食品中过敏因素及其风险控制的研究进展

黄海燕, 张 慧, 陈 亮, 肖志刚

(1.吉林工程职业学院 食品工程分院, 吉林 四平 136001; 2.黑龙江职业学院 食品药品学院, 黑龙江 双城 150111; 3.沈阳师范大学 粮食学院, 沈阳 110034)



食品中过敏因素及其风险控制的研究进展

黄海燕1, 张 慧2, 陈 亮1, 肖志刚3

(1.吉林工程职业学院 食品工程分院, 吉林 四平 136001; 2.黑龙江职业学院 食品药品学院, 黑龙江 双城 150111; 3.沈阳师范大学 粮食学院, 沈阳 110034)

随着科技进步和经济发展,食品安全越来越受到人们的重视,食物过敏这一食源性疾病已引起广大消费者、生产者和研究者的普遍关注。依据近年来有关食品过敏的研究成果,从食物过敏的流行病学、食物过敏因素来源、食物过敏原的检测及食物过敏因素的风险控制等方面综述了食物过敏因素的研究进展。对过敏因素在食品加工处理的稳定性研究,过敏原检测方法,食物过敏与食物过敏研究现状,食物过敏的发病机制等几个方面进行了分析总结,并结合国内外最新的研究成果及颁布的法规,对食物过敏因素的研究工作做出了新的展望,未来食品过敏的研究将从过敏食物或食品的适当标注,开发低敏食品并的建立和使用食物过敏数据库几个方面入手来控制食品过敏因素的风险。

食物过敏因素; 过敏原检测; 风险控制

0 前 言

随着科技进步和经济发展,食物安全性受到越来越多人们重视,食物过敏这一食源性疾病已引起广大消费者、生产者和研究者的普遍关注。食品安全性是食品质量最重要组成部分。我国有关专家认为食品安全性应该是食品中不应含有可能损害或威胁人体健康的有毒、有害物质或因素。食用数量是否适当,还取决于消费者自身的一些内在条件。大多数人都经历过不良的食品反应,但只有少数人(大约8%的婴儿和2% 的成人)产生过强烈的因食品蛋白质引起的过敏反应。重庆医科大学儿童医学院在一年内对3 040名2岁以下儿童进行食物过敏流行病调查,确诊160名儿童产生食物过敏,发病率为5.2%,高于美国发病率[1]。食物过敏在相当程度上侵扰着过敏人群健康,因此保护消费者食用安全已成为食品安全管理部门和食品生产商面临的严峻问题。

1 食物过敏的流行病学

食物过敏是指食物进入人体后,机体对之产生异常免疫反应,导致机体生理功能的紊乱和(或)组织损伤,进而引发一系列临床症状。食物变态反应具有特异性,各种免疫病生理机制均可涉及。食物过敏反应的一个共同特点是必须有致敏因素的预先接触及前接触,使机体处于致敏状态,当再次接触该致敏因素时,才诱发变态反应。食物过敏是临床上最常见、最重要的过敏性疾患之一。关于食物过敏的研究早在1905年就开始了。当时从事环境医学的英国精神病医师Dr.Frances-Hare发现,许多疾病,包括痛风、湿疹和绞痛病等都和食物有关,去除有问题的食物之后,症状就会消失。这就是人们最早认识到的食物过敏现象。

由于诊断方法不同,各国报道的人群研究的食物过敏率差异较大;仅有的几项以双盲对照食物激发实验阳性为诊断标准的人群研究显示,0.5%～2%的成人和6%～8%的儿童有食物过敏问题[2-3]。美国对480多名新生儿进行的前瞻性研究显示,28%的被调查儿童在3岁前有过食物不良反应,经食物激发实验证实其中8%儿童至少对一种食物过敏。Hill等[4]报道,澳洲3岁以下儿童食物过敏患病率约为3%～7%,2岁以下儿童对蛋类过敏者为3.2%,对牛奶过敏者为2.0%,对花生过敏者为1.9%。荷兰白种人食物过敏发病率成人为1.4%,儿童为5%～7%。有关亚洲和非洲国家食物过敏的人群研究很少,中国一项以开放性食物激发试验为诊断依据的研究显示,2岁以下幼儿食物过敏率为5.3%。最近的研究显示,通过测定血清中特异性IgE水平,判断食物过敏的敏感性和精确性超过95%,运用该方法减少了对激发实验的需求。同时,婴幼儿特异性IgE水平可较好地预测以后是否对吸入性过敏因素产生过敏[5-6]。

2 食物过敏因素

食物中能使机体产生过敏反应的抗因素分子称为食物过敏因素,它们大多为蛋白质。据报道,有8类食物经常引起过敏反应,占总过敏案例90%以上,它们分别为:蛋、牛奶、鱼类、甲壳类动物、花生、大豆、核果类食物及小麦[7]。对人类健康构成威胁的食物过敏因素主要来自食物中含有的致敏蛋白质、食品加工储存中使用的食品添加剂和含有过敏因素的转基因食品。以下对常见食物过敏因素分布情况分别作一介绍。

2.1 食物过敏蛋白质

食物中90%的过敏因素是蛋白质,但并非所有蛋白质都会引起过敏。值得指出的是,这些特性并不是致敏因素所特有的,因为非致敏因素分子同样可具有这些特性。由蛋白质引起的过敏反应多为IgE介导的I型变态反应。植物性食物中过敏蛋白主要是醇溶谷蛋白家族的非特异性脂肪转运蛋白、d-淀粉酶或胰岛素抑制剂、双子叶植物种子2s储存蛋白等。牛奶里含有20多种蛋白质、d-乳白蛋白、P-乳球蛋白、牛血清蛋白和γ-球蛋白。1999年国际食品法典委员会第23次会议公布了常见致敏食品的清单,包括8种常见的和160种较不常见的过敏食品。临床上90%以上的过敏反应由8类高致敏性食物引起,这些食物包括:蛋、鱼、贝类、奶、花生、大豆、坚果和小麦。其他食品如猪肉、牛肉、鸡、玉米、番茄、胡萝卜、芹菜、蘑菇、大蒜、甜辣椒、桔子、菠萝、猕猴桃,芥末、酵母诱发的过敏反应较少[8]。

2.1.1 植物性食物过敏原

在植物性食物过敏案例中,以大豆及核果类食物过敏报道最多,因此,对其食物过敏原研究工作也较深入。1993年,Ogawa等分离到大米中主要过敏蛋白质Glym Bd30k,随后还对该过敏原一级氨基酸序列抗体结合部位进行鉴定,此前他们已经研究发现大豆中3种主要过敏蛋白为Glym Bd30K,Glym Bd28K和β-7S伴大豆蛋白。特别是那些人类以主食消费的谷物食物如水稻、小麦、玉米等,发现在人群中也具有过敏现象,因此引起科学界关注。1978年,Shibasaki等报道水稻蛋白具有过敏作用,1987年Mutsuda等运用HLPC,ELISA,SDS-PAGE及亲和层析法分离纯化到1种存在于水稻种子胚乳中的过敏原,进一步研究发现该过敏原分子中Pro和Cys含量比谷蛋白和球蛋白要高,而且这种过敏蛋白在100 ℃/60min后仍然可保持60%过敏反应活性[9]。通过进一步分离得到6种过敏蛋白质,分子量分别为14,15.5,16,26,33,和56 KDa,并发现14～16 KDa过敏蛋白具有α-淀粉酶抑制剂活性,33 KDa过敏原蛋白质具有葡萄糖氧化酶Ⅰ活性[10]。

表1 几种常见植物性食物过敏原[10-11]

2.1.2 动物性食物过敏原

牛奶过敏是小儿最常见食物过敏之一,在欧美发达国家,婴儿牛奶过敏发生率为2%～7.5%。50%牛奶过敏婴儿可能对其他食物也产生过敏,如蛋类,豆类,花生仁等。牛乳中含有5种主要蛋白质,即酪蛋白,M-乳白蛋白,P-乳球蛋白,牛血清白蛋白和F-球蛋白。由于婴儿小肠渗透性高,对上述5种异种蛋白均能吸收,但认为主要过敏原为α-酪蛋白及P-乳球蛋白。由于α-酪蛋白是牛奶中主要蛋白质,也是引起小儿过敏主要过敏原,因此,在牛奶基础上改良配方奶粉仍然很难免除α-酪蛋白和其他过敏原如P-乳球蛋白的存在,从营养成分角度看,大豆蛋白粉能满足儿童需要,但大豆蛋白粉对牛奶过敏儿童有效率只在50%左右,原因可能是豆奶粉中蛋白质与牛奶蛋白质有交叉过敏现象。

海产食品过敏反应经常发生在沿海人群中,但以前我们只知道引起过敏的海产品种类如虾,贝类,一些鱼类。而现在研究中发现主要海产品过敏原为热稳定性糖蛋白,且各种甲壳类动物过敏原具有高度交叉反应性。Masaru[12]等研究被日本及欧美国家食用的主要牡蛎品种(Crassostrea gigas)过敏原为一种富含Cly , Ala,Leu而缺少Pro,Try的原肌球蛋白,起分子量为86 KDa。

表2 几种常见动物性食物过敏原[12-13]

2.2 食品添加剂

食品添加剂包括防腐剂、色素、抗氧化剂、香料、乳化剂、稳定剂、松软剂和保湿剂等,其中人工色素、香料引起过敏反应较为常见。为了食品的货架期、改善感官性状和口感,这些化学物质被广泛用于各类食品中,但由于食品标签中标注不明确或没有标注,如果不特别注意往往难以观察。食品添加剂引起的过敏反应通常为非IgE介导的免疫反应,采用皮肤针刺实验特异性IgE测定常为阴性反应,临床诊断只能通过DBPCFC来确诊[14]。

2.3 转基因食物过敏因素

转基因食品安全性一直受到社会广泛关注,而转基因食品过敏事件的发生,更增强了人们对转基因食品安全性的担忧。Pioneer Hibred 公司将巴西坚果基因转入大豆中以增加动物饲料蛋白含量,这种基因改良由于引发消费者对巴西坚果的过敏反应而被责令收回。该案例告诉人们,转基因食物有可能转进过敏因素基因,使某些人类未知的或从未经人类食用的生物中过敏因素基因转入到食物性动植物中而引发过敏事件。另据报道,转基因Bt玉米是利用遗传工程技术在玉米基因中插入Bt蛋白(一种苏云金杆菌杀虫毒素)基因,Bt蛋白一般对人体无毒,但对害虫有毒,由于有些Bt蛋白耐热和不能消化,有可能成为食物过敏因素。人们对转基因玉米存在潜在的过敏性、毒性等表示担心[15]。

2.4 其他食物过敏问题

1999年,SI Yin-Chung等研究Mallard反应对食物过敏性影响。他们利用无过敏因素活性植物聚集素同葡萄糖或果糖在50 ℃保持28 d,然后将发生Mallard反应的产品进行过敏性研究[16]。结果发现,发生Mallard反应的产品会导致过敏反应,但是否是Mallard反应产物中含有过敏因素还有待进一步研究证实。

3 食物过敏原的检测

食品过敏原检测方法主要是免疫分析法,随着更多过敏原致病机理的发现,它将渗透到未来食品科学和食品分析的各个传统领域。

3.1 放射性过敏原吸附抑制试验

放射性过敏原吸附试验,它是特异性过敏原体外测定方法之一,是国外首选的体外诊断方法。它同其他体外测定方法一样,最大的优点是绝对安全,可完全避免体内方法可能发生的过敏反应 ,同时不会有使病人致敏或增加病人敏感性的危险,尤其对高度敏感的儿童特应性患者更为适宜。该试验与支气管激发试验的符合率为80%左右,与皮肤试验的符合率在70%～80%,与白细胞组织胺释放试验的相关系数为0.84。该试验使用离体血清,便于运输和保存,在方法上敏感性, 特异性和重复性均很高,易于自动化,因此在国外是广泛应用而仅次于皮肤试验的测定方法。但该试验需要的放射性同位素,价格昂贵,半衰期短,操作和处理均需要专门的设备,使其广泛应用受到一定的限制。

放射过敏原吸附试验是利用过敏病人血中的IgE作为抗体,与固定相上过敏原和食品中的过敏原(游离)竞争结合,经过一定时间培养后,清洗去游离抗原和抗体,再用标记的兔或羊抗体IgE的抗体检测与固定相抗原结合的人IgE量,从而计算出食品中的抗原量[15]。此法用于测定不同类型蛋白质过敏原,如花生和乳清等。

3.2 免疫-PCR

免疫-PCR是以一段特定的双链或单链DNA来标记抗体,用PCR扩增抗体所连接的DNA,并进行电泳检测,因此可由PCR产物的量来反映抗原分子的量。由于PCR的高扩增能力,只要存在着极微量的抗原抗体反应,PCR都能大量扩增抗体所连接的DNA分子,再用电泳来表明实验结果[17]。免疫-PCR的关键之处就在于用一个连接分子将一段特定的DNA连接到抗体上,在抗原和DNA之间建立相对应关系,从而将对蛋白质的检测转变为对核酸的检测。

食品过敏原检测的一个新靶标就是特殊食品蛋白的cDNA。DNA分子可以通过PCR技术扩增,在PCR过程中DNA分子的引物也得到了扩增。产物即可利用分子量的大小在琼脂糖电泳上进行分离。一般来说通过引物的选择可以使具有一定同源性的DNA分子之间的交叉反应降低到最低程度,尽可能的避免假阳性结果的产生。PCR扩增技术一般用来对各种食品中经基因修饰的成份(如转基因大豆和转基因玉米)的检测和定量分析。而直到现在,只有2种PCR方法专门针对食品过敏原(榛实和小麦)的检测。两种方法均具有很高的灵敏度,都可以达到0.001%[18]。

国外学者对烤榛实(140 ℃,30 min)中低丰度主要榛实过敏原 Coral(0.001%)的DNA进行了扩增(与巧克力和其他不同的食品中榛实蛋白的含量一致)[19]。而且不同的食品类型也大大影响了过敏原DNA的定量检测限度。也有人应用PCR技术研究了食品处理过程相关参数对面包类食物中转基因大豆和转基因玉米成分检测的影响。结果发现在研究的食品(面包和蛋糕)中含量低于0.5%转基因玉米的DNA是检测不到的,而经过各个加工步骤(包括200 ℃30 min)后得到的白面包中加入的0.3%转基因大豆的DNA是可以检测的。这就说明在用PCR技术检测过敏原DNA时一定要考虑食品处理过程中过敏原DNA的降解。

ELISA可以检测食品样品中已知来源的蛋白,而PCR可以在相关蛋白不存在的情况下检测其DNA的存在。因此,PCR技术增加了食品中存在过敏原假阳性测定结果的机率。PCR方法的优点是比较快,如果要研究已知序列的DNA,这个分析过程只需要7～10 d,对于一个已经纯化的过敏原,ELISA分析要用一个月甚至更长时间,此外,制备其特异性的抗体要再加一个月[20-21]。PCR技术是以简单、确定的DNA序列为基础的,而ELISA分析却要依赖于质量稳定的动物抗体。将来重组抗体将有助于抗血清的标准化。加工食品中 DNA和蛋白的稳定性都是要考虑的重要因素。总之,PCR技术适合于复杂食品中过敏原的定量分析,在这方面应该得到大力推广。

3.3 免疫学检测

利用动物抗体的免疫检测抗原的方法有很多,也较成熟。它是通过对一些常见的过敏原,制备出一些动物的单克隆抗体,食品中的这些过敏原可以通过如酶联免疫吸附法(ELISA)和放射性免疫法(RIA)来检测。

ELISA是一种利用患者血中抗体检测过敏原的方法。其基本原理为,将已知过敏原抗体包被,通过抗原抗体反应将酶标抗体结合到载体上,然后使结合的酶标抗体和游离的酶标抗体分离,加入酶的底物显色,根据颜色深浅可定性或定量过敏原。

4 食物过敏因素的风险控制

食品过敏因素风险控制最重要的一点是了解产品中所有配料,并在食品标签中准确地把食品过敏因素标示出来。对于食品生产厂家而言,危害分析和关键控制点(HACCP)体系的实施,可以控制食品的每个阶段,以保证食品的安全性。优质生产规范(GMP)和卫生标准操作程序(SSOP)是保证食品安全法制化的规定。由于一般加工方法难以完全消除食物中的过敏因素,因此,如何有效控制过敏性疾病发生成为大家考虑的问题,目前认为可能通过3种途径来实现。

4.1 对有关食物或食品做适当标注

在现代食品制造业中,食品因素料因素始形态已经完全发生改变,一种食品成分往往来源于几种乃至几十种因素料,因此在未加适当标注情况下,食物过敏消费者就很容易因误食和发生食物过敏事件。如大豆分离蛋白因其较高营养和功能特性而在食品工业中广泛应用,而大多数食品标签只是简单标注为蛋白质或植物蛋白质,消费者因无法识别其蛋白质种类及来源而对大豆过敏人群形成潜在威胁[22]。因此在食品标签上注明蛋白质成分种类和来源,可有效避免过敏人群发生误食而产生食物过敏事件。

4.2 食物过敏数据库的建立和使用

对转基因食品进行安全性评价和分析是保证消费者使用安全的必要措施。转基因食品安全性自其产生以来就受到广大消费者的关注,为此,国际食品生物技术委员会和国际生命科学研究院过敏性与免疫研究所一起,制定了一套分析遗传改良食品过敏性的树状分析法[23]。目前已经有198种主要过敏因素(包括食物过敏因素)氨基酸序列是已知的,通过将目标蛋白序列同数据库中近200个已知过敏因素氨基酸序列同源比较,可以推断其过敏性,建立食物过敏因素数据库就等于得到判定标准。

4.3 开发低敏食品

由于食品中过敏蛋白对各种加工处理表现稳定,完全消除过敏食品中过敏因素即不经济也不实际,因此开发低敏食品才是切实可行的。开发低敏食品可通过2个途径来实现:一是利用物理化学或生物化学方法消除或降解过敏因素,使食物过敏性下降,如分离和酶解技术应用;二是利用育种和基因工程技术培育低过敏因素食品因素料,如低过敏转基因大米,低过敏转基因大豆等[24-25]。低过敏食品目标就是通过各种不同方法和途径使特定食物中过敏因素活性降低到敏感人群最低耐受力以下。

食物过敏原在食物中存在是食物安全不利因素,研究食物中过敏原的物理和生物化学特性,将有助于我们开发出低过敏甚至无过敏食品,以防止食品或其他新食品对过敏人群的侵扰。

5 结 语

食物过敏的高危人群为婴幼儿和儿童,食物过敏是儿童继发性营养不良的因素因之一,90%的过敏反应由蛋、鱼、贝类、奶、花生、大豆、坚果和小麦等8类高致敏性食物引起。食物过敏的主要危险因素为阳性过敏性疾病家族史、纯母乳喂养时间短于4个月和辅食添加不当。婴幼儿期纯母乳喂养是预防食物过敏的保护因素。降低食物过敏患病率及其对健康危害的关键是早期明确诊断、及早将过敏食物从病人食谱中彻底排除和及时给予喂养指导。尽管国际食品法典委员会已公布了常见致敏食物的清单,但在现实生活中,由于食物标签的不完善、食物添加剂的广泛使用使食品中隐含致敏成分增加,患者误食过敏食品的情况时有发生,加上转基因食品带来的隐忧,严重威胁着易感人群的健康和安全。因此,强化食品标签管理,加强转基因食品安全性评价十分重要。

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Progress of research on food allergen and food allergy control

HUANGHaiyan1,ZHANGHui2,CHENLiang1,XIAOZhigang3

(1.College of Food Engineering, Jilin Engineering Vocational College, Siping 136001, China;2.College of Food and Medicine, Heilongjiang Polytechnic, Shuangcheng 150111, China;3.College of Grain Science and Technology, Shenyang Normal University, Shenyang 110034, China)

With the development of scientific and technological progressing, people take more and more attention to the food safety.The food allergies as the food borne disease has drawn attention of the masses of consumers, producers and researchers.In this paper the epidemiology of food allergies, the source of food allergies, the detection of food allergen and the risk control of food allergy factors were reviewed, based on the researches of food allergy in recent years.The stability study and the detection methods of allergic factors in food processing, and the present research situation, the pathogenesis has carried on the analysis summary.A new outlook was carried out based on the latest research achievements of the promulgated laws and regulations, and the factors of food allergy research work has made the future study of food allergies from food allergies or food appropriate annotation, that were the establishment of low sensitivity database and the Proper labeling of food allergy to control the risk of food allergy factors.

food allergy factors; allergen detection; risk control

2014-10-13。

“十二五”农村领域国家科技支撑计划项目(2012BAD34B02); 黑龙江省教育厅科学技术研究重点项目(12511z006); 哈尔滨市优秀学科带头人基金资助项目(2012RFXXN107)。

黄海燕(1984-),女,内蒙古集宁人,吉林工程职业学院讲师,硕士。

1673-5862(2015)01-0054-06

TS207

A

10.3969/ j.issn.1673-5862.2015.01.012