芝麻過敏原及其致敏性消減技術(shù)研究進(jìn)展

張九凱， 于 悅,2， 于 寧， 康文瀚， 胡風(fēng)欣， 邢冉冉， 陳 穎,*

(1.中國(guó)檢驗(yàn)檢疫科學(xué)研究院， 北京 100176； 2.吉林農(nóng)業(yè)大學(xué) 食品科學(xué)與工程學(xué)院， 吉林 長(zhǎng)春 130118)

芝麻(Sesamumindicum)又名脂麻、胡麻，屬被子植物門芝麻科芝麻屬，是我國(guó)4大食用油料作物之一，也是常見的具有營(yíng)養(yǎng)功效的加工食材和食療食材。我國(guó)是芝麻消費(fèi)大國(guó)，主要以油用與食用為主，占消費(fèi)總量的80%。2015—2020年芝麻消費(fèi)量整體呈上升趨勢(shì)，2020年我國(guó)芝麻消費(fèi)量為142.92萬(wàn)t[1]。

近年來隨著芝麻及其制品銷量的逐年遞增，由芝麻引發(fā)的過敏患者逐漸增多[2]，在全世界范圍內(nèi)引起了廣泛關(guān)注[3]。歐洲、美洲、大洋洲及亞洲各國(guó)都有芝麻過敏的相關(guān)報(bào)道，尤其是各國(guó)兒童對(duì)芝麻及其制品過敏的比例達(dá)到0.1%～0.8%[4]。美國(guó)一項(xiàng)流行病學(xué)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，美國(guó)有超過150萬(wàn)成年人和兒童(占美國(guó)人口的0.49%)對(duì)芝麻過敏[5]。研究人員還發(fā)現(xiàn)，對(duì)芝麻過敏的人很容易對(duì)另一種過敏原過敏，如歐洲的一項(xiàng)基于122人的調(diào)查表明：同時(shí)對(duì)花生、堅(jiān)果和芝麻過敏的比例占調(diào)查人群的60.7%[6]。

盡管芝麻過敏的患病率不高，但其過敏反應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)較高，過敏患者在接觸芝麻及其制品后會(huì)出現(xiàn)包括皮膚系統(tǒng)、呼吸系統(tǒng)、消化系統(tǒng)在內(nèi)的全身性過敏反應(yīng)，癥狀包括蕁麻疹、嘴唇和嘴巴周圍發(fā)癢、發(fā)紅和胃腸道癥狀。在嚴(yán)重情況下，芝麻過敏可導(dǎo)致過敏性休克，甚至可能危及生命。

根據(jù)2022年聯(lián)合國(guó)糧食及農(nóng)業(yè)組織和世界衛(wèi)生組織(Food and Agriculture Organization of the United Nations/World Health Organization，F(xiàn)AO/WHO)食物過敏原風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估專家咨詢會(huì)上提出的建議，綜合考慮每種食物引起過敏反應(yīng)的發(fā)生概率、嚴(yán)重程度和潛在風(fēng)險(xiǎn)，包括芝麻在內(nèi)的8大類食物被列為主要過敏原：含麩質(zhì)的谷物、甲殼類、雞蛋、魚類、牛乳、花生、芝麻和樹堅(jiān)果[4]，這8類過敏原通常被稱為“Big 8”。目前食品過敏的診斷、管理、預(yù)防和干預(yù)等有了顯著進(jìn)展，但避免接觸依然是最有效的方式。然而芝麻作為加工食品中的一種隱藏成分，廣泛用作食品加工原輔料，主要添加于糕點(diǎn)、菜肴和飲品中，消費(fèi)者在膳食中難以避免的會(huì)接觸到芝麻過敏原。因此芝麻過敏原消減技術(shù)的研究在預(yù)防芝麻過敏、保障公眾健康等方面具有重要意義。

食品過敏原的致敏性主要取決于抗原表位即抗原決定簇的空間結(jié)構(gòu)，而食品加工可以改變過敏原結(jié)構(gòu)，從而掩蓋或破壞過敏原表位，進(jìn)而消減食物致敏性。近年來，通過加工來消減食品過敏原的研究取得了巨大進(jìn)展，通常采用的加工方式包括微波[7]、高壓[7]、輻照[8]等物理方法，糖基化[9]、水解[10]等化學(xué)方法，以及酶解[11]、微生物發(fā)酵[12]等生物方法，致敏性消減效果取決于加工方式、程度和時(shí)間，以及其他成分(糖、鹽等)的影響。目前，針對(duì)芝麻過敏消減技術(shù)的研究相對(duì)較少，且基本處于探索階段，加工工藝對(duì)芝麻過敏原結(jié)構(gòu)及其致敏性的影響機(jī)制仍有待進(jìn)一步的深入研究。本文從芝麻主要過敏原的特性及其消減技術(shù)等方面進(jìn)行闡述，并對(duì)潛在的新型消減技術(shù)進(jìn)行概述，以期為芝麻脫敏研究及開發(fā)切實(shí)有效的過敏原消減技術(shù)提供科學(xué)指引。

1 芝麻主要過敏原

截至2022年，經(jīng)世界衛(wèi)生組織/國(guó)際免疫學(xué)會(huì)聯(lián)合會(huì)(World Health Organization/International Union of Immunological Societies，WHO/IUIS)過敏原命名小組確認(rèn)，已鑒定出4個(gè)家族的7種芝麻過敏原：2種2S白蛋白家族(Ses i 1和Ses i 2)、1種7S類豌豆球蛋白家族(Ses i 3)、2種油質(zhì)蛋白家族(Ses i 4和Ses i 5)和2種11S球蛋白家族(Ses i 6和Ses i 7)。芝麻過敏原蛋白主要由11S球蛋白和2S白蛋白組成，分別占種子總蛋白的60%～70%和15%～25%[13]。

1.1 Ses i 1蛋白

Ses i 1是芝麻主要的過敏原，屬于醇溶蛋白超家族中的2S貯藏白蛋白，其分子質(zhì)量約9 kDa[14]，含有153個(gè)氨基酸，其中有6～8個(gè)半胱氨酸殘基用于形成多個(gè)二硫鍵。Ses i 1與核桃過敏原Jug r 1有38.56%的同源性，與榛子過敏原Cor a 14有44%的同源性[15]。已有研究表明Ses i 1具有較高的酸穩(wěn)定性、熱加工穩(wěn)定性，可耐受溫度為90 ℃，同時(shí)由于被二硫鍵緊密壓實(shí)，掩蔽酶切割位點(diǎn)，在胃腸道消化實(shí)驗(yàn)中表現(xiàn)出較高的穩(wěn)定性[14]，因此通常認(rèn)為2S白蛋白可直接通過胃腸道致敏。根據(jù)Pastorelloe等[16]的研究，在所有10例受試芝麻過敏患者血清中，均能檢測(cè)到9 kDa白蛋白(Ses i 1)的特異性IgE抗體。

1.2 Ses i 2蛋白

Uniprot蛋白數(shù)據(jù)庫(kù)中Ses i 2被命名為2S種子貯藏蛋白，又名2S貯藏白蛋白、β-球蛋白，屬于醇溶蛋白超家族，含有148個(gè)氨基酸，其分子質(zhì)量約為7 kDa。盡管2S白蛋白種類繁多，但它們具有共同的核心二硫鍵和相似的物理化學(xué)性質(zhì)，這使它們成為檢測(cè)對(duì)花生、堅(jiān)果和芝麻過敏人群發(fā)生過敏反應(yīng)的主要指標(biāo)[6]。Wolff 等[17]研究發(fā)現(xiàn)，14 kDa的2S白蛋白前體能夠被24份芝麻過敏患者血清中的22份識(shí)別，表明該前體蛋白是芝麻的主要過敏原。同時(shí)，該團(tuán)隊(duì)通過重疊肽庫(kù)方法來鑒定Ses i 2與人血清抗體的結(jié)合位點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)了9條可能的IgE識(shí)別位點(diǎn)，其中SRQCQMRHCM、 QCQMRHCMQW、NQGQFEHFREC 3條肽段是免疫優(yōu)勢(shì)抗原表位，能夠被超過80%以上的血清樣本識(shí)別[18]。

1.3 Ses i 3蛋白

Ses i 3是7S類豌豆球蛋白，屬于Cupin超家族，在其三維空間結(jié)構(gòu)中具有β-折疊桶的蛋白質(zhì)超二級(jí)結(jié)構(gòu)。豌豆球蛋白由單個(gè)肽鏈的3個(gè)單體結(jié)合成三角形的扁平三聚體，能夠抵抗熱變性和酶消化。Ses i 3由585個(gè)氨基酸組成，缺乏二硫鍵，分子質(zhì)量約為45 kDa。Beyer等[19]研究表示，Ses i 3可被75%的芝麻過敏患者血清所識(shí)別，是芝麻的主要過敏原之一。研究表明：Ses i 3與該家族中的開心果、榛子、花生、碧根果中的7S豌豆球蛋白過敏原之間分別有47%、42%、36%、49%的同源性。Ses i 3對(duì)不同酶消化的反應(yīng)各不相同，其容易被胃蛋白酶酶解，而對(duì)胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶的抵抗性較強(qiáng)[11]。馬秀麗等[20]利用SWISS-MODEL 程序進(jìn)行同源建模研究，對(duì)Ses i 3蛋白的B細(xì)胞線性抗原表位進(jìn)行了預(yù)測(cè)，預(yù)測(cè)結(jié)果為認(rèn)為序列ESKDP、RQKHQGEHG、NRKSP、QHG、YQREKGRQDDDNPTDPEKQY、RRQG、KYREQQGREGGRGE、EGR、EQGR、QHG、RQDR、ENP、RHE、ESK、RPTH、ASQ、SRSRGSYQGETRGRP、ANNNE、SRSQQ、GPRQQQQGR最可能是線性表位。

1.4 Ses i 4蛋白

Ses i 4是分子質(zhì)量約為17 kDa的油質(zhì)蛋白，由166個(gè)氨基酸組成，是一種α-螺旋跨膜蛋白，也是一種脂質(zhì)儲(chǔ)存蛋白。Alonzi等[21]認(rèn)為油質(zhì)蛋白可以作為兒童和成人芝麻過敏的診斷指示。研究表明：Ses i 4與榛子中的油質(zhì)蛋白過敏原Cor a 12的同源性約為54%，與花生中的油質(zhì)蛋白過敏原Ara h 10的同源性約為46%[22]。Leduc等[23]發(fā)現(xiàn)32 例芝麻過敏患者血清中全部含有油質(zhì)蛋白(17 kDa和15 kDa)特異性IgE抗體，說明二者也是芝麻的主要過敏原，其中17 kDa的為Ses i 4，15 kDa的為Ses i 5。

1.5 Ses i 5蛋白

Ses i 5是由198個(gè)氨基酸組成的油質(zhì)蛋白，參與跨膜肽段為38～64、70～99，其分子質(zhì)量為15 kDa，等電點(diǎn)為5.18。據(jù)報(bào)道，Ses i 5與榛子蛋白Cor a 13的同源性高達(dá)75%，而與花生蛋白Ara h 11的同源性達(dá)66%[22]。根據(jù)Leduc等[23]的研究，在所有32例受試芝麻過敏患者血清中都能檢測(cè)到Ses i 5的特異性IgE抗體。

1.6 Ses i 6蛋白

Sesi 6是一種11S球蛋白[24]，主要以六聚體形式存在，具有水不溶性，通常存在于豆類、堅(jiān)果、種子中，由459個(gè)氨基酸組成，分子質(zhì)量約為52 kDa[25]。11S球蛋白單體經(jīng)過翻譯后修飾通過二硫鍵由酸性亞基與堿性亞基連接而成，約占芝麻總蛋白的60%～70%，是芝麻蛋白的主要組成部分。Ses i 6與核桃過敏原存在交叉反應(yīng)[26]，與花生中的Ara h 3(11S球蛋白)整體上有39%的同源性。Beyer的研究表明：在24位芝麻過敏患者的血清實(shí)驗(yàn)中，有13位表現(xiàn)出對(duì)Ses i 6蛋白較強(qiáng)的IgE結(jié)合能力[24]。

1.7 Ses i 7蛋白

Ses i 7也是一種11S球蛋白，水不溶性11S球蛋白，約占芝麻總蛋白質(zhì)量的60%～70%，是芝麻蛋白的主要組成部分。分子質(zhì)量為57 kDa，空間結(jié)構(gòu)與Ses i 6相似，二者同源性約為38%。研究表明：類似于Ses i 3，Ses i 6、Ses i 7易被胃蛋白酶消化，但在胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶下的穩(wěn)定性較強(qiáng)[11]。同樣在Beyer[24]的研究中，Ses i 7能和24個(gè)血清中的10個(gè)血清相結(jié)合。

由研究報(bào)道可知，芝麻主要過敏原蛋白種類及生物功能見表1[16-17,19,23-24]。

表1 芝麻主要過敏原蛋白

2 芝麻致敏性的常見消減技術(shù)

食品過敏原消減技術(shù)主要是通過食品加工工藝改變過敏原結(jié)構(gòu)，包括伸展、聚合、交聯(lián)，以及化學(xué)修飾等，進(jìn)而破壞構(gòu)象或線性表位以達(dá)到降低或消除食物過敏性的目的。芝麻制品包括芝麻油、芝麻醬、芝麻糊、芝麻糖、芝麻糕等，其生產(chǎn)過程涉及不同加工工藝，加工工藝會(huì)對(duì)芝麻過敏原結(jié)構(gòu)及其致敏性產(chǎn)生重要影響。目前，關(guān)于芝麻過敏原消減技術(shù)的研究相對(duì)較少，主要集中于煮沸、微波、烘焙等熱加工技術(shù)，以及高壓、輻照、發(fā)酵、酶解等非熱加工技術(shù)。

2.1 熱加工消減技術(shù)

熱加工技術(shù)因其成本低、操作簡(jiǎn)單、易實(shí)現(xiàn)，是目前食品致敏性消減最常用的方法之一。芝麻生產(chǎn)中使用的熱加工工藝包括煮沸、微波、烘焙、油炸等。熱加工主要通過引起食品過敏原的各種修飾反應(yīng)來實(shí)現(xiàn)，致敏性消減包括肽鍵的水解和變性、二硫鍵重構(gòu)以及蛋白質(zhì)與其他組成相互作用，包括碳水化合物和脂質(zhì)等[27]，其變化程度取決于處理程度和持續(xù)時(shí)間。

2.1.1煮沸加熱

煮沸加熱技術(shù)常被視為是傳統(tǒng)的熱加工技術(shù)，煮沸可能通過將過敏蛋白浸提到水中或表達(dá)、掩蓋和破壞致敏蛋白中的表位，從而影響其致敏性[28]。Achouri等[7]通過ELISA實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)了芝麻蛋白在經(jīng)過不同煮沸時(shí)間處理后的芝麻過敏原性質(zhì)。結(jié)果表明：芝麻的煮沸導(dǎo)致IgG結(jié)合能力顯著增加。然而，當(dāng)煮沸時(shí)間從5 min增加到10 min時(shí)，沒有觀察到IgG結(jié)合能力的進(jìn)一步增加，表明這種致敏性并不具有時(shí)間依賴性?？梢娭蠓屑訜徇@種傳統(tǒng)的熱加工技術(shù)對(duì)降低芝麻蛋白過敏原性的作用并不顯著，這可能是由于芝麻的主要過敏原2S白蛋白(Ses i 1)等是熱穩(wěn)定的，其前體蛋白含有豐富的半胱氨酸殘基，與二硫鍵的形成有關(guān)系，因此其致敏表位在加熱后仍保持穩(wěn)定。類似的結(jié)論也在其他熱穩(wěn)定的食物過敏原中發(fā)現(xiàn)，根據(jù)Shin等[29]的研究結(jié)果，卵類黏蛋白即使水煮1 h后，依然具有較高的消化穩(wěn)定性，免疫反應(yīng)性也不會(huì)降低，原因也是它具有較強(qiáng)二硫鍵連接的區(qū)域，這些區(qū)域能夠在加熱之后維持溶解性而不是聚集，因而能夠保持IgE結(jié)合能力。

2.1.2微波加熱

微波加熱是通過電磁波加熱的過程，其頻率范圍在300 MHz至300 GHz之間。微波因其更高的效率和更強(qiáng)的蛋白變性潛力而被普遍用于研究過敏原消除，如微波加熱用于破壞花生蛋白的二級(jí)結(jié)構(gòu)。Achouri等[7]利用1 000 W微波加熱芝麻，并通過ELISA評(píng)價(jià)了芝麻蛋白進(jìn)行熱處理后的抗原反應(yīng)，研究發(fā)現(xiàn)與未處理的樣品相比，微波處理1 min對(duì)芝麻免疫反應(yīng)性無(wú)影響，而處理3 min后觀察到芝麻免疫反應(yīng)性顯著降低。紅外光譜實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：微波處理能夠誘導(dǎo)芝麻蛋白產(chǎn)生較大的結(jié)構(gòu)變化，主要表現(xiàn)在從α-螺旋結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)為更規(guī)則的β-折疊結(jié)構(gòu)，反平行的β-折疊和聚合鏈含量降低，表明芝麻蛋白發(fā)生了解聚和變性，但該研究并未開展血清學(xué)分析。有研究表明：微波處理可提高核桃蛋白的IgE、IgG結(jié)合能力，這可能是由于微波處理可以使蛋白的某些折疊結(jié)構(gòu)被不同程度的打開，從而暴露或者形成更多的抗原表位，從而有利于抗體的結(jié)合，提高了核桃蛋白的抗原性[30]?？梢娢⒉訜峒夹g(shù)是否能用于芝麻致敏性消減還需要進(jìn)行進(jìn)一步研究。

2.1.3烘焙加熱

烘焙加熱技術(shù)是食用芝麻前的主要預(yù)處理加工方式之一[31]，可提高芝麻的品質(zhì)、活性成分的含量及其出油率，但不當(dāng)?shù)暮姹禾幚硪矔?huì)使芝麻通過美拉德反應(yīng)生成呋喃、丙烯酰胺等污染物[32]，因此芝麻的烘烤處理一般建議在150～200 ℃進(jìn)行10～20 min[33]。烘烤處理會(huì)引起芝麻的微觀結(jié)構(gòu)、物理和化學(xué)性質(zhì)變化，導(dǎo)致芝麻蛋白質(zhì)的展開、降解和聚集，從而影響其過敏原性。目前，烘焙加熱對(duì)芝麻致敏性的影響尚無(wú)定論。筆者研究團(tuán)隊(duì)前期考察了烘焙處理(焙烤溫度120、150、180 ℃，烘烤時(shí)間為5～30 min)對(duì)芝麻蛋白的結(jié)構(gòu)以及致敏性影響，研究結(jié)果表明烘烤處理120、150 ℃對(duì)芝麻蛋白二級(jí)結(jié)構(gòu)影響較小，180 ℃影響較大，血清池免疫印跡分析發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過180 ℃焙烤的芝麻過敏原蛋白的IgE結(jié)合能力明顯降低。Achouri等[7]采用150 ℃烘焙芝麻7.5 min和15 min，發(fā)現(xiàn)與微波加熱技術(shù)相比，烘焙加熱技術(shù)會(huì)顯著增加免疫反應(yīng)性，這可能是由于烘焙導(dǎo)致更多抗原表位暴露于蛋白表面。因此，烘焙處理對(duì)芝麻致敏性的消減作用受到溫度、加熱時(shí)間等多種因素的影響，需要開展更加深入系統(tǒng)的研究。

2.2 非熱加工消減技術(shù)

近年來，隨著非熱加工技術(shù)的迅速發(fā)展，利用非熱加工技術(shù)消減過敏原成了新的研究重點(diǎn)。相比熱加工，非熱加工具有很多優(yōu)點(diǎn)：在低溫條件下處理食品過敏原，不僅能夠保留食物的感官特性和改善食物的營(yíng)養(yǎng)狀況，還能夠通過改變過敏原的結(jié)構(gòu)，從而影響其致敏性[34]。目前，已報(bào)道的用于芝麻致敏性消減的非熱加工技術(shù)包括高壓、輻照、發(fā)酵、酶解等技術(shù)。

2.2.1高壓處理

2016年3月，廣東省紀(jì)委發(fā)現(xiàn)鄧強(qiáng)嚴(yán)重違紀(jì)，于同年3月22日對(duì)其立案并采取“兩規(guī)”調(diào)查措施。其間，鄧強(qiáng)如實(shí)交代了受賄事實(shí)。同年6月28日，鄧強(qiáng)的親屬代為退出贓款260萬(wàn)元。

高壓處理(high-pressure processing, HPP)技術(shù)是一種新型的食品非熱加工技術(shù)，這種特殊的加工方法可以在室溫下使用100 MPa以上的超高壓滅活食品中的微生物和酶，同時(shí)保持食品原有的風(fēng)味和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，延長(zhǎng)食品的保質(zhì)期。相比傳統(tǒng)的熱處理方式經(jīng)常會(huì)破壞蛋白質(zhì)的整體結(jié)構(gòu)甚至破壞共價(jià)鍵，HPP技術(shù)僅影響離子鍵、氫鍵和疏水鍵等弱鍵，并不影響共價(jià)鍵，因此在食品加工中逐漸引起人們的關(guān)注。近年來，HHP技術(shù)逐漸被應(yīng)用于食品致敏性消減技術(shù)的研究中，如豆類、谷物類、海產(chǎn)品、乳制品等的脫敏[35]。Achouri等[7]采用100、200、300、400、500 MPa 5個(gè)不同梯度高壓處理芝麻蛋白，并通過ELISA考察了芝麻蛋白的免疫反應(yīng)性。研究發(fā)現(xiàn)，與空白對(duì)照組相比，高壓處理降低了芝麻蛋白的IgG結(jié)合能力，且壓力越高，芝麻的IgG結(jié)合能力越低。這是因?yàn)楦邏禾幚砟苁怪ヂ檫^敏原蛋白二級(jí)結(jié)構(gòu)發(fā)生構(gòu)象變化，從而掩蓋過敏原構(gòu)象型表位，降低其致敏性。因此通過HHP對(duì)芝麻進(jìn)行前處理可以降低芝麻過敏原的抗原性，該法可能是獲得低致敏性芝麻制品的一個(gè)有效途徑。

2.2.2輻照處理

輻照是一種食品非熱加工技術(shù)，廣泛用于食品殺菌、殺蟲、保鮮、防腐、延緩果實(shí)衰老、營(yíng)養(yǎng)維持等方面。除此之外，研究人員還研究了輻照對(duì)食物過敏性的影響，在常見動(dòng)物性食品過敏原(牛奶、雞蛋、魚、蝦)和植物性食品過敏原(大豆、花生、小麥和堅(jiān)果)等都表現(xiàn)出一定的致敏性消減作用[36]，研究發(fā)現(xiàn)輻照會(huì)導(dǎo)致食物蛋白質(zhì)的構(gòu)象變化，如碎裂、聚集、交聯(lián)和氨基酸修飾，從而調(diào)節(jié)其免疫原性[37]。Hassan等[36]研究了不同輻照劑量(0.5、1.0、1.5、2.0 kGy)對(duì)芝麻蛋白特性的影響，結(jié)果表明隨著輻照劑量的增加，高劑量的輻照能夠顯著增加芝麻蛋白中白蛋白和球蛋白的比重，同時(shí)增加體外蛋白消化性和蛋白溶解性，但十二烷基硫酸鈉聚丙烯酰胺凝膠電泳(sodium dodecyl sulfate polyacrylamide gel electrophoresis，SDS- PAGE)實(shí)驗(yàn)也發(fā)現(xiàn)輻照并未對(duì)芝麻過敏原蛋白產(chǎn)生影響。Zoumpoulakis等[8]采用ELISA實(shí)驗(yàn)考察了不同輻照強(qiáng)度(2.5、5.0、10.0 kGy)對(duì)白芝麻致敏蛋白的影響。與空白對(duì)照組相比，5.0 kGy輻照的芝麻致敏蛋白含量略有降低，但通過ANOVA分析發(fā)現(xiàn)，空白對(duì)照組和輻照組(2.5、5.0、10.0 kGy)的芝麻致敏蛋白濃度并未存在顯著差異(P>0.05)。這可能是由于輻射以隨機(jī)方式引起芝麻過敏原蛋白發(fā)生構(gòu)象變化，導(dǎo)致一些內(nèi)部表位的暴露或隱藏，從而引起致敏性的升高或降低。因此關(guān)于輻照對(duì)芝麻過敏原蛋白結(jié)構(gòu)及致敏性的影響仍需要進(jìn)行深入研究。

2.2.3發(fā)酵處理

發(fā)酵是食品加工和保藏的傳統(tǒng)方法之一。發(fā)酵不僅有助于食物的消化吸收，還可在一定程度上分解具有抗原特性的食品蛋白質(zhì)，或使其變性，轉(zhuǎn)化為小分子多肽及氨基酸，從而破壞某些抗原表位，以達(dá)到降低致敏性的目的。近年來發(fā)酵工藝陸續(xù)應(yīng)用于發(fā)酵豆制品、發(fā)酵牛乳、發(fā)酵小麥、發(fā)酵花生制品、發(fā)酵水產(chǎn)品等以降低致敏性[38]。Jung等[39]采用香菇真菌考察了發(fā)酵技術(shù)對(duì)芝麻蛋白致敏性的影響，發(fā)現(xiàn)未發(fā)酵的芝麻蛋白在SDS- PAGE結(jié)果中可以觀察到主要的過敏原條帶，而經(jīng)發(fā)酵的芝麻過敏原在發(fā)酵后被降解為小肽。此外，經(jīng)發(fā)酵處理的芝麻可抑制IL- 1β、IL- 6、ICAM- 1、TARC和MDC水平的增加，其作用機(jī)制是通過抑制NF- κB、p65的磷酸化和IκB- α的降解來降低其致敏性。李海霞等[40]利用羅伊氏桿菌益生菌對(duì)芝麻進(jìn)行發(fā)酵，制備得到發(fā)酵芝麻蛋白，顯著降低了芝麻致敏性，且保留了益生菌保健作用的目的，為進(jìn)一步優(yōu)化具有高營(yíng)養(yǎng)保健作用的低敏芝麻產(chǎn)品提供了依據(jù)。

2.2.4酶解處理

酶解技術(shù)能夠通過改變過敏原抗原決定簇的三級(jí)結(jié)構(gòu)，或者斷裂一些化學(xué)鍵來改變蛋白原有結(jié)構(gòu)而改變其致敏性[41]，但致敏性的消減程度取決于水解程度和所用酶的類型。目前已有研究報(bào)道了利用酶解技術(shù)來提高芝麻蛋白溶解度及其生物活性作用。最近，Chen等[42]研究發(fā)現(xiàn)了一種新型的內(nèi)源性蛋白酶可有效水解芝麻11S蛋白，采用內(nèi)源性蛋白酶在pH=4.5和50 ℃的條件下處理芝麻蛋白1 h后，電泳圖中未觀察到芝麻蛋白的中間水解產(chǎn)物，即在10～35 kDa范圍內(nèi)沒有觀察到明顯條帶。Orruo等[11]考察了胃蛋白酶、胰蛋白酶和胰凝乳蛋白酶等不同生物酶對(duì)芝麻主要過敏原蛋白的影響，結(jié)果表明不同蛋白的酶解穩(wěn)定性各有差異，2S白蛋白具有較強(qiáng)的酶解穩(wěn)定性，而7S和11S球蛋白則非常易于被胃蛋白酶降解，在胰蛋白酶和胰凝乳蛋白酶下也出現(xiàn)一定程度的降解。由此可見生物酶技術(shù)對(duì)于消減芝麻過敏原蛋白具有一定的潛力，生物酶技術(shù)有望成為芝麻致敏性的新型消減技術(shù)。

3 芝麻致敏性的潛在消減技術(shù)

3.1 脈沖電場(chǎng)處理

脈沖電場(chǎng)技術(shù)通常采用高電壓(0.1～80 kV)、短脈沖(0～200 μs)和較高的脈沖頻率(0～200 Hz)，是一種溫和、低溫且高效的食品預(yù)處理工藝，可以對(duì)液體或半固體食品進(jìn)行處理。脈沖電場(chǎng)技術(shù)可通過影響蛋白質(zhì)疏水性，從而影響蛋白質(zhì)的二級(jí)或三級(jí)結(jié)構(gòu)而對(duì)食品致敏性造成影響[43]，目前已在蛋清蛋白[43]、花生蛋白[44]、大豆蛋白[45]上有相關(guān)研究報(bào)道。同時(shí)，脈沖電場(chǎng)對(duì)致敏性的影響與電場(chǎng)強(qiáng)度和作用時(shí)間有關(guān)，如Yang等[46]發(fā)現(xiàn)低電場(chǎng)和短時(shí)間處理能夠引起卵白蛋白的部分解聚而導(dǎo)致IgE和IgG結(jié)合能力的升高，而高電場(chǎng)(>25 kV/cm，180 μs)和長(zhǎng)時(shí)間(>60 μs，35 kV/cm)處理則會(huì)引起卵白蛋白聚合而降低IgE和IgG結(jié)合能力。另外，高強(qiáng)度的脈沖電場(chǎng)可增強(qiáng)乳清蛋白的糖基化程度[47]，由于與葡萄聚糖的共價(jià)連接，蛋白的二級(jí)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)一定程度的丟失，從而對(duì)過敏蛋白的性質(zhì)造成影響?？傮w來看，脈沖電場(chǎng)應(yīng)用于食品致敏性消減的研究相對(duì)較少，有待進(jìn)一步的研究和探討。

3.2 冷等離子體處理

冷等離子體作為一種低溫、短時(shí)的新型食品加工技術(shù)，在微生物消毒、酶滅活、農(nóng)藥降解、改善營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和改進(jìn)包裝原等方面發(fā)揮著一定的優(yōu)勢(shì)[48]。有研究發(fā)現(xiàn)，該技術(shù)還可用于降低食物過敏原，經(jīng)過冷等離子體處理后，蛋白質(zhì)溶解度降低，活性自由基攻擊肽鍵和二硫鍵，抗體結(jié)合位點(diǎn)斷裂處出現(xiàn)易氧化氨基酸，導(dǎo)致蛋白質(zhì)變性從而降低食物致敏性[49]。此外，冷等離子體還可去除緊密附著在食品加工設(shè)備固體表面的蛋白質(zhì)，以避免過敏原的交叉反應(yīng)[50]。目前該技術(shù)已廣泛應(yīng)用到大豆[49]、花生[51]、腰果[52]等種子堅(jiān)果類食物過敏原的消減中。但該技術(shù)關(guān)于芝麻過敏原消減作用的研究還未見報(bào)道，因此該技術(shù)具有成為消減芝麻過敏原新技術(shù)的極大潛力。

3.3 超聲波處理

超聲波是頻率在20 kHz和1 GHz之間的聲波，是食品加工過程的常用技術(shù)之一[53]，可在食品中形成超聲氣泡，產(chǎn)生局部高壓和高溫以破壞細(xì)胞膜并使蛋白質(zhì)變性[54]。超聲波還可與其他技術(shù)結(jié)合以提高處理效率[55]。有研究發(fā)現(xiàn)超聲波在消減食物過敏原方面的應(yīng)用效果顯著，其主要是通過修飾蛋白質(zhì)的主鏈來改變其空間結(jié)構(gòu)，最終影響蛋白特性[56]。Kai等[57]通過探究超聲處理對(duì)冷榨芝麻蛋白理化特性的影響發(fā)現(xiàn)，盡管超聲處理可顯著增加芝麻蛋白的產(chǎn)量，但對(duì)其結(jié)構(gòu)也存在一定影響，具體表現(xiàn)為略微降低了蛋白質(zhì)的溶解度、起泡能力和穩(wěn)定性，以及在一定程度上可使蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)紊亂和松散。

3.4 脈沖光處理

脈沖光一種高強(qiáng)度、寬光譜、非連續(xù)性的白光，主要包括54%紫外光、20%近紅外光和26%的可見光[53]。脈沖光具有較高的穿透力和快速分散能力，一直被視為食品加工中一項(xiàng)較好的滅菌技術(shù)。食品經(jīng)過脈沖光照射后會(huì)發(fā)生一系列的光熱、光物理、或光化學(xué)反應(yīng)，由于食品過敏原蛋白含有發(fā)色團(tuán)而易于發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)，從而引起蛋白結(jié)構(gòu)的變化，包括側(cè)鏈氧化、蛋白交聯(lián)或聚合、不可溶性蛋白的形成、骨架分裂等，進(jìn)而引起過敏原IgE結(jié)合能力的改變[58]。已有研究表明經(jīng)過脈沖光照射后，花生主要過敏原Ara h 1、Ara h 2和Ara h 3含量都顯著下降[59]，同時(shí)脈沖光處理后的花生[60]、杏仁[59]的IgE結(jié)合能力顯著下降。另外一項(xiàng)研究表明：雖然脈沖光處理雞蛋后能引起蛋白聚合和骨架分裂，但其免疫反應(yīng)性卻無(wú)明顯變化[61]。目前脈沖光技術(shù)應(yīng)用于芝麻過敏原消減的研究還未見報(bào)道，未來有望成為一種潛在的芝麻過敏原消減新技術(shù)。

3.5 糖基化處理

芝麻在食用前通常需要經(jīng)過烘焙、蒸煮、煎炸等一系列熱處理。食品在熱加工過程中，經(jīng)常伴隨著美拉德反應(yīng)的發(fā)生。美拉德反應(yīng)可通過破壞過敏原的表位，降低食物致敏性，也可能因?yàn)橹旅舯砦坏谋┞抖黾又旅粜?。除此之外，非酶糖基化還可以通過各種類型的晚期糖基化終末產(chǎn)物(advanced glycation end products, AGEs)來修飾食物蛋白，如羧甲基賴氨酸、戊糖苷、吡咯啉和甲基乙二醛。據(jù)報(bào)道，糖基化反應(yīng)對(duì)于消除原肌球蛋白[62]、β-乳球蛋白[63]等過敏原的效果顯著，但也有研究表明：糖基化反應(yīng)對(duì)于消減花生過敏原呈現(xiàn)副作用[64]，由此可見，糖基化反應(yīng)對(duì)于不同過敏原蛋白致敏性的消減作用各不相同。迄今為止，應(yīng)用糖基化反應(yīng)消減芝麻過敏原的研究未見報(bào)道，因此，推測(cè)該方法也可被視為消減芝麻過敏原的潛在技術(shù)之一。

3.6 復(fù)合加工技術(shù)

目前的研究證實(shí)多種食品加工技術(shù)的結(jié)合可發(fā)揮協(xié)同或強(qiáng)化作用[65]。如高壓和加熱相結(jié)合，具有方便、高效的特點(diǎn)，已被廣泛應(yīng)用于食物過敏原的消除。部分食物過敏原通常是熱穩(wěn)定的，但溫和加熱(55 ℃)結(jié)合高壓可以有增強(qiáng)食物過敏原的消減作用，如蝦原肌球蛋白在此條件下的IgE結(jié)合能力能夠降低73.59%[66]。另外，也可將生物酶技術(shù)與物理方法相結(jié)合以消減食物過敏原，針對(duì)水解穩(wěn)定性的過敏原蛋白，結(jié)合物理方法可能會(huì)改變過敏原的結(jié)構(gòu)并暴露水解位點(diǎn)，從而增加蛋白酶的作用。例如，將胰蛋白酶與超聲波加熱、紫外線輻射或高壓蒸汽相結(jié)合可顯著增加章魚原肌球蛋白的水解效率[67]。芝麻過敏原蛋白，如2S白蛋白(Ses i 1)具有較高的酸穩(wěn)定性、熱加工穩(wěn)定性和體外胃腸道消化穩(wěn)定性，通過多種加工技術(shù)的結(jié)合，或許可以彌補(bǔ)單一方法對(duì)芝麻消減作用的不足。

4 總結(jié)與展望

芝麻是新型的“8大類”過敏食物之一，芝麻過敏患者的日益激增，使其致敏性的消減成為一個(gè)全球關(guān)注的問題。已報(bào)道的芝麻致敏性的消減技術(shù)，如熱加工技術(shù)、高壓技術(shù)、輻照技術(shù)、酶解技術(shù)和發(fā)酵技術(shù)，都在不同程度上降低了芝麻蛋白的致敏性。整體來看，由于某些芝麻過敏原蛋白具有較高的熱穩(wěn)定性，傳統(tǒng)熱加工方式對(duì)芝麻過敏原的消減有不同效果，同時(shí)極端溫度處理會(huì)造成芝麻營(yíng)養(yǎng)的流失和風(fēng)味的改變，而一些非熱加工技術(shù)在芝麻致敏性消減方面顯示了較好效果。除了目前已開發(fā)使用的芝麻過敏原消減技術(shù)外，脈沖電場(chǎng)技術(shù)、冷等離子體技術(shù)、超聲波技術(shù)、脈沖紫外線技術(shù)等技術(shù)可成為芝麻過敏原的潛在消減技術(shù)。盡管這些單一的食品加工技術(shù)對(duì)其他食品過敏原具有不同程度的消減作用，但在芝麻致敏性消減方面仍需要進(jìn)行進(jìn)一步驗(yàn)證。同時(shí)，多種技術(shù)聯(lián)合處理或許可以彌補(bǔ)單一方法對(duì)致敏性消減作用的不足，有望成為芝麻脫敏的有效策略及新的方向。目前，關(guān)于芝麻過敏原結(jié)構(gòu)、免疫性質(zhì)、抗原表位及其致敏性消減技術(shù)的研究相對(duì)較少，不同加工工藝對(duì)過敏原結(jié)構(gòu)及致敏性影響的研究也停留在蛋白水平，未來應(yīng)開展更多關(guān)于致敏表位的研究，并結(jié)合血清學(xué)實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步明確芝麻致敏性消減的主要機(jī)制。同時(shí)通過細(xì)胞模型或動(dòng)物模型開展致敏性評(píng)價(jià)研究，以期為生產(chǎn)低敏或脫敏芝麻產(chǎn)品奠定理論依據(jù)與科學(xué)指導(dǎo)。