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辐照技术消减食物过敏原致敏性研究进展

2020-06-30罗春萍谢庭辉

核农学报 2020年6期
关键词:过敏原白蛋白剂量

罗春萍 冯 娟 项 缨 谢庭辉

(台州科技职业学院,浙江 台州 318020)

食物过敏是部分人群由某种食物或食物添加剂诱发机体产生的一种异常免疫反应,在临床医学上属于免疫变态反应[1]。 据统计,全球约10%的人群患有食物过敏,且近年来食物过敏的人数逐年飙升,食物过敏问题已成为全球关注的重大公共健康问题之一[2-3]。随着食品加工技术的发展和食物原材料种类的丰富,过敏食物的种类日益繁多,目前已发现的能够引起过敏反应的食物有170 多种,其中牛乳、鸡蛋、鱼、虾等动物源食物及花生、大豆、小麦、腰果、核桃、杏仁等植物源食物是最主要的过敏食品[4]。 研究表明,在这些致敏食品中只有少数的蛋白质具有诱发机体产生免疫变态反应的生物活性,被称为食物过敏原[5]。 食品加工能减少食物中的过敏原含量或降低食物过敏原的免疫活性,减轻食物的致敏性,是食物过敏领域的重要研究内容[6]。

目前,可消减食物过敏原致敏性的食品加工方法主要有热处理、超高压、辐照、超声波、酶解、发酵等。热处理法是最常用的食品加工方法,它能破坏过敏原的抗原表位,使过敏原的免疫活性降低,但对一些热稳定性较强的过敏原(牛奶、鸡蛋、鱼、虾等过敏原)的消减效果较差,采用极端温度处理又易造成食品营养流失和理化性质的改变;超高压和超声波是一种简便有效控制过敏原致敏性的方法,但其处理效果不稳定;酶解法和发酵法所需成本较高且容易改变食物的风味和品质[4,7]。 辐照技术利用电离辐射可以非常高效地破坏食物过敏原的结构与抗原表位,使过敏原的免疫活性降低甚至消失,达到消减过敏原致敏性的目的,且辐照加工能大批量处理食品,操作简单方便,处理过程不添加任何化学试剂,不会对食品造成化学污染,是一项颇具应用前景的食物消敏技术[8-9]。 本文对辐照消敏技术的特点、原理、发展历程及辐照消减牛乳、鸡蛋、虾、鱼、花生、大豆、小麦、坚果等过敏原致敏性的研究进行综述,以期阐明辐照消敏技术的规律和优势,为促进辐照消敏技术的发展和应用提供参考。

1 辐照消敏技术

1.1 辐照消敏技术的特点

辐照消敏技术是一项绿色、低碳、安全、高效的物理消敏新方法,其利用60Co-γ 射线或电子束与食物中的过敏原相互作用所产生的一系列物理、化学和生物效应,破坏食物过敏原的抗原表位,去除或降低过敏原激发机体免疫应答的能力[10]。 辐照消敏技术的特点主要有[11-14]:1)高效性与广谱性:电离辐射产生的能量非常高,能迅速并彻底消除食物过敏原的致敏性,对多数食物过敏原具有较好的消减效果;2)保持风味:辐照加工在常温常压下进行,能很好地保持食品的风味和品质;3)无化学污染:辐照加工过程不添加化学试剂,无化学残留,不会对食品和环境造成污染;4)工业适用性强:辐照加工操作简单方便,处理效果稳定,适用于工业化生产。

1.2 辐照消敏技术的原理

食物中的过敏原大多为蛋白质,由氨基酸组成,具有四级空间结构,基于氨基酸序列的线性抗原表位和基于蛋白质空间结构的构象性抗原表位是过敏原免疫反应的物质基础[15]。 采用60Co-γ 射线或电子束辐照处理食物过敏原,一方面过敏原蛋白直接吸收辐射能量,导致蛋白结构变化、过敏原表位破坏及免疫活性降低;另一方面辐照射线作用于食物中的水分子,辐解产生·H、·OH 和eaq-等自由基,这些活性粒子可与过敏原的氨基酸发生-SH 氧化、脱氧、脱羧反应以及与苯酚和多环式氨基酸自由基发生氧化反应等,导致过敏原蛋白的肽链断裂、交联,一级结构发生变化,二级或三级结构遭到破坏,引起过敏原蛋白疏水基团外露、溶解度下降,使食物中的过敏原含量降低,或不同程度地改变过敏原线性抗原表位和构象性抗原表位,降低或消除过敏原的免疫活性,达到消减过敏原致敏性的目的[10,16]。 研究表明,通过水辐解产生的自由基所引发的过敏原生物学效应显著大于过敏原蛋白吸收辐射能的直接效应,因此食品中的水分含量是影响辐照消敏效果的重要因素[17]。

1.3 辐照消敏技术的发展历程

辐照消敏技术的研究最早可追溯到1961 年,美国学者通过琼脂扩散技术发现了全牛乳经辐照后与α-酪蛋白、α-乳白蛋白和β-乳球蛋白兔多克隆抗体的结合能力下降,首次报道了电子束辐照可降低牛乳的免疫活性[18]。 经过近60 年的发展,辐照处理控制食物过敏原致敏性的研究已有很多报道[19-22],尤其是近20 年,国内外学者对辐照消敏的生物化学效应和免疫学效应等方面进行了探索,综合应用生物化学、蛋白组学、光谱学、免疫学等分析手段从结构变化与免疫反应的角度对辐照消减食物过敏的效应和机理进行了初步研究,探讨了辐照对不同过敏原的消减效果以及过敏原存在状态和存在基质等因素对消减效果的影响,开展了辐照过敏原结构变化与致敏性关系的体内与体外试验,建立了动物试验模型,但目前对于辐照消敏技术的研究仍然处于初级阶段,还有待进一步建立科学精准的辐照消敏新技术。

2 动物源食物过敏原的辐照消减研究

有关辐照对动物源食物过敏原的影响,国内外主要对牛乳、鸡蛋、虾和鱼类等食物中的过敏原进行了研究报道。 大量研究表明,辐照可破坏动物源食物过敏原的有序结构,使其免疫活性降低甚至消失,其消敏效果受辐照剂量、辐照源、过敏原结构性质、食品基质、气氛条件、溶液酸碱度、加热协同效应等因素的影响[23-25]。

2.1 牛乳过敏原的辐照消减

牛乳营养丰富,是婴幼儿最早接触的食物之一,也是儿童食物过敏最常见的诱因。 据报道,目前欧洲国家儿童牛乳过敏的发生率为0.3%~1%[26],我国2 周岁以下婴幼儿牛乳过敏的发生率为2%~3%[27],引起牛乳过敏的致敏原主要是α-乳白蛋白和β-乳球蛋白。 研究表明,辐照可改变牛乳过敏原的结构和性质,达到消敏的效果[23,28]。 白雨鑫[28]采用聚丙烯酰胺凝胶电泳( sodium dodecyl sulfate-polyacrylamide gel electrophoresis,SDS-PAGE)、光谱学方法和竞争抑制ELISA 评估了0.5 ~20 kGy60Co-γ 射线辐照对牛乳β-乳球蛋白纯溶液的影响,发现β-乳球蛋白经辐照处理后产生了一系列的结构和性质变化,蛋白发生聚合形成高聚物,空间结构被破坏,且随着辐照剂量的增加,β-乳球蛋白与人血清IgE 的结合能力下降,辐照剂量为10 kGy 时结合能力下降至20%以下,辐照剂量为20 kGy 时β-乳球蛋白的免疫活性被全部消除。Meng 等[23]采用类似的方法研究了1 ~10 kGy60Co-γ射线辐照对α-乳白蛋白结构和免疫活性的影响,发现3 kGy 剂量辐照处理后α-乳白蛋白开始聚合形成高聚物,并在10 kGy 时全部形成高聚物,其有序的蛋白空间结构发生了显著变化,α-乳白蛋白与兔血清IgG和人血清IgE 的结合能力均随着辐照剂量的增加而降低,10 kGy 剂量辐照处理时α-乳白蛋白免疫活性消减率达82%;α-乳白蛋白诱导体外KU812 细胞脱颗粒试验发现,辐照处理后的α-乳白蛋白能抑制KU812细胞胞内钙离子水平,降低IgE 介导的嗜碱性粒细胞脱颗粒的能力,表明辐照能降低α-乳白蛋白触发机体发生免疫反应的能力。

为进一步验证辐照对α-乳白蛋白致敏性的影响,Meng 等[29]建立了辐照处理α-乳白蛋白的致敏小鼠体内试验模型,评估了10 kGy 剂量辐照α-乳白蛋白激发小鼠发生免疫反应的能力,发现α-乳白蛋白能激发小鼠发生Th2 型过敏反应,喂食经辐照处理的α-乳白蛋白的辐照组小鼠体内的Th2 型细胞因子含量较喂食天然α-乳白蛋白的对照组小鼠有所降低,辐照组小鼠体内与Th2 细胞因子发挥协同作用的IL-17E 和IL-21 的含量也降低,表明辐照处理能降低α-乳白蛋白的致敏性,减轻致敏小鼠的过敏反应。

综上所述,辐照处理能有效消减纯蛋白溶液中的牛乳过敏原α-乳白蛋白和β-乳球蛋白,其消减率与辐照剂量呈正相关,且辐照处理能减弱牛乳过敏原激发Th2 型过敏反应的能力,是消减牛乳过敏原致敏性的有效途径。

2.2 鸡蛋过敏原的辐照消减

鸡蛋是第二大致敏食物,可触发IgE 介导的速发型超敏反应,目前鸡蛋过敏的发生率约为1.6% ~3.2%[30]。 卵白蛋白(ovalbumin,OVA)、卵类黏蛋白(ovomucoid,OVM)、卵转铁蛋白(ovotransferrin,OVT)和溶菌酶(lysozyme,LYS)是鸡蛋中的主要过敏原,相关学者对鸡蛋OVA 和OVM 的辐照消减效果进行了研究,发现影响鸡蛋过敏原辐照消减效果的因素主要有辐照剂量、辐照源、加热的协同效应、食品基质、气氛条件和溶液pH 值等,详见表1。

表1 辐照对鸡蛋过敏原免疫活性的影响Table 1 Effect of irradiation on immunoreactivity of egg allergens

Byun 等[8]对OVA 纯蛋白溶液的60Co-γ 射线辐照效果进行了研究,发现溶液中的OVA 对辐照非常敏感,3 kGy 剂量辐照可使OVA 消减近80%,5 ~10 kGy剂量辐照基本能消除溶液中的OVA。 同样,电子束辐照也能有效消减OVA 的免疫活性,Lee 等[31]比较了60Co-γ 射线和电子束辐照对OVA 纯蛋白溶液的影响,发现相同辐照剂量下,这2 种辐照源引发的生化效应和免疫效应无明显差异,均能降解OVA,免疫活性均随辐照剂量的增加而减弱。 当然,并不是所有的研究都报道了10 kGy 剂量辐照能基本消除溶液中的OVA,Kim 等[32]研究发现鸡蛋清中的OVA 经10 kGy60Co-γ 射线辐照后,免疫活性降低了85%,辐照与加热协同作用能增强OVA 辐照的敏感性,达到更好的辐照消敏效果,其中10 kGy60Co-γ 射线辐照后再85℃加热处理15 min 和90℃加热15 min 后再10 kGy60Co-γ射线辐照处理这2 种联合加工方式使OVA 的免疫活性的消减率分别达到93%和96%。 可见,辐照联合加热处理能加快鸡蛋过敏原失活,是一种更加有效的脱敏加工方式。 但在实际的食品加工过程中,过敏原蛋白不是单独存在的,复杂的食品基质也是影响辐照消敏效果的重要因素,韩国学者对辐照处理后鸡蛋清做成的蛋糕进行了过敏原含量检测,发现10 kGy 和20 kGy 辐照处理能使蛋糕中的OVA 含量减少96%~98%,可见辐照技术是一项有效消减蛋糕致敏性的加工方法[33-34]。

除了辐照剂量、加热的协同效应、食品基质以外,气氛条件、溶液pH 值等外界条件也会影响辐照对鸡蛋过敏原的消减效果。 Yang 等[35]通过比较60Co-γ 射线辐照过程中O2、N2、N2O 存在以及(CNS)2-或Br-存在对OVM、OVA 免疫活性的影响,发现O2存在可保护OVM 的免疫活性,减缓OVM 在辐照中的失活速度,但O2的存在反而会加快辐照射线破坏OVA 的免疫活性;(CNS)2-的存在可一定程度减缓辐照对OVM 免疫活性的消减,但Br-的存在会使OVM 失活速度加快。同样,溶液的pH 值也会影响辐照效果,相同剂量辐照处理,pH 值为7.4、9.0 和10.0 的OVM 纯蛋白溶液对辐照的敏感性不同,pH 值为7.4 时辐照消敏效果最差,pH 值为10.0 时消敏效果最好[36]。

另外,国外学者也开展了辐照鸡蛋过敏原的动物体内试验。 Seo 等[37]对鸡蛋过敏原OVA 的辐照消敏进行了动物试验,与喂食天然OVA 的小鼠相比,喂食10 kGy 和100 kGy 剂量辐照处理OVA 的试验组小鼠产生了更少的T 淋巴细胞,小鼠体内的Th1 型细胞因子(IFN-γ 和IL-2)和Th2 型细胞因子(IL-4 和IL-6)含量有所减少,表明辐照处理能降低OVA 激发机体免疫反应的能力。 Yang 等[38]进行动物试验进一步考察了1 kGy 剂量辐照处理的OVA 是否可作为口服耐受过敏原,相比天然OVA 激发的免疫反应,辐照OVA 具有更低的Th2 型免疫反应,并能使致敏小鼠产生免疫耐受,辐照OVA 作为口服耐受过敏原材料具有更大的优势,辐照技术在过敏原疾病治疗方面有一定的应用价值。

综上所述,60Co-γ 射线和电子束辐照均能有效消减鸡蛋过敏原OVA,辐照效果与辐照剂量呈正相关,10 kGy 剂量60Co-γ 辐照基本能消除OVA 的过敏活性,且辐照联合加热能增强OVA 的辐照敏感性,选择合适的pH 值和气氛条件也能达到有效消减OVM 致敏性的目的,因此,辐照技术有望成为解决鸡蛋过敏问题的技术手段。 但目前鸡蛋的辐照消敏技术并不成熟,缺乏全面规范的技术参数,辐照鸡蛋食品的感官品质和安全性也有待今后进一步验证。

2.3 虾过敏原的辐照消减

虾是最主要的致敏水产品,也是成年人主要的动物源致敏食物。 研究发现,虾类含有10 多种过敏原组分,其中原肌球蛋白(tropomyosin,TM,33 ~38 kDa)是主要的过敏原,辐照加工能消减不同品种虾中的原肌球蛋白,降低虾的致敏性。

Byun 等[39]采用60Co-γ 射线辐照处理褐美对虾(Penaeus aztecus)虾肉抽提物和煮熟后的全虾,发现辐照可降低虾肉抽提物和全虾中过敏蛋白的致敏性,其中36 kDa 的虾原肌球蛋白与人血清IgE 的结合能力在3 kGy 剂量辐照处理后降低50%,10 kGy 剂量辐照处理后降低81.5%;全虾中的肌浆蛋白和肌纤维蛋白经7 kGy 剂量辐照处理后与人血清IgE 的结合能力均降至50%以下,辐照剂量达到10 kGy 时结合能力降至70%以下,研究认为辐照是一种降低虾致敏性的新方法。 顾可飞等[40]研究了对虾Pen a 1 蛋白(原肌球蛋白)经60Co-γ 射线辐照后的生化性质变化,发现辐照可改变Pen a 1 蛋白的结构,使蛋白浊度和疏水性增加,与IgE 的免疫亲和力下降,且处于不同状态的Pen a 1 蛋白对辐照的敏感性不同,液体状态的辐照效果优于固体状态和全虾状态。 Sinanoglou 等[41]采用Sanwich-ELISA 评估了2.5 kGy 和4.7 kGy 剂量60Co-γ射线辐照对斑节对虾(Penaeus monodon)原肌球蛋白的影响,发现辐照能使虾肉原肌球蛋白含量降低,消减虾致敏性。 电子束辐照同样也能降低虾的免疫活性,研究发现大管鞭虾(Solenocera melantho)中的原肌球蛋白经1 ~9 kGy 剂量电子束辐照后发生了一系列的结构变化,其IgG 结合能力经7 kGy 剂量辐照处理后降低了59%[42]。

关于辐照对虾过敏原的影响也有不同的报道。 牟慧等[43]对刀额新对虾(Metapenaeus ensis)Pen a 1 蛋白进行了6.7 kGy 剂量辐照处理,采用SDS-PAGE 和MOLDI-TOF 质谱分析Pen a 1 蛋白的分子量变化,发现辐照处理使Pen a 1 蛋白发生降解并聚合形成较大分子量的聚合物,破坏了蛋白的一级结构,但其5 种抗原表位的免疫原性均未降低,反而有不同程度的增加,表明低剂量的辐照处理不能消减Pen a 1 蛋白的免疫活性。 李振兴[25]研究了60Co-γ 射线辐照对南美白对虾(Penaeus vannamei)虾蛋白提取物和虾肉致敏性的影响,也得到了类似的结果,虾肉中的过敏原蛋白经1~10 kGy 剂量辐照处理后免疫活性有所增加,当辐照剂量达到15 kGy 时,才能降低虾过敏原的免疫活性;但水溶液中的虾蛋白提取物对辐照表现出较高的敏感性,其免疫活性随辐照剂量增加而减弱。 由此可见,不同品种虾中的原肌球蛋白对辐照的敏感性有所差异;辐照对液体状态虾过敏原具有较好的消减效果,对固体状态虾或虾肉、全虾中的过敏原消减效果较差,需要较高的辐照剂量才能消减其致敏性。

研究表明,采用辐照技术与其他加工相结合的方式复合处理食品,能增强食品辐照的敏感性,降低食品辐照的剂量[16]。 李振兴[25]采用辐照联合加热的方法对虾肉进行处理,发现经处理后虾的主要过敏原Pen a 1 的免疫活性显著降低(表2)。 Pen a 1 蛋白的免疫活性随着辐照和加热协同作用的增强而降低,其中5 kGy 剂量辐照联合100℃加热5 min 的处理组相比未处理组和5 kGy 剂量组能达到较好的消敏效果。 目前,我国农业行业标准规定冷冻水产品的辐照杀菌工艺剂量为4 ~7 kGy[44],采用辐照联合加热的方式能增强虾过敏原辐照消减的敏感性,在较低辐照剂量达到消减效果,更能达到我国农业行业辐照标准要求,具有一定的应用潜力。

综上所述,辐照对不同品种虾中的过敏原消敏效果差别较大,溶液中的虾过敏原对辐照较敏感,而固体和全虾状态的过敏原耐辐照消减,辐照联合加热能增强辐照消减虾过敏原的效果,是降低虾过敏原致敏性更有效的方法。

表2 辐照联合加热对虾过敏原Pen a 1 免疫活性的影响Table 2 Effect of the combination of irradiation and thermal treatment on immunoreactivity of shrimp allergen Pen a 1

2.4 鱼过敏原的辐照消减

鱼类的主要过敏原是小清蛋白,与牛乳、鸡蛋、虾等类似,辐照也能控制鱼过敏原的致敏性。 张立敏[45]研究了电子束辐照对多宝鱼免疫活性的影响,发现电子束辐照可引起鱼肉羰基含量、总巯基含量、疏水性和热稳定性变化,5 kGy 的辐照剂量使鱼过敏原免疫活性降低了43.3% ~63.3%,7 kGy 剂量辐照降低了66.1%~73.7%,10 kGy 剂量辐照降低了89.9% ~95.9%,13 kGy 辐照降低了86.1%~88.3%;相比粉状蛋白质和鱼肉,多宝鱼液态蛋白对电子束辐照最敏感,引发的结构变化和免疫活性变化最显著。 Li 等[46]研究了电子束辐照对多宝鱼小清蛋白免疫活性和羰基含量的影响,发现1 ~13 kGy 剂量电子束辐照可降低小清蛋白与人血清IgE 的结合能力,且与小清蛋白羰基含量受辐照影响的效果呈正相关,小清蛋白经10 kGy剂量辐照后,与人血清IgE 的结合能力降低了91.2%,其羰基含量则是对照组的3 倍,表明小清蛋白在电子束辐照下发生的羰基化反应可能是该蛋白免疫活性消减的主要原因,初步阐述了小清蛋白辐照消减的机理,为辐照消减鱼过敏原机理的研究提供了参考和借鉴。

3 植物源食物过敏原的辐照消减研究

花生、大豆、小麦、坚果是常见的植物源过敏食物,研究发现,辐照对植物源过敏原免疫活性的影响具有复杂性,水分含量、过敏原特性、联合加工等因素对植物源过敏原辐照消敏的效果具有重要的影响[47-49]。

3.1 花生过敏原的辐照消减

在欧美国家,花生的致敏死亡率处于八大致敏食物的首位。 研究表明,花生中的大部分蛋白质对辐照处理的稳定性较强,低剂量(<1.0 kGy)辐照对花生蛋白粉及花生蛋白溶液中的过敏原影响不大,2 ~20 kGy剂量的辐照使分子量96.9 kDa 以上的蛋白含量增加,溶液中的其他蛋白含量减少[50]。 许舒婷等[47]采用电子束辐照处理花生蛋白粉和花生蛋白溶液也得到了相似的结果,<10 kGy 剂量的辐照使花生蛋白液的免疫活性稍有增强,但15 和20 kGy 剂量辐照处理则降低了花生过敏原的免疫活性,且花生过敏原在溶液状态比固体状态对电子束辐照更为敏感。 可见,水分含量在花生过敏原辐照消敏过程中具有重要的作用。

3.2 大豆过敏原辐照消减

研究发现,30 kGy 以内剂量的辐照基本不会改变干燥大豆的致敏性,其主要过敏原蛋白Gly m Bd 30K和Gly m Bd 60K、Gly m 4 的结构和免疫活性基本不受影响,只有胰蛋白酶抑制因子表现出对辐照的敏感性,经20~30 kGy 剂量辐照后胰蛋白酶抑制因子与人血清IgE 的结合能力稍有下降,表明不同的大豆过敏原对辐照的敏感性存在差异[48]。 与大豆过敏原类似,Kasera等[51]研究发现四季豆、黑豆、花生等过敏原也表现出对辐照作用较强的稳定性,≤25 kGy 剂量的辐照基本不会引起过敏原结构与免疫活性的变化,但在辐照前先经121℃煮沸5 min 处理能很好地减少四季豆、黑豆和花生中过敏原蛋白的含量,并降低过敏原的免疫活性,其消减效果明显优于单一的加热和25 kGy 剂量辐照处理(表3)。 综上,干燥状态的大豆、四季豆、黑豆和花生过敏原对辐照的敏感性较差,辐照联合加热能较大幅度地提高四季豆、黑豆和花生过敏原辐照消减的敏感性。

表3 辐照与加热联合加工对四季豆、黑豆和花生免疫活性的影响Table 3 Effect of the combination of irradiation and thermal treatment on immunoreactivity of kidner bean,black gram and peanut

3.3 小麦过敏原的辐照消减

小麦作为三大谷物之一,是引起麸质过敏的食物之一,其含有的醇溶蛋白是主要过敏原。 Leszczynska等[52]采用2.2~12.8 kGy 剂量辐照处理醇溶蛋白和小麦粉,发现醇溶蛋白与抗体结合的能力随着辐照剂量的增加而增强,相同辐照剂量下,小麦粉的免疫活性高于醇溶蛋白的免疫活性。 对于小麦的另一主要过敏原麦胚凝集素,Vaz 等[53]研究发现10 或25 kGy 剂量辐照能引起该蛋白的降解和交联,改变其蛋白结构,抑制蛋白活性,致敏小鼠喂食辐照后的麦胚凝集素,其体内触发过敏反应的细胞因子含量显著减少,炎症反应减轻,表明高剂量辐照可以降低小麦麦胚凝集素的致敏性。

综上所述,辐照对小麦过敏原的影响存在一定的复杂性,小麦麦胚凝集素可通过高剂量辐照消减致敏性,而小麦醇溶蛋白经辐照处理后的致敏性增强,且食品基质成分与辐照的相互作用对小麦过敏原的消敏效果具有重要的影响。

3.4 坚果过敏原的辐照消减

能引起过敏反应的坚果主要有杏仁、腰果、核桃、榛子、开心果等。 研究发现杏仁、核桃和腰果中的主要过敏原蛋白对辐照有较强的稳定性,辐照基本不会改变腰果过敏原蛋白与Ana o 1、Ana o 2 和Ana o 3 多克隆抗体的结合能力[49,54]。 但辐照联合不同类型的加热处理在降低腰果、过敏原致敏性上却表现出令人满意的结果,如表4 所示[49]。 辐照联合热加工能明显降低腰果过敏原与抗体的结合能力,其中辐照联合160℃烘烤30 min 的加工效果最显著,辐照联合121℃高压蒸汽灭菌30 min 和191℃油炸1 min 也能达到降低腰果过敏原免疫活性的效果。 而对核桃过敏原而言,只有辐照联合121℃高压蒸汽灭菌30 min 的方式能降低其免疫活性[49]。 可见,辐照与加热的协同作用能消减腰果和核桃过敏原,不同加热处理方式与辐照协同消减坚果过敏原的效果存在差异,辐照与加热联合消敏技术的机理仍需进一步研究。

表4 辐照与加热联合加工对腰果免疫活性的影响Table 4 Effect of the combination of irradiation and thermal treatment on immunoreactivity of cashew

4 展望

辐照技术通过水自由基与氨基酸发生的化学反应,破坏过敏原蛋白的结构和抗原表位,能非常高效地消减过敏原致敏性,对大多数过敏原有效,且辐照消敏技术处理简单、成本低、无污染,更适合工业化生产,是今后食物脱敏加工研究的一个热点方向。 辐照消敏过程受辐照剂量、过敏原特性、水分含量、食品基质等多重因素影响,尤其是辐照引发的食品成分之间的相互作用对过敏原的免疫活性具有举足轻重的作用,但目前辐照消敏的研究多在各种过敏原纯溶液中进行,复杂食品基质的研究不够深入。 为进一步推广辐照消敏技术,需要开展大量的基础研究,根据食品原料的不同,合理开展辐照剂量与消敏效果的关系研究以及动物模型的免疫反应试验研究等。

在辐照消敏的过程中,控制辐照剂量是非常关键的步骤,较高剂量的辐照能有效消减过敏原,但易引起食品风味和品质的改变。 辐照结合加热的综合处理方法能发挥辐照与加热的协同作用,明显增强食物过敏原在加工中的敏感性,从而有效降低辐照剂量,也有利于食品品质和风味的保持,是更加有效消除过敏原致敏性的方法,在过敏原去除方面具有广阔的发展前景。

辐照消减食物过敏原机理的研究目前还处于初级阶段,由于食物过敏原大多是具有复杂空间结构的生物大分子,受当前生物检测技术的限制,辐照作用引起的过敏原蛋白降解、交联的产物目前仍然无法准确鉴定,蛋白结构变化只能通过光谱学方法测定其变化趋势,因此辐照消敏的机理多为推测。 此外,辐照过敏原的产物安全性研究至今尚未开展,因此,开发建立辐照过敏原产物的检测方法以及进行产物的安全性评价是今后辐照消敏技术在实际应用中必须解决的问题。

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