水果过敏原及其致敏性消减技术研究进展

王 进， 张丽丽， 王雨欣， 史佳鹭

(东南大学 公共卫生学院， 江苏 南京 210009)

全球有0.1%～4.3%的人口正在经受水果过敏的困扰[1]。EuroPrevall研究结果发现，不论是成人还是儿童，整个欧洲的食物过敏发生率和致病食物都存在很大的地域差异，但植物性食物在其中占主导地位[2-3]。尤其是在地中海地区(葡萄牙、西班牙等)，桃子是诱发过敏的常见水果，这可能与日常花粉接触和不同食物消费有关[4-5]。对于成人，桃子和苹果是波兰罗兹、荷兰乌得勒支和瑞士苏黎世最常见的致敏水果，桃子也是希腊雅典和西班牙马德里的3大致敏水果之一[2]。对于大多数欧洲国家的儿童，桃子和猕猴桃是水果过敏的主要来源[3]。除此以外，英国怀特岛的研究结果显示，不同年龄段的水果过敏率从0.3%到0.9%不等，水果过敏问题在18岁时最为普遍，常见易引发过敏的水果包括草莓、猕猴桃、橙子、香蕉和苹果等[6]。

对于北美洲地区，一项关于18～50岁墨西哥成年人的食物过敏调查问卷表明：最常见的致敏食物是水果和蔬菜(6.12%)。由水果引发食物过敏的发生率中：桃子最高(1.3%)，其次是苹果(0.5%)、猕猴桃(0.5%)、草莓(0.5%)、鳄梨(0.5%)、香蕉(0.3%)[7]。而在墨西哥库利亚坎的5～13岁儿童中，草莓(0.6%)是引起速发型食物过敏的第一水果过敏原[8]。在南美洲哥伦比亚，一项儿童的自我调查问卷报告结果显示，水果过敏的发生率为0.41%[9]。然而，在美国和萨尔瓦多水果过敏并不常见，更常见的是由花生、牛奶、贝类、树坚果等引起的食物过敏[10-11]。

亚洲地区关于食物过敏发生率的数据有限，但水果过敏逐渐可能成为亚洲人的常见过敏原之一[12-17]。在印度南部，成年人食物过敏的患病率为1.2%，主要是牛奶过敏(0.5%)和苹果过敏(0.5%)[12]。在中东地区，黎巴嫩3～17岁儿童自我报告的食物过敏率为6%，水果和蔬菜占其中的16.58%[13]。此外，韩国的一项研究显示，6～16岁儿童水果过敏的患病率为1.41%，是引起食物过敏的主要因素之一[14]。另一项日本全国性研究发现，婴幼儿1岁、2岁和 3岁时，速发型水果过敏的患病率分别为0.4%、0.4%、0.3%[15]。随着年龄的增长，中国台湾儿童主要的食物过敏原从牛奶转为海鲜以及一些水果(如芒果和奇异果等)[16]，而桃子是北京协和医院4～9岁儿童的过敏反应中最常见的水果触发因素[17]。

目前治疗食物过敏的手段主要包括饮食干预、过敏原特异性免疫治疗(allergen-specific immunotherapy，AIT)等，但在日常生活中食物过敏成分难以完全避免，AIT则存在副作用大、时效短等问题，并不适合临床使用[18]。研究发现食品加工，如热处理、高压处理、化学处理等方法，可在一定程度上消减水果的致敏性。因此，开发既能够降低水果致敏性，又可以延长保质期和保留水果感官特性的新型食品过敏消减技术尤为重要。本文详细概述了常见致敏水果的主要过敏原，并探讨了多种水果致敏性消减技术的优缺点，提出了未来解决水果致敏性面临的机遇与挑战，以期为低致敏或脱敏水果产品的开发与产业化的应用提供科学依据。

1 常见水果过敏原及交叉过敏

水果过敏原的蛋白聚类分析研究结果表明[19]，水果过敏原主要由7大类蛋白家族组成(见表1)，包括类甜蛋白(thaumatin like protein，TLPs，PR- 5)、Bet v 1同源蛋白(PR- 10)、脂质转移蛋白(lipid transfer protein，LTPs，PR- 14)、抑制蛋白(profilin)、几丁质酶(chitinase，PR- 3)、半胱氨酸蛋白酶(cysteine protease)和 β-1, 3-葡聚糖酶(β-1,3-glucanases，PR- 2)。除抑制蛋白外，其他蛋白因具有序列相似性均被归类为病程相关蛋白(PR)。病程相关蛋白是植物在应激条件、病原体攻击和非生物刺激下诱导产生的蛋白质。另外，某些过敏原之间还因含有相同的蛋白表位，而导致交叉过敏反应。例如食用相同科属内的水果或不同科属内的果实表现出过敏症状。

表1 水果过敏原蛋白家族

水果过敏通常是由多种蛋白质与花粉发生交叉反应引起的，特别是来自桦树、豚草或艾蒿的花粉蛋白。交叉过敏反应是指具有相似抗原决定簇的过敏原引发的共同过敏反应，使得过敏患者难以完全规避过敏物，导致病情反复[20-21]。因二氧化碳、一氧化氮等温室气体的增加，花粉的丰度和敏感性有所提高，导致患花粉食物过敏综合征的人群数量呈现上升趋势[22]。Bet v 1是桦树花粉的主要抗原，与蔷薇科水果包括苹果(Mal d 1)、桃子(Pru p 1)、樱桃(Pru av 1)、杏(Pru ar 1)、猕猴桃(Act d 8)、梨(Pyr c 1)等主要过敏原含有同源序列，常引起水果过敏的交叉反应，引发口腔症状和全身性反应[23]。一项对特定食物引起过敏反应的全球系统评价发现，北欧人的水果过敏通常与桦树花粉致敏有关，而在没有桦树花粉病的地中海国家，原发性桃子过敏主要是由于桃子过敏蛋白Pru p 3引起，苹果过敏则归因于过敏原 Mal d 3[1]。这两种水果过敏原同属于脂质转移蛋白，容易引起交叉过敏反应，造成全身型过敏症状。在中国，桃子也是一种常见的过敏原，通常容易与艾蒿花粉过敏原Art v 3(LTP)产生交叉过敏反应[20]；与欧洲的脂质转移蛋白(LTP)过敏相比，中国 LTP 相关的过敏反应通常是由于对艾蒿的原发性过敏导致。

相同科属内的水果和不同科属内的果实也会发生交叉过敏反应。猕猴桃(Act d 8)与不同水果、蔬菜中的部分蛋白质都同属于PR- 10 家族，如樱桃(Pru av 1)、杏子(Pru ar 1)、番茄(Sol al 4)、梨(Pyr c 1)、草莓(Fra a 1)、桃子(Pru p 1)、苹果(Mal d 1)等，这些过敏原因含有相似的结构序列或决定簇，可能会导致明显的交叉过敏反应[24]。此外，橡胶和水果(瓜、桃、猕猴桃、鳄梨和菠萝)也存在广泛的交叉过敏反应[25]。乳胶的主要过敏原(Hev b 6)与香蕉(Mus a 2)、猕猴桃(Act d 11)、鳄梨等水果中存在的几丁质酶具有高度序列同源性[26]，有近40%的乳胶过敏患者也对水果过敏，而引起乳胶- 水果过敏综合征[27]。

2 水果致敏性消减技术

研究发现食品加工，如热处理、高压处理、化学处理等方法，可在一定程度上消减水果的致敏性。表2总结了目前常见的水果致敏性消减技术对水果致敏性的影响[28-38]。

表2 各种水果致敏性消减技术对水果过敏原的影响

2.1 热加工处理

热加工处理是食品加工中最常用的技术之一[39]，包括蒸煮、油炸、烘烤、微波加热等。在高温条件下二硫键的断裂与重排会影响蛋白质的结构稳定性与活性，可导致蛋白质的三级结构丧失与二级结构损失，引起过敏蛋白的IgE结合能力降低，从而降低或消除食物的致敏性。但水果中的过敏原大都具有热稳定性，在不同加热条件下其致敏性的变化不同。猕猴桃在100 ℃下加热10 min后，过敏原Act d 1和Act d 2 的IgE结合能力降低，且引发的过敏反应症状减轻[28]。然而猕猴桃过敏原Act d 12和Act d 13在20～80 ℃处理下，其致敏性变化不大[29]。这主要是由于LTPs具有稳定的三维结构可以抵抗热处理的破坏。桃子过敏原Pru p 1在121 ℃下处理30 min后仍具有与IgE结合的能力[30]，煮熟的樱桃仍具有致敏性[40]。而苹果过敏原在100 ℃下处理2 h后才会发生较大变化[31]。此外，在热处理过程中食物会发生美拉德反应。对虾等食物而言，在合适的条件下，美拉德反应可以显著降低其致敏性[41]，但对水果而言，美拉德反应却能在一定程度上保护水果过敏原，使其过敏活性更加稳定，从而导致水果的致敏性不易改变[42]。另外，热处理往往会对水果及制品原有的风味与营养价值产生不良影响，例如热处理会促使苹果发生褐变，总酚与维生素C含量分别降低约33%和8%，导致其抗氧化活性显著下降[43]。不同的热处理方式还会导致水果发生不同程度的颜色暗沉[44]。可见，采用热处理对水果过敏原的消减效果并不是很理想。因此，需要开发新型加工技术，既能降低水果的致敏性又可以保留其营养价值和感官品质。

2.2 高压处理

高压处理(high pressure，HP)是一种非热加工技术，对食物品质与营养成分的影响较小，且可达到杀菌、延长保质期等作用，现已广泛运用于食品行业中[45]。HP可影响蛋白质的结构，在一定时间内，根据施加的压力(100～1 000 MPa)可增强或削弱氢键，破坏蛋白质的三和四级结构，从而起到降低食物致敏性的作用[46]。研究发现，苹果过敏原Mal d 3在400～800 MPa，80 ℃条件下处理10 min，其致敏性显著降低，而过敏原Mal d 1变化较小[33]。桃子过敏原Pru p 3在400 MPa，20 ℃下处理10 min后并无明显变化，但在500 MPa的条件下Pru p 3变性程度较高，致敏性显著降低[32]。另外有研究表明：HP与热处理相结合可以更好地降低过敏原的致敏性。在700 MPa，115 ℃条件下高压处理10 min后苹果Mal d 1和Mal d 3的致敏性均明显降低[34]。然而在皮肤点刺试验中，并没有发现HP可以显著降低桃子过敏患者的过敏反应[47]。在体外实验中，HP可以降低部分水果过敏原的致敏性，但暂无临床研究报道指出HP可以降低水果过敏患者的过敏风险。HP是一种潜在的降低水果致敏性的消减技术，经HP处理后的水果过敏原大都呈现出不同程度的致敏性消减，且感官品质改变较小，但目前相关的临床研究尚无报道。因此，关于HP加工技术及其脱敏机理的研究有待进一步开展。

2.3 脉冲电场处理

与传统热处理相比，脉冲电场(pulsed electric field，PEF)是一种具有用时短、耗能少、污染小等特点的新型非热加工技术。PEF主要通过间歇的高压短脉冲处理电极之间的物料，利用产生的电场(通常为0.1～80 kV/cm)诱导离子运动，促使细胞裂解，导致细胞内成分释放，引起部分酶活性的丧失[48]，从而改变蛋白质的功能，因此，PEF广泛应用于杀菌、活性物质提取等加工过程中。大量研究表明PEF可以有效地从果皮中提取活性物质，可以作为一种经济有效且可持续的提取方法，具有极大的发展潜力[49]。但目前将PEF用于水果致敏性消减的研究较少，且大多研究都没有达到理想的效果。在苹果中，0～35 kV/cm的PEF处理对过敏原Mal d 3的二级结构没有产生显著的影响[34]。在桃子上，过敏原Pru p 3在20 ℃下以35 kV/cm处理后其二级结构没有发生变化。当温度升至50 ℃时，其致敏性有所降低但并不显著[32]。与热处理及其他非热处理技术相比，PEF无法显著降低水果过敏原的致敏性，未来关于PEF加工技术在水果致敏性消减中的应用还需要开展更多的研究。

2.4 超声波处理

近年来，超声波处理由于其高效节能、绿色环保的优点，能明显减少传统加工技术带来的化学和物理危害，并可保持食品较高的营养成分，在食品加工领域受到了关注。高于20 kHz的超声波可通过振动压力诱导食品发生不同程度的物理和化学变化，如处理过程中产生的“空化效应”可引起局部高温和高压，从而改变食品的组分和结构[50]。研究表明：超声波可以破坏蛋白结构间的氢键，造成蛋白质结构的破坏[51]，从而对蛋白致敏性产生影响。研究发现，猕猴桃在经过20 kHz、400 W超声波处理12 min后，其过敏原Act d 2的致敏性降低了36%。超声波处理16 min后，其致敏性可降低高达50%[35]。这主要归因于超声波产生的高压可影响蛋白质的二级结构，从而影响过敏原的致敏性。可见，超声波处理可以作为一种潜在的水果致敏性削减技术。另外，研究也发现，超声波处理与热处理联合使用时，并没有减少桃子过敏原Pru p 3与IgE的结合能力[36]。虽然将超声波处理运用于水果致敏性消减的研究较少，但超声波已被证实可通过空化效应在短时间内改变组织细胞的微观结构，改善果汁的感官品质，提高果片的干燥速率，极大的保留其营养成分的含量[52]。综上所述，超声处理可以作为一种潜在的减少水果致敏性的加工新技术，同时也可以极大地保留水果原有营养物质的含量和风味水平。

2.5 辐照处理

辐照技术作为一种新型食品加工技术，由于其射线和电子束的超强穿透能力，可以高效地杀死食品中的病原微生物及腐败菌，辐照技术常用于水果保鲜、杀菌等过程中[53]。辐照剂量为10 kJ/m2时可以抑制柑橘采后的绿霉菌感染[54]；而采前进行辐照则可以促进蓝莓的成熟与花青素的积累[55]。另外，有研究表明辐照可以促使蛋白分子发生脱氨、脱羧、二硫键断裂等一系列反应，导致食物过敏原肽链断裂或交联，引起过敏原免疫活性的降低或消失[56]，如60Co-γ辐照处理可显著改变花生过敏原Ara h 2蛋白的结构和抗原性，且随着辐照剂量的增加，花生致敏性显著降低[57]。然而，辐照加工技术目前在水果致敏性削减中的应用尚无报道。辐照加工技术是一项潜在的水果脱敏技术，但辐照设备成本较高，需要严格的审批才可购买辐射源，同时对从业人员的技术要求高，操作不当易造成人身安全问题，因此辐照技术难以投入大规模的商业化生产。辐照技术在水果致敏性消减的最佳剂量及暴露时间需要进一步研究，其安全性与可行性也有待进一步提升。

2.6 化学处理

化学处理是指利用化学碱液或酶法模拟消化，从而达到降低食物过敏性的一种加工方式，目前已有研究表明化学碱液去皮或酶解法可以改善水果的致敏性。桃过敏原Pru p 1蛋白主要存在于表皮中，经60 ℃、质量分数为10%的NaOH水溶液浸泡90 s去皮后，Pru p 1蛋白的IgE结合能力显著降低[30]，表明碱液去皮是降低桃致敏性的有效手段；但由于苹果过敏原Mal d 2均匀分布在果皮和果肉中[58]，去皮无法降低苹果的致敏性。二硫键在部分过敏原抵抗胃肠道蛋白酶消化中起到重要作用，一旦二硫键被破坏，过敏原的致敏性将会受到影响。在猕猴桃中，用胃蛋白酶以1∶20的质量比处理120 min后，Act d 1和Act d 2的IgE结合能力均有所下降[37]；鳄梨过敏原Prs a 1经模拟胃液消化后被显著地降解，在一定程度上降低了Prs a 1的致敏性[38]；但对木瓜过敏原Cari p 2蛋白来说，经胃蛋白酶消化后仍保留了IgE结合能力[59]，同时，LTPs作为蔷薇科水果的过敏原之一，对胃蛋白酶消化具有很强的抵抗力[60]，因此，酶解法并不适用于所有水果过敏原。此外，采用化学处理可能会引入一些苦味等不愉悦的气味，对食物品质和口感等产生一定的不良影响；同时，化学处理无法满足消费者对天然无添加食品的需求，且会破坏部分营养物质，限制了其在食品加工中的应用。因此，仍需探索更多可以有效降低水果致敏性且对风味影响较小的化学处理条件。

3 总结与展望

由于食物过敏是免疫反应功能失调的结果，因此在特应性个体中可能更常见。在欧洲和美洲，由于花粉过敏等因素的影响，桃子、苹果和猕猴桃引起过敏的现象较为常见。在亚洲，芒果和桃子过敏最为常见，且水果过敏的发生率更高，在儿童中较常发生。这种国家间的差异性使得水果的过敏研究具有一定的挑战性。另外，关于过敏原披露的立法要求与每个地区或国家最常见的过敏原之间存在良好的一致性。但由于研究人群的复杂性和过敏确诊方法的差异性，限制了对食物过敏发生率的研究。此外，在发展中国家，对过敏的临床症状认识不足和重视程度不够，往往会错失最佳的确诊和治疗时机，使得对于食物过敏的研究具有挑战性。

水果种植的环境不同，以及各地区的食品加工方式和饮食习惯不同，水果过敏的流行病学分布往往存在地域差异。苹果在温带和凉爽地区广泛种植，是北美洲和欧洲最常见的过敏水果之一。桃子广泛分布于温带、亚热带和热带地区，常常引起欧洲、美洲及亚洲人群的食物过敏症状，甚至在患有花粉过敏症的人群中会加重。而热带地区生产的芒果则在中国南部广东省和中国台湾地区较为常见，但随着市场的全球化，热带水果的生产和消费量大幅增加，这种差异可能正逐渐减小。因此，关于水果过敏的流行性和未来发展趋势的调查研究应被尽快开展。此外，研究发展中地区的相关风险因素对制定有针对性的预防策略至关重要。

大多数水果过敏原具有热稳定性、耐消化等特点，单一加工技术如脉冲电场、辐照技术等无法达到完全消除过敏原的作用。复合加工技术如高压处理与热处理的结合，可显著降低水果如苹果的致敏性，但对其风味会产生不良影响。相关报道显示，超声波作为一种非热的加工技术，不仅可以有效地降低猕猴桃的致敏性(高达50%)，也可以有效地保留其营养物质，改善营养价值，有望成为一种潜在的水果致敏性消减新技术。现有的水果致敏性消减技术还存在一定的局限性，并没有完全消除水果及其制品的致敏性，新型高效的脱敏技术有待进一步的开发。未来水果致敏性消减技术可以更多地从联合技术的角度入手，以最大限度地降低水果的过敏风险并保留其风味和营养价值。应用分子动力学模拟、Alphafold、冷冻电镜等创新技术来解析各类水果过敏蛋白结构，靶向消除过敏原。结合生物育种和基因编辑技术，培育脱敏水果新品种，从源头上解决水果致敏性的难题，让水果过敏人群可以吃到健康安全的水果及制品。