h 后BLG 降解率高達70%，進一步用胃蛋白酶和胰酶處理后發(fā)現(xiàn)該蛋白質(zhì)已完全降解。Pescuma 等[61]又選用德氏乳桿菌保加利亞亞種CRL 656 水解主要BLG 表位（V41-K60、Y102-R124、L149-I162），結(jié)果表明該菌株有效降解了BLG 的3 個主要表位。Anggraini等[62]利用不同乳酸菌發(fā)酵不同奶類研究其致敏性變化，發(fā)現(xiàn)保加利亞乳桿菌是最適菌株，且不同乳酸菌對不同種類的致敏性蛋白效果不同。Rizello等[63]利用益生菌乳酸菌制劑VSL#3（VSL Pharmceuticals Gaithesburg，MD）進行水解小麥粉中致敏蛋白能力的研究，結(jié)果表明IgE 結(jié)合蛋白顯著降解，通過胃蛋白酶和胰酶處理后，IgE 結(jié)合蛋白完全降解。

4 結(jié)語

我國一直以來都是水產(chǎn)品生產(chǎn)和消費大國，由水產(chǎn)品引發(fā)食物過敏的發(fā)病率呈現(xiàn)逐年增長趨勢。水產(chǎn)品在流通過程中發(fā)生的一些化學(xué)變化可能會激發(fā)其潛在的致敏性，因此在動物性水產(chǎn)品加工過程中不容小覷。

目前用于消除動物性水產(chǎn)品過敏原的技術(shù)都存有一定的局限性。作為食品加工應(yīng)用最為普遍的技術(shù)，熱處理對不同過敏原的消減有不同效果，極端處理溫度下會流失食品營養(yǎng)，改變風(fēng)味。水產(chǎn)品加工業(yè)采用超高壓技術(shù)的條件通常為400～600 MPa。根據(jù)上述研究，在保壓300～400 MPa，一定時間和溫度下處理水產(chǎn)品，不僅有助于殺滅微生物，增加肉質(zhì)彈性、凝聚性、保鮮以及增強食品風(fēng)味，還有助于降低水產(chǎn)品中過敏原的含量，在品質(zhì)提升的基礎(chǔ)上進一步提高食品安全性。然而，超高壓設(shè)備工作容器小、經(jīng)濟成本很高，無法滿足批量式生產(chǎn)需求，難以形成工業(yè)化生產(chǎn)規(guī)模。酶在水解時會釋放苦味肽，影響食品風(fēng)味。酶解技術(shù)與益生菌發(fā)酵聯(lián)用有助于改變蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，具有潛在降低過敏原蛋白致敏性的應(yīng)用價值。強輻照會產(chǎn)生劑量殘留，超過一定劑量則會引發(fā)食品安全問題。美拉德反應(yīng)受多種因素影響，條件不易控制，然而美拉德反應(yīng)與物理加工技術(shù)聯(lián)用可發(fā)揮出協(xié)同作用，與酶解技術(shù)聯(lián)用可消除苦味肽釋放的苦味，增強食品風(fēng)味。益生菌一直是近幾年的研究熱點，在食品加工業(yè)中應(yīng)用范圍廣。多數(shù)研究表明益生菌能夠顯著降低過敏原的致敏性，即使是已滅活的益生菌也能起作用，然而做到完全消除還有一定困難。因此，通過益生菌與其它技術(shù)聯(lián)用可作為今后的一個研究方向。

綜上所述，聯(lián)合使用兩種或兩種以上的加工技術(shù)研究其消除方法和消減機制將成為該領(lǐng)域的重要研究方向。完善水產(chǎn)品脫敏技術(shù)應(yīng)用，使聯(lián)用技術(shù)發(fā)揮協(xié)同效應(yīng)是降低動物性水產(chǎn)品過敏原，保證人類安全健康的關(guān)鍵。