乳酸菌发酵降低牛乳蛋白过敏性的研究进展

张微，满朝新，王辉，林官根，姜毓君

（1.东北农业大学食品学院，乳品科学教育部重点实验室，哈尔滨150030；2.国家乳业工程技术研究中心，哈尔滨150028）

乳酸菌发酵降低牛乳蛋白过敏性的研究进展

张微1,2，满朝新1,2，王辉1，林官根1，姜毓君1,2

（1.东北农业大学食品学院，乳品科学教育部重点实验室，哈尔滨150030；2.国家乳业工程技术研究中心，哈尔滨150028）

综述了乳酸菌发酵降低牛乳蛋白过敏性及其抗过敏作用机制的研究进展，并展望了乳酸菌在抗过敏方面的应用前景。

乳酸菌；过敏症；牛乳蛋白；机制

0 引言

牛乳蛋白过敏(cow milk pro tein allergy，CMPA）是新生儿和婴儿中最普遍的一类过敏，西方国家的发病率为1.5%～7%[1]。牛乳过敏可引起鼻炎、湿疹、腹泻、胃肠出血等疾病，严重影响婴幼儿的健康成长[2]。如何通过蛋白质改性技术降低牛乳蛋白的过敏性已成为现代乳制品生产中急待解决的问题。

近年来，许多研究学者希望能借助乳酸菌来有效减缓过敏反应，治疗食物过敏症[3-5]。在降低食物过敏原，预防和治疗由于食物过敏引起的过敏性疾病中，乳酸菌的应用已经日益受到关注，但就目前国内外的研究来看，乳酸菌的抗过敏作用差别较大，免疫调节机制尚未十分清楚，特别是对降低致敏蛋白过敏性的效果如何，对过敏反应的调节是否具有种属特异性，这些问题尚没有明确的结论。鉴于此，本文综述了乳酸菌降低牛乳蛋白过敏性的研究进展，期望为抗过敏乳酸菌发酵食品的进一步研究与开发提供思路。

1 乳酸菌与过敏性疾病的关系

临床研究表明，患过敏症的病人多伴有肠道菌群失衡，特别是乳酸菌的减少。乳酸菌作为肠道微生态的平衡者和肠黏膜免疫系统调节者，已有不少研究证实乳酸菌对预防和治疗食物过敏有一定的作用。王挺[6]研究结果显示，与健康儿童比较，食物过敏患儿肠道双歧杆菌、乳酸菌显著下降，肠杆菌显著升高，粪便sIgA含量显著下降，儿童肠道菌群失调是引起过敏性疾病的主要原因之一。乳酸菌作为肠道微生态的共生菌，可通过改善宿主肠道菌群比例，增强肠道屏障功能以及减少炎症介质释放等多方面预防和治疗食物过敏[7]。

目前的研究表明，机体免疫调节系统的失衡是引起过敏性疾病的最主要原因。与健康个体相比，食物过敏者除了体内特异性IgE水平显著升高以外，还存在Th1/Th2型免疫反应失衡，Th2型反应分泌（分泌IL-4，IL-5，IL-3等细胞因子）过强而Th1型反应（分泌IFN-γ，IL-12，IL-18等细胞因子）受抑制[8]。近年来国内外许多研究证实乳酸菌可通过纠正Th1/Th2失衡来减轻过敏反应，且具有种(株)特异性，如李艾黎等和Li等[9-10]分别指出嗜酸乳杆菌和唾液乳杆菌能有效刺激致敏小鼠的细胞产生IL-12和IFN-γ，降低IL-4水平，促进Th1型免疫应答，抑制Th2细胞的活性，进而降低IgE的产生，缓解过敏反应。马冬雪等[11]研究表明，乳杆菌可提高牛乳β-乳球蛋白致敏小鼠脾淋巴细胞的IFN-γ/IL-4比值，进而纠正Th2占优势的Th1/Th2失衡，下调抗体分泌量，且具有菌株特异性[4]。此外，苏志伟等通过试验研究和临床实证证明，经热杀死的3种乳酸菌在小鼠脾脏细胞增生以及影响细胞因子方面依然具有作用。

Kallio maki等在临床双盲和随机安慰剂对照试验中发现，至少有一级亲属或其配偶患过敏性湿疹、过敏性关节炎、哮喘等疾病的孕妇服用乳酸菌(LGG)，其子女从出生后至6月龄也给予LGG，到2岁时给予益生菌组发生特异性湿疹率较给安慰剂组下降了一半，表明乳酸菌LGG能够有效预防早期高危儿童过敏性疾病[5]。Maja maa等[12]给乳母服用LGG后发现湿疹患儿大便α1-抗胰蛋白酶、TN F-α均明显下降，外周血IL-4下降，IFN-γ上升，提示Th2亢进现象得到纠正，肠炎症缓解。Isdau ri等[13]对患有过敏性皮炎的儿童给予鼠李糖乳杆菌治疗后发现，患儿胃肠炎症和特应性皮炎的临床症状明显改。

2 乳酸菌发酵降低牛乳蛋白过敏性的研究

乳酸发酵是一种降低牛乳过敏性较好的方法。临床实例表明，日常膳食中食用发酵乳制品可防止过敏，并且减轻过敏症状。有很多研究指出，乳酸菌会在发酵过程中降解食物中的部分过敏原来降低其致敏性。Jedrychow ski等[14]对灭菌乳采用嗜温和嗜热乳酸菌发酵，凝乳后测定上清液中乳清蛋白的抗原性，结果发现，发酵后α-LA和β-LG的抗原性比生牛乳降低了99%以上，其β-LG和α-LA的过敏原性并没有完全除去，只是减弱了。Pescu ma等[15]研究证明德氏乳杆菌保加利亚亚种CR L656能够水解β-LG的3种主要抗原表位(V 41-K 60，Y 102-R 124，L149-I162)，并且降低过敏患者体内由IgE介导的过敏反应。Kle⁃ber等[16]筛选乳酸菌以降低脱脂牛乳和甜乳清的抗原反应，通过ELISA反应量化β-LG的抗原活性，结果表明，发酵脱脂乳和发酵甜乳清中的β-LG的抗原性分别降低了90%和70%，但不能消除其抗原性，乳杆菌与嗜热链球菌以1∶1比例复合发酵对降低β-LG的抗原性具有协同效果。牛乳经90～95℃热处理10～15 min后，β-LG与酪蛋白微粒结合，再经嗜温和嗜热乳酸菌或混合菌种37℃发酵，酸乳抗原性比鲜乳降低了99%以上，故热处理和乳酸菌发酵相结合，降低牛乳蛋白抗原性的能力更强[17]。

近年国内也有采用乳酸菌发酵降低乳蛋白过敏性的研究，郭鸰等[18]采用瑞士乳杆菌作为发酵菌株，生产低致敏乳源蛋白基料，研究发现，发酵乳中α-乳白蛋白，β-乳球蛋白，αs-酪蛋白，β-酪蛋白和牛血清白蛋白的抗原降解率分别为31.8%，20.54%，4.08%，18.67%和25.47%。Shi[19]研究了干酪乳杆菌发酵对α-LA，β-LG，α-CN和β-CN抗原性的影响，结果表明，发酵有效降低了牛乳蛋白抗原性和致敏性，发酵乳中4种蛋白质的抗原性和IgE结合能力相对原料减少了15%～90%。陈帅等[20]筛选出了一株降β-乳球蛋白抗原性的干酪乳杆菌W PC09，研究表明，在脱脂乳中β-乳球蛋白抗原性降低率达到92.0%。张颖等[21]选择8株乳酸菌对脱脂乳进行发酵，通过间接竞争ELISA法测定了不同菌种、发酵时间、冷藏时间下发酵乳中β-乳球蛋白和α-乳白蛋白的残留抗原性。结果表明，经不同乳酸菌发酵12h后，发酵乳中β-乳球蛋白和α-乳白蛋白的抗原性均出现不同程度的下降，且菌株间差异显著，复合菌株发酵对降低抗原性具有协同效果。

综上所述，发酵对牛乳蛋白抗原性的影响是一个非常复杂的问题，发酵过程中牛乳蛋白抗原性的变化规律还不清楚，有待进一步研究。

3 乳酸菌抗过敏作用机制的研究

目前对于乳酸菌抗过敏机制的研究主要集中于乳酸菌对机体内Th1和Th2细胞因子生成的影响作用，主要包括IL-2，IFN-γ，IFN-α，TN F-α，IL-4，IL-6，IL10-和IL-12等；也有一些关于特异性抗体对过敏性疾病的影响[22,23]。目前，对于乳酸菌精确的抗过敏作用机制还尚未十分清楚，但认为大体上是从两方面进行调节，即对体液免疫的调节和对细胞免疫的调节。

3.1 乳酸菌对体液免疫的调节

已经证实益生乳酸菌具有激活淋巴细胞、刺激抗体产生与获得性免疫相关的功能。体液免疫是以特异性抗体起主要作用的免疫应答反应。随着病原体的类型、进入机体的途径以及免疫应答过程的不同，机体免疫系统可以合成、分泌五类免疫球蛋白抗体：IgG；IgA；IgM；IgE和IgD；而这些抗体可以识别并特异性结合抗原、介导免疫细胞活性、增强吞噬细胞的吞噬功能[24]。

分泌型免疫球蛋白sIgA是机体粘膜局部抗感染免疫的主要抗体，主要分布在唾液、泪液、肠胃液、乳汁以及呼吸道分泌液中，作为肠粘膜上的主要免疫球蛋白，它是肠道黏膜上的第一道防线，对各种内源共生菌及外源入侵的病原体都有抵抗作用。双歧杆菌能够刺激机体产生sIgA的细胞增殖，从而使得sIgA水平上升。给婴儿摄入6周双歧杆菌Bb12后，可刺激婴儿体内产生较高水平的sIgA，对增强免疫细胞活性和免疫球蛋白水平发挥巨大作用[25]。通过饲喂小鼠益生菌（嗜酸乳杆菌和乳双歧杆菌），然后对小鼠免疫器官的重量、脾淋巴细胞的转化、脾细胞抗体的生成、肠黏膜sIgA含量等的测定发现，摄入一定剂量的益生菌，可增强小鼠特异性及非特异性免疫功能[26]。

IgG占血清中抗体总量的75%以上，是血清和细胞外液中最主要的抗体成分。通过饲喂小鼠低、中、高剂量的乳酸菌后发现，一定剂量的乳酸菌能增加机体IgG和SIgA的分泌，提高机体的免疫力[27]。瑞士乳杆菌活菌液及其发酵乳清能够显著提高巨噬细胞的吞噬功能，显著地激活B淋巴细胞活性，同时瑞士乳杆菌发酵乳清还可以显著增加血清中IgG的含量，结论表明瑞士乳杆菌活菌液及其发酵乳清对特异性细胞免疫功能和体液免疫功能以及非特异性免疫功能均有明显的促进作用，能够增强小鼠免疫功能[28]。饲喂雏鸭异源乳酸菌后，血清中IgG、IgM、IgA三种免疫球蛋白的含量均较对照组不同程度地增加，说明应用异源乳酸菌能使雏鸭免疫功能增强[29]。

IgE是引起Ⅰ型超敏反应的主要抗体，主要由呼吸道和消化道黏膜固有层淋巴组织中的B细胞合成，分布于这些部位的黏膜细胞、外分泌液和血液内，为过敏反应的介导因素。经干酪乳杆菌发酵乳中4种主要蛋白质的抗原性和IgE结合能力相对原料减少了15%～90%[19]。有研究证明德氏乳杆菌保加利亚亚种能够水解β-LG的3种主要抗原表位，并且降低过敏患者体内由IgE介导的过敏反应[15]。

3.2 乳酸菌对细胞免疫的调节

机体接受外来抗原刺激后，产生一系列的免疫反应，乳酸菌能干预调节细胞免疫。细胞免疫是通过激活巨噬细胞、B淋巴细胞和NK细胞，促进白介素(IL)和干扰素(IFN)等细胞因子的产生来实现的。研究4种乳酸杆菌(干酪乳杆菌、鼠李糖乳杆菌、植物乳杆菌、罗伊氏乳杆菌)与两株双歧杆菌对免疫调节反应的比较发现，它们都能够增强淋巴细胞、T细胞、T细胞亚群以及NK细胞的比例，同时能不同程度的提高IL-1β、IL-6、IL-10、TN F-α等细胞因子的活性，乳酸杆菌倾向于调节辅助TH 1细胞因子，而双歧杆菌则更倾向于产生更多的抗炎细胞因子[30]。

目前的许多研究证实，乳酸菌的抗过敏能力具有菌株特异性。口服乳酸菌（乳酸乳球菌和植物乳杆菌）诱导了小鼠脾细胞CD 4+调节性T细胞亚群的增殖，主要通过释放IL-10下调Th1/Th2细胞因子水平，进而抑制了尘螨致变应性气道炎症[31]。口服嗜酸乳杆菌L-92能调控Th1和Th2型细胞因子的分泌，抑制血清中OVA特异性IgE水平[32]。类似的研究发现，嗜酸乳杆菌L-92可通过树突细胞介导型凋亡使CD 4+T细胞反应变弱，对由CD 4+T细胞过度反应而导致过敏的患者有一定功效[33]。双歧杆菌可以改善极低出生体重儿的消化道症状，促进极低出生体重儿免疫功能的成熟和发展[34]。同样，双歧杆菌可以有效调节患有特异性反应皮炎者体内免疫细胞的活性，改善辅助T细胞、T细胞活性，从而减缓特异性反应皮炎的症状[35]。李立等[36]通过小鼠试验发现，复合双歧杆菌胶囊能明显促进小鼠碳廓清指数和腹腔巨噬细胞的吞噬能力，促进小鼠的细胞免疫、体液免疫和单核-巨噬细胞功能和NK功能，即具有增强免疫力功能。

4 展望

综上所述，对于利用乳酸菌发酵降低牛乳蛋白过敏性的改性技术，国内外的相关研究报道还很少，对于乳酸菌抗过敏作用机制还没有搞清楚。鉴于此，我们不妨考虑从筛菌工作着手，从自然界中筛选出能高效降低牛乳蛋白抗原性的乳酸菌株，将其运用于牛乳蛋白的发酵改性技术上，必将对开发无过敏或低过敏的发酵乳制品具有一定的指导作用。我国具有丰富的乳酸菌资源，开展抗过敏乳酸菌的选育与相关低致敏原料的研制与开发，对过敏性人群的预防和治疗具有重要意义。乳酸菌作为新一代抗过敏候选食品发酵剂，对机体免疫功能的增强有很大作用，乳酸菌在抗过敏预防或治疗方面的应用具有巨大的发展前景。

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Research develop ment on the influence of LAB fer mentation for antigenicity of milk p rotein

ZHANGW ei1,2,MAN Chaoxin1,2,WANG Hui1,LIN Guangen1,JIANG Yunjun1,2
(1 Key Lab o f Dairy Science，Ministry o f Education，Co llege of Food Science and Engineering，N o rtheast Agricultural U niversity，Harbin 150030，China;2.N ational R esearch Center o f Dairy Engineering and Techno logy，Harbin 150028，China)

This review discusses the research developmentof LAB fermentation productsin reducing the sensitization of milk protein and en⁃hancing itsanti-allergic effects,meanwhile,agood application prospect in aspectsofantianaphylaxisisalso proposed.

Lactic acid bacteria;allergy;milk protein;mechanism

TS252.1

B

1001-2230（2017）01-0021-04

2016-08-26

黑龙江省杰出青年科学基金（JC201415）；黑龙江省科研机构创新能力提升专项计划项目（YC13D005）；东北农业大学学科团队项目。

张微(1979-)，女，副研究员，研究方向为食品科学。

姜毓君