加工對食物過敏蛋白致敏性影響的研究進展

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

（1.河南農業大學食品科學技術學院，河南鄭州450002；2.農業農村部大宗糧食加工重點實驗室，河南鄭州450002；3.鄭州市營養與健康食品重點實驗室，河南鄭州450002；4.農業農村部動物免疫學重點實驗室，河南鄭州450002）

食物過敏已成為世界關注的重大公共衛生和食品安全問題，近年來以驚人的速度增長，食物過敏在成人中發病率接近5%，兒童可達8%，嚴重影響患者的生活[1]。食物過敏是對特定食物的超敏反應，嚴重的危及生命，如急性蕁麻疹，血管性水腫，支氣管痙攣和過敏性休克等癥狀，也包括特應性皮炎和過敏性胃腸道疾病。據報道，食物過敏100%可引起皮膚癥狀，25%的特質兒童引起濕疹[2]。

目前國際上對食物過敏的管理為嚴格避免、營養咨詢和不良反應的緊急治療。雖然100多年來人們試圖尋求使患者脫敏的方法，但是仍然沒有適合的口服耐受療法和有效防治方法。為此，國際食品法典委員會和歐盟、美國、日本、澳大利亞等國都相繼頒發了食品過敏原標簽管理法規，通過食物標簽為消費者避免過敏原提供關鍵信息[3]。我國也制定了相應的過敏原標識法規。

現代食品工業的重要任務就是為消費者提供安全食品，通過選擇合適的食品加工方式控制食物過敏原，在不改變食物營養價值的條件下，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。

1 熱加工對食物過敏蛋白的影響

熱處理作為常用的食品加工技術，包括蒸、煮、烘、焙、煎、炸、微波加熱、巴氏滅菌和高溫高壓等。熱加工會導致食物蛋白質結構變化，包括蛋白質分子的一級結構展開、二級和三級結構的喪失、分子內和/或分子間共價和非共價相互作用的形成等，這些改變可導致食物致敏蛋白構象表位的暴露、掩蓋或破壞，從而影響其致敏性。

1.1 傳統熱加工對過敏蛋白致敏性的影響

自古以來，傳統熱加工蒸、煮、烘、焙、煎、炸與人類的一日三餐密不可分。在食品過敏領域，Nicoleta等[5]在25℃～100℃溫度范圍內處理谷蛋白，發現熱變性使蛋白質暴露出不同的官能團，其抗原特性降低64%，選擇合適的參數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象表位的位置隨溫度而變化；Carmen 等[6]利用 IgE-ELISA、IgE-western blot并結合皮膚點刺試驗（skin prick test，SPT）、介質釋放試驗，發現濕熱（水煮60 min、高溫高壓）處理能減弱腰果和開心果的IgE結合性；Abramovitch等[7]通過酶聯免疫吸附（enzyme-linked immunosorbent assay，ELISA）評估生和熟黑虎蝦，香蕉蝦，泥蟹和藍游蟹提取物的IgE反應性，發現煮熟甲殼類提取物IgE反應性顯著增加，但是他們進一步研究熱處理對甲殼類提取物細胞免疫反應的影響，發現蒸煮實質上不會改變甲殼類提取物總體T細胞增殖或細胞因子反應性，反而會減少Tregs的誘導，與IgE反應性并不一致。因此在確定加工方法對過敏蛋白致敏潛力的影響時需要進行全方位的評估。

1.2 微波加熱對過敏蛋白致敏性的影響

微波加熱同時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。有研究發現微波聯合酶處理適宜于生成低致敏的肽：如Ketnawa等[8]發現微波處理魚蛋白水解產物的抗氧化活性更好，其致敏潛力也顯著降低，90℃下微波預處理5 min，堿性蛋白酶酶解2 min～10 min，能產生抗氧化活性更高，致敏活性最低的魚肽；同時也有研究發現微波加熱食品不能用于消除小麥醇溶蛋白的過敏性：如Leszczynska等[9]用微波處理純麥醇溶蛋白和小麥粉，發現麥醇溶蛋白的免疫反應性增加。然而小麥作為人類主要糧食作物，面制品加工呈現多樣化，微波能否用于面制品熟化和復熱，還需要更多的研究驗證。

1.3 高溫高壓對過敏蛋白致敏性的影響

高溫高壓可抑制微生物、延長食品貨架期，是現代食品加工中重要的工序之一。在食物致敏蛋白研究領域，高溫高壓會降低食物過敏原致敏性。Leszczynska等[9]發現高溫高壓可降低面粉中麥醇溶蛋白的抗原性；Beatriz等[10]通過IgE免疫印跡和皮膚點刺試驗評估花生過敏臨床患者對未加工和熱加工的花生提取物的免疫反應性，體外和體內試驗均表明，烤制花生蛋白的IgE免疫反應性在高溫高壓極端條件下顯著降低；李穎超等[11]發現高溫高壓處理后Ara h1誘發食物過敏反應的能力顯著降低；Elena等[12]發現高溫高壓處理后榛子粉體外致敏性降低。

2 非熱加工對過敏原的影響

食品非熱加工技術主要指在生產過程中通過非傳統加熱的方法來主要進行殺菌與鈍酶的技術，其包括超高壓、脈沖電場、超聲波、高密度二氧化碳、電離輻射、脈沖磁場、輻照等技術。傳統的熱加工技術由于溫度升高，會導致食品失去了固有營養成分、質構、色澤和新鮮度。非熱加工技術具有殺菌溫度低，能很好地保持食品固有營養成分、質構、色澤和新鮮度等特點受到行業人士關注，并日趨走向成熟和商業化。

2.1 超高靜壓處理對過敏蛋白致敏性的影響

超高靜壓（high hydrostatic pressure，HHP）在現代食品工業中應用越來越廣泛。超高靜壓處理對過敏蛋白致敏性的影響在食品安全研究領域已然開展。Zhou等[13]發現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，其二級結構中α-螺旋和β-折疊被大量破壞，變成無規則卷曲，并顯著改善了其熱穩定性和乳化性能；朱業培等[14]用超高靜壓協同溫度處理牛血清白蛋白過敏原Bos d 6，發現其抗原性降低與α-螺旋含量呈明顯的正相關。

有研究發現HHP導致蛋白質三級結構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，發現其IgG結合力隨壓力增加而增加，其IgE結合力卻是200 MPa時最低（下降15.2%），400 MPa時最高（增加10.8%），深入研究發現超高靜壓處理后β-Lg的三級結構發生了顯著變化，而一級和二級結構保持穩定。

HHP聯合熱處理對過敏原致敏性的影響也逐步被證實。Yang等[16]發現 HHP（650 MPa）聯合熱處理（100℃、15 min）能夠有效地降低核桃過敏原（walnut allergen，WA）的IgE結合力，最高降低86.37%，同時喂食經處理（650 MPa，100℃，15 min）的核桃過敏原，小鼠過敏反應的臨床癥狀顯著減輕；Long等[17-18]用HHP聯合熱處理花生（600 MPa，55℃、10 min）和蝦原肌球蛋白（500 MPa，55℃、10 min），發現其 IgE 結合力均顯著降低（分別降低65%、73.59%），喂食后對應的BALB/c過敏小鼠幾乎都沒有變應原性；Lozano-Ojalvo等[19]發現經 HHP（400 MPa，37 ℃、30 min）處理的乳清蛋白（whey proteins，WP）酶促水解產物在WP致敏的BALB/c小鼠中不誘導致敏，也不引起全身性過敏反應，對脾細胞也表現出免疫調節性。

2.2 輻照加工對過敏蛋白致敏性的影響

食品輻射作為一種電離輻射技術，破壞生物體DNA結構達到滅菌效果，同時也能造成植物胚芽停止生長分化。輻照技術對食品過敏蛋白的影響已引起學者關注。

研究對象不同，輻照對食物變應原性的影響也不相同。Joanna等[20]發現γ輻照能增加麥醇溶蛋白樣品的變應原性，其免疫應答與所施劑量之間呈線性關系，輻照小麥面粉中提取的醇溶蛋白的免疫反應性高于相同劑量輻照純麥醇溶蛋白的免疫反應性，安全劑量控制在10 kGy內。輻照殺菌能否應用于小麥加工、面制品加工，還需深入研究。Moriyama等[21]發現高達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性。Liu等[22]首次在冷凍階段評估電子束（electron beam，EB）照射對蝦原肌球蛋白（tropomyosin，TM）IgE結合能力的影響，3 kGy劑量照射后，蝦提取物和TM的IgE特異結合力增加了10%，10 kGy時下降了 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，其二級和三級結構發生了明顯變化，引起大量蛋白質變性和聚集，顯著降低α-La與IgG和IgE結合力、嗜堿性粒細胞的脫粒能力。Luo等[24]用 1、3、5、10 kGy γ-照射 Ara h6 及花生蛋白質提取物（whole peanut protein extract，WPPE），發現輻照可引起Ara h 6的二級和三級結構顯著變化；增加照射劑量時，Ara h6和WPPE的抗原性均降低；進一步研究發現，Ara h6的IgG結合力與其α螺旋的減少呈良好的相關性，輻照可作為降低或消除花生變應原性的有效方法。

2.3 超聲波加工對過敏蛋白致敏性的影響

超聲波是近年來在食品工業中應用的一種綠色無損技術。其在食品技術的各個領域中得到應用，如結晶、冷凍、漂白、脫氣、提取、干燥、過濾、乳化、殺菌等方面。

涂宗財等[25]發現超聲波處理牛乳β-Lg其抗原性呈先升高后降低的趨勢，但對β-Lg致敏性影響不大；他們進一步研究發現超聲波聯合美拉德反應處理牛乳β-Lg，其IgG和IgE結合能力均顯著降低[26]。因此，超聲聯合其他處理，可作為乳品加工的安全工序，有望開發低致敏性牛乳。

超聲處理不同食品對其致敏潛力影響不同。Yang等[27]用高強度超聲處理卵清蛋白（ovalbumin，OVA），發現會增加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，其消化產物的IgE結合能力總體上呈先升高后降低趨勢，80 min時，其消化產物IgE結合能力最低。馬濤等[29]處理三文魚過敏原Sals 1蛋白，發現其抗原性降低但不能完全被消除。超聲聯合其他處理也可以降低其致敏性，如Li等[30]發現超聲波結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結合。不同的食物應恰當的選擇超聲處理，同時通過超聲聯合其他處理來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 脈沖處理對過敏蛋白致敏性的影響

脈沖技術利用瞬時激發的高強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能使蛋白質聚合，改變結構，從而影響其致敏性。

Li等[31]發現脈沖紫外光（pulsed ultraviolet light，PUV）處理粗制杏仁蛋白質提取物，其與IgE結合水平降低，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結合力，其致敏性降低率與PUV燈距呈負相關、與處理時間正相關。Shriver等[33]發現煮沸可引起蝦原肌球蛋白過敏原反應性增加，而PUV處理可降低蝦提取物與IgE的結合力。涂宗財等[34]研究高壓脈沖電場PEF處理β-Lg，隨著處理時間的延長，其空間結構先展開后折疊，抗原性先增大后降低。總的來說，脈沖技術對過敏蛋白致敏性方面的研究還很匱乏，需要拓展。

2.5 酶法改性對過敏蛋白致敏性的影響

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

酶解聯合其他加工能顯著提高作用效率。白小娟等[36]發現風味蛋白酶消除大豆蛋白致敏原活性時，超高壓處理具有協同促進作用。Yu等[37]發現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，其體外IgE結合力最低；并在人皮膚點刺試驗中引起的過敏反應最小。Carmen等[38]發現與酶處理相結合的熱處理（煮沸和高溫高壓）可以顯著降低IgE與腰果和開心果的過敏蛋白結合。

進一步研究利用小鼠模型驗證酶解對過敏原致敏性的影響。宋偉等[39]利用小鼠動物模型評價胰蛋白酶對牛乳β-lg的致敏性影響，體內和體外實驗均發現胰蛋白酶破壞牛乳β-lg的三維空間結構，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OVA過敏原的免疫治療劑。

2.6 發酵處理對過敏蛋白致敏性的影響

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

發酵對過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]研究發現枯草芽孢桿菌發酵顯著降低了冷榨花生蛋白粉中過敏原Ara h1和Ara h2的含量。李璽等[43]發現酵母菌發酵初期使其致敏性增強；后期在酶的分解以及酒精的溶解作用下，面筋結構被破壞，小麥致敏性降低。許倩等[44]發現濃縮乳蛋白復原乳在副干乳酪桿菌H9發酵過程中，α-LA、β-LG、α-CN、β-CN抗原性和致敏性大致都隨時間呈降低趨勢。

進一步研究利用小鼠模型驗證發酵脫敏效果。程友飛等[45]研究發現發酵處理可降低豆粕致敏性，進一步建立小鼠模型發現，發酵豆粕組小鼠血清中的特異性IgE抗體和mMCP-1水平都低于未發酵豆粕組。彭吉祥等[46]發現雙歧桿菌13.085和雷帕霉素能有效緩解蝦原肌球蛋白小鼠過敏癥狀，其作用可能是通過mTOR信號通路平衡Treg/Th17細胞亞群數量，促進Treg型細胞因子表達而抑制Th17型細胞因子分泌。李艾黎等[47]發現發酵乳桿菌干預可改善小鼠的β-LG過敏癥狀，其作用可能與促進Thl占優勢的Thl/Th2細胞平衡，阻斷IgE分泌及平衡T淋巴細胞亞群數量相關。

3 結論與展望

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

同時，該研究領域也逐漸認識到在確定加工對過敏蛋白致敏潛力的影響時，還需要進行其他全方位的評估，因此未來的研究方向將會越來越重視體外實驗結合體內實驗，建立小鼠模型、口服激發、皮膚點刺試驗和分析細胞因子等加以驗證，并結合臨床變化，這就需要更多的學科交叉合作和努力，才能為滿足消費者對食品安全的迫切需求。