加工对食物过敏蛋白致敏性影响的研究进展

黄忠民，孟利军，3，艾志录，索标，邓瑞广，胡骁飞，石奇磊，3，王娜，3，，*

（1.河南农业大学食品科学技术学院，河南郑州450002；2.农业农村部大宗粮食加工重点实验室，河南郑州450002；3.郑州市营养与健康食品重点实验室，河南郑州450002；4.农业农村部动物免疫学重点实验室，河南郑州450002）

食物过敏已成为世界关注的重大公共卫生和食品安全问题，近年来以惊人的速度增长，食物过敏在成人中发病率接近5%，儿童可达8%，严重影响患者的生活[1]。食物过敏是对特定食物的超敏反应，严重的危及生命，如急性荨麻疹，血管性水肿，支气管痉挛和过敏性休克等症状，也包括特应性皮炎和过敏性胃肠道疾病。据报道，食物过敏100%可引起皮肤症状，25%的特质儿童引起湿疹[2]。

目前国际上对食物过敏的管理为严格避免、营养咨询和不良反应的紧急治疗。虽然100多年来人们试图寻求使患者脱敏的方法，但是仍然没有适合的口服耐受疗法和有效防治方法。为此，国际食品法典委员会和欧盟、美国、日本、澳大利亚等国都相继颁发了食品过敏原标签管理法规，通过食物标签为消费者避免过敏原提供关键信息[3]。我国也制定了相应的过敏原标识法规。

现代食品工业的重要任务就是为消费者提供安全食品，通过选择合适的食品加工方式控制食物过敏原，在不改变食物营养价值的条件下，获得脱敏性食物，满足食物易敏人群的正常饮食需求[4]，逐渐成为食物脱敏研究的热点。

1 热加工对食物过敏蛋白的影响

热处理作为常用的食品加工技术，包括蒸、煮、烘、焙、煎、炸、微波加热、巴氏灭菌和高温高压等。热加工会导致食物蛋白质结构变化，包括蛋白质分子的一级结构展开、二级和三级结构的丧失、分子内和/或分子间共价和非共价相互作用的形成等，这些改变可导致食物致敏蛋白构象表位的暴露、掩盖或破坏，从而影响其致敏性。

1.1 传统热加工对过敏蛋白致敏性的影响

自古以来，传统热加工蒸、煮、烘、焙、煎、炸与人类的一日三餐密不可分。在食品过敏领域，Nicoleta等[5]在25℃～100℃温度范围内处理谷蛋白，发现热变性使蛋白质暴露出不同的官能团，其抗原特性降低64%，选择合适的参数有使其抗原潜力最小化的可能，而且其线性表位的暴露和构象表位的位置随温度而变化；Carmen 等[6]利用 IgE-ELISA、IgE-western blot并结合皮肤点刺试验（skin prick test，SPT）、介质释放试验，发现湿热（水煮60 min、高温高压）处理能减弱腰果和开心果的IgE结合性；Abramovitch等[7]通过酶联免疫吸附（enzyme-linked immunosorbent assay，ELISA）评估生和熟黑虎虾，香蕉虾，泥蟹和蓝游蟹提取物的IgE反应性，发现煮熟甲壳类提取物IgE反应性显著增加，但是他们进一步研究热处理对甲壳类提取物细胞免疫反应的影响，发现蒸煮实质上不会改变甲壳类提取物总体T细胞增殖或细胞因子反应性，反而会减少Tregs的诱导，与IgE反应性并不一致。因此在确定加工方法对过敏蛋白致敏潜力的影响时需要进行全方位的评估。

1.2 微波加热对过敏蛋白致敏性的影响

微波加热同时具有热处理和非热处理效果，其热效果近似于干热处理，非热处理效果主要是微波辐射效果。有研究发现微波联合酶处理适宜于生成低致敏的肽：如Ketnawa等[8]发现微波处理鱼蛋白水解产物的抗氧化活性更好，其致敏潜力也显著降低，90℃下微波预处理5 min，碱性蛋白酶酶解2 min～10 min，能产生抗氧化活性更高，致敏活性最低的鱼肽；同时也有研究发现微波加热食品不能用于消除小麦醇溶蛋白的过敏性：如Leszczynska等[9]用微波处理纯麦醇溶蛋白和小麦粉，发现麦醇溶蛋白的免疫反应性增加。然而小麦作为人类主要粮食作物，面制品加工呈现多样化，微波能否用于面制品熟化和复热，还需要更多的研究验证。

1.3 高温高压对过敏蛋白致敏性的影响

高温高压可抑制微生物、延长食品货架期，是现代食品加工中重要的工序之一。在食物致敏蛋白研究领域，高温高压会降低食物过敏原致敏性。Leszczynska等[9]发现高温高压可降低面粉中麦醇溶蛋白的抗原性；Beatriz等[10]通过IgE免疫印迹和皮肤点刺试验评估花生过敏临床患者对未加工和热加工的花生提取物的免疫反应性，体外和体内试验均表明，烤制花生蛋白的IgE免疫反应性在高温高压极端条件下显著降低；李颖超等[11]发现高温高压处理后Ara h1诱发食物过敏反应的能力显著降低；Elena等[12]发现高温高压处理后榛子粉体外致敏性降低。

2 非热加工对过敏原的影响

食品非热加工技术主要指在生产过程中通过非传统加热的方法来主要进行杀菌与钝酶的技术，其包括超高压、脉冲电场、超声波、高密度二氧化碳、电离辐射、脉冲磁场、辐照等技术。传统的热加工技术由于温度升高，会导致食品失去了固有营养成分、质构、色泽和新鲜度。非热加工技术具有杀菌温度低，能很好地保持食品固有营养成分、质构、色泽和新鲜度等特点受到行业人士关注，并日趋走向成熟和商业化。

2.1 超高静压处理对过敏蛋白致敏性的影响

超高静压（high hydrostatic pressure，HHP）在现代食品工业中应用越来越广泛。超高静压处理对过敏蛋白致敏性的影响在食品安全研究领域已然开展。Zhou等[13]发现HHP处理可显著降低银杏种子蛋白（ginkgo seed protein，GSP）的致敏性，GSP 分解成 4 kDa～30 kDa的小分子量蛋白，其二级结构中α-螺旋和β-折叠被大量破坏，变成无规则卷曲，并显著改善了其热稳定性和乳化性能；朱业培等[14]用超高静压协同温度处理牛血清白蛋白过敏原Bos d 6，发现其抗原性降低与α-螺旋含量呈明显的正相关。

有研究发现HHP导致蛋白质三级结构改变从而影响致敏性，如 Meng等[15]用 100 MPa～500 MPa HHP处理牛乳β-Lg，发现其IgG结合力随压力增加而增加，其IgE结合力却是200 MPa时最低（下降15.2%），400 MPa时最高（增加10.8%），深入研究发现超高静压处理后β-Lg的三级结构发生了显著变化，而一级和二级结构保持稳定。

HHP联合热处理对过敏原致敏性的影响也逐步被证实。Yang等[16]发现 HHP（650 MPa）联合热处理（100℃、15 min）能够有效地降低核桃过敏原（walnut allergen，WA）的IgE结合力，最高降低86.37%，同时喂食经处理（650 MPa，100℃，15 min）的核桃过敏原，小鼠过敏反应的临床症状显著减轻；Long等[17-18]用HHP联合热处理花生（600 MPa，55℃、10 min）和虾原肌球蛋白（500 MPa，55℃、10 min），发现其 IgE 结合力均显著降低（分别降低65%、73.59%），喂食后对应的BALB/c过敏小鼠几乎都没有变应原性；Lozano-Ojalvo等[19]发现经 HHP（400 MPa，37 ℃、30 min）处理的乳清蛋白（whey proteins，WP）酶促水解产物在WP致敏的BALB/c小鼠中不诱导致敏，也不引起全身性过敏反应，对脾细胞也表现出免疫调节性。

2.2 辐照加工对过敏蛋白致敏性的影响

食品辐射作为一种电离辐射技术，破坏生物体DNA结构达到灭菌效果，同时也能造成植物胚芽停止生长分化。辐照技术对食品过敏蛋白的影响已引起学者关注。

研究对象不同，辐照对食物变应原性的影响也不相同。Joanna等[20]发现γ辐照能增加麦醇溶蛋白样品的变应原性，其免疫应答与所施剂量之间呈线性关系，辐照小麦面粉中提取的醇溶蛋白的免疫反应性高于相同剂量辐照纯麦醇溶蛋白的免疫反应性，安全剂量控制在10 kGy内。辐照杀菌能否应用于小麦加工、面制品加工，还需深入研究。Moriyama等[21]发现高达30 kGy的γ辐照不影响贮存干大豆主要致敏蛋白的水平和反应性。Liu等[22]首次在冷冻阶段评估电子束（electron beam，EB）照射对虾原肌球蛋白（tropomyosin，TM）IgE结合能力的影响，3 kGy剂量照射后，虾提取物和TM的IgE特异结合力增加了10%，10 kGy时下降了 20%。Meng等[23]用不同剂量（0、1、3、5、7、10 kGy）γ-射线辐照处理α-La，其二级和三级结构发生了明显变化，引起大量蛋白质变性和聚集，显著降低α-La与IgG和IgE结合力、嗜碱性粒细胞的脱粒能力。Luo等[24]用 1、3、5、10 kGy γ-照射 Ara h6 及花生蛋白质提取物（whole peanut protein extract，WPPE），发现辐照可引起Ara h 6的二级和三级结构显著变化；增加照射剂量时，Ara h6和WPPE的抗原性均降低；进一步研究发现，Ara h6的IgG结合力与其α螺旋的减少呈良好的相关性，辐照可作为降低或消除花生变应原性的有效方法。

2.3 超声波加工对过敏蛋白致敏性的影响

超声波是近年来在食品工业中应用的一种绿色无损技术。其在食品技术的各个领域中得到应用，如结晶、冷冻、漂白、脱气、提取、干燥、过滤、乳化、杀菌等方面。

涂宗财等[25]发现超声波处理牛乳β-Lg其抗原性呈先升高后降低的趋势，但对β-Lg致敏性影响不大；他们进一步研究发现超声波联合美拉德反应处理牛乳β-Lg，其IgG和IgE结合能力均显著降低[26]。因此，超声联合其他处理，可作为乳品加工的安全工序，有望开发低致敏性牛乳。

超声处理不同食品对其致敏潜力影响不同。Yang等[27]用高强度超声处理卵清蛋白（ovalbumin，OVA），发现会增加OVA的潜在致敏性；邓涵等[28]在40 kHz、300 W超声处理大豆7S蛋白，其消化产物的IgE结合能力总体上呈先升高后降低趋势，80 min时，其消化产物IgE结合能力最低。马涛等[29]处理三文鱼过敏原Sals 1蛋白，发现其抗原性降低但不能完全被消除。超声联合其他处理也可以降低其致敏性，如Li等[30]发现超声波结合酶处理的烤花生仁，几乎完全除去了Ara h 1和Ara h 2，并显著降低花生提取物的IgE结合。不同的食物应恰当的选择超声处理，同时通过超声联合其他处理来降低食品致敏性也是较好的一种方式，但还需要更多的研究探索。

2.4 脉冲处理对过敏蛋白致敏性的影响

脉冲技术利用瞬时激发的高强度脉冲光能杀灭各类微生物，其光热作用、聚合作用以及催化效应能使蛋白质聚合，改变结构，从而影响其致敏性。

Li等[31]发现脉冲紫外光（pulsed ultraviolet light，PUV）处理粗制杏仁蛋白质提取物，其与IgE结合水平降低，且PUV比HHP更有效。Yang等[32]利用PUV处理花生提取物和花生酱浆液中，除了降低Ara h 1和Ara h 3的致敏性外，第一次揭示了PUV也能够有效降低Ara h 2的IgE结合力，其致敏性降低率与PUV灯距呈负相关、与处理时间正相关。Shriver等[33]发现煮沸可引起虾原肌球蛋白过敏原反应性增加，而PUV处理可降低虾提取物与IgE的结合力。涂宗财等[34]研究高压脉冲电场PEF处理β-Lg，随着处理时间的延长，其空间结构先展开后折叠，抗原性先增大后降低。总的来说，脉冲技术对过敏蛋白致敏性方面的研究还很匮乏，需要拓展。

2.5 酶法改性对过敏蛋白致敏性的影响

食物过敏原的一个共同特征是它们对胃肠道消化的抵抗力，蛋白水解酶已经广泛用于降低各类过敏原（牛奶、花生、大豆、小麦、坚果、虾等）的致敏性，通过水解大分子蛋白质，破坏过敏蛋白的空间表位和线性表位，使得致敏性降低。Li等[35]发现用碱性蛋白酶和木瓜蛋白酶连续处理几乎完全去除麦醇溶蛋白，是制备低致敏性小麦产品的很有前景的方法。

酶解联合其他加工能显著提高作用效率。白小娟等[36]发现风味蛋白酶消除大豆蛋白致敏原活性时，超高压处理具有协同促进作用。Yu等[37]发现超声辅助碱性蛋白酶处理花生仁致敏蛋白（Ara h 1和Ara h 2）时，其体外IgE结合力最低；并在人皮肤点刺试验中引起的过敏反应最小。Carmen等[38]发现与酶处理相结合的热处理（煮沸和高温高压）可以显著降低IgE与腰果和开心果的过敏蛋白结合。

进一步研究利用小鼠模型验证酶解对过敏原致敏性的影响。宋伟等[39]利用小鼠动物模型评价胰蛋白酶对牛乳β-lg的致敏性影响，体内和体外实验均发现胰蛋白酶破坏牛乳β-lg的三维空间结构，消除其表面的抗原表位，使致敏性降低。Papk等[40]利用N-乙酰葡糖苷酶处理卵白蛋白（N-acetylglucosaminidase-treated OVA，N-OVA）降低了OVA致敏BALB/c小鼠血清中IgE水平和组胺释放，可能被用作针对OVA过敏原的免疫治疗剂。

2.6 发酵处理对过敏蛋白致敏性的影响

微生物发酵是最古老的食品处理手段，食品经微生物发酵处理后其中的蛋白质转化为小分子多肽及氨基酸，从而改变食品的致敏性[41]。

发酵对过敏原致敏性的影响在花生、小麦、牛乳、虾等都有研究。王金水等[42]研究发现枯草芽孢杆菌发酵显著降低了冷榨花生蛋白粉中过敏原Ara h1和Ara h2的含量。李玺等[43]发现酵母菌发酵初期使其致敏性增强；后期在酶的分解以及酒精的溶解作用下，面筋结构被破坏，小麦致敏性降低。许倩等[44]发现浓缩乳蛋白复原乳在副干乳酪杆菌H9发酵过程中，α-LA、β-LG、α-CN、β-CN抗原性和致敏性大致都随时间呈降低趋势。

进一步研究利用小鼠模型验证发酵脱敏效果。程友飞等[45]研究发现发酵处理可降低豆粕致敏性，进一步建立小鼠模型发现，发酵豆粕组小鼠血清中的特异性IgE抗体和mMCP-1水平都低于未发酵豆粕组。彭吉祥等[46]发现双歧杆菌13.085和雷帕霉素能有效缓解虾原肌球蛋白小鼠过敏症状，其作用可能是通过mTOR信号通路平衡Treg/Th17细胞亚群数量，促进Treg型细胞因子表达而抑制Th17型细胞因子分泌。李艾黎等[47]发现发酵乳杆菌干预可改善小鼠的β-LG过敏症状，其作用可能与促进Thl占优势的Thl/Th2细胞平衡，阻断IgE分泌及平衡T淋巴细胞亚群数量相关。

3 结论与展望

本文综述了不同加工处理对食品过敏原致敏性的影响，加工能够改变蛋白结构，使抗原表位发生变化，从而影响不同食物过敏原的致敏性。不同加工方法对不同过敏蛋白过敏性影响不同，其作用机制也不相同。食品安全领域的研究者逐渐开始重视对过敏原二级结构、三级结构、基团微环境等结构方面的研究，努力探索其致敏机制。加工虽不能完全消除过敏原的致敏潜力，但只要选择适合的加工方法和参数，依然有望在工业层面上，从食品加工处理入手，开发出个体耐受的脱敏食品，供过敏特殊人群放心食用。

同时，该研究领域也逐渐认识到在确定加工对过敏蛋白致敏潜力的影响时，还需要进行其他全方位的评估，因此未来的研究方向将会越来越重视体外实验结合体内实验，建立小鼠模型、口服激发、皮肤点刺试验和分析细胞因子等加以验证，并结合临床变化，这就需要更多的学科交叉合作和努力，才能为满足消费者对食品安全的迫切需求。