大豆抗原蛋白的致敏作用及其缓解方法研究进展

周 杨，郑树贵

(沈阳农业大学动物科学与医学学院，辽宁 沈阳 110866)

1 前言

在养猪生产中，大豆作为主要的植物性蛋白质来源，具有蛋白质含量高和氨基酸平衡等特点，相比较于动物性蛋白质饲料原料，价格相对实惠，因此，大豆在饲料原料中一直占据着重要地位。同时，大豆中含有多种抗营养因子，例如大豆抗原蛋白、脲酶、植酸等，能够对断奶仔猪生长性能和肠道健康产生不良影响。早期，大豆被联合国列为八大致敏食物之一，而大豆抗原蛋白是引发过敏反应的主要物质。由大豆抗原蛋白诱发的仔猪断奶综合征，也成为世界范围内的公共问题[1]。因此探究大豆抗原蛋白的致敏机理并去除其免疫原性是提高养殖效益的重要途径。本文对大豆抗原蛋白致敏和抗营养作用以及如何缓解大豆蛋白对仔猪的不良影响进行了系统地总结，以期为大豆及其制品科学应用提供理论依据。

2 大豆抗原蛋白简介

大豆抗原蛋白是大豆中具有免疫活性的一类大分子蛋白质。因其遇热不易被破坏，也是大豆抗营养因子中具有热稳定性的一类物质。根据离心沉降系数值可将大豆抗原蛋白分为四类分别是2S、7S、11S 和15S[2，3]。它们分别占大豆球蛋白的20%、30%、40%、10% 左右，其中大豆球蛋白(11S) 和β -伴大豆球蛋白(7S) 是抗原活性相对较强的蛋白质[4]。相关研究表明，大豆球蛋白(11S) 和β -伴大豆球蛋白(7S) 是大豆制品中诱发免疫反应的主要成分，并且相比较11S，7S 的免疫活性更强[5]。

2.1 大豆球蛋白

大豆球蛋白是11S 球蛋白，也是大豆中主要的储藏蛋白，分子量为300 ～380kDa，由六个亚基组成，每个亚基由酸性肽链和碱性肽链通过二硫键连接起来[6]，大豆球蛋白之所以会引起免疫反应主要是因为其组成成分具有抗原性。其中酸性多肽是引起过敏反应主要原因。

2.2 β-伴大豆球蛋白

β-伴大豆球蛋白是一类复合糖蛋白质，由α 亚基、α′亚基以及β 亚基组成[7]，3 个亚基通过非共价键的形式组成三聚体蛋白[8]。在Maruyama 等[9]的研究中分析了β-伴大豆球蛋白的结构，其含有5%的α -螺旋、35%的β-折叠和60%的不规则结构[10]，β-伴大豆球蛋白的抗消化性及热稳定性与其三聚体的结构有关。研究表明β-伴大豆球蛋白更易引发过敏反应[11，12]3 个亚基都具有免疫原性，但是β-伴大豆球蛋白致敏原是α 亚基[5]。

3 大豆抗原蛋白对断奶仔猪的致敏机制

大豆抗原蛋白能够引起断奶仔猪发生过敏反应，这是因为当大豆蛋白进入小肠后，大部分蛋白在蛋白酶的作用下，被分解成氨基酸和小肽，而大豆抗原具有抗消化性，这部分未被消化的大分子抗原蛋白穿过消化道上皮后随着血液循环系统进入淋巴组织，促进B 细胞产生特异性抗体(特异性IgE)，肥大细胞与IgE 结合致敏肥大细胞脱颗粒释放组胺，进而导致仔猪发生腹泻、生长性能下降等不良反应。

4 大豆抗原蛋白对仔猪的抗营养作用

4.1 大豆抗原蛋白对仔猪生长性能的影响

许多研究表明，大豆抗原蛋白对仔猪生长性能具有不良作用，能够引起仔猪发生腹泻以及降低日增重，增加料重比。SUN 等[13]在对大豆球蛋白致敏仔猪模型的研究中发现，大豆球蛋白刺激了过敏仔猪的局部和全身免疫反应，对仔猪生产性能有负面影响。并且过敏反应的严重程度与大豆球蛋白剂量成正比。刘欣等[14]在研究中发现，大豆球蛋白和β-伴大豆球蛋白通过诱导仔猪发生过敏反应，造成仔猪发生腹泻，进而使仔猪生长发育迟缓，甚至停滞。

4.2 大豆抗原蛋白对仔猪肠道屏障功能的影响

在肠道屏障功能方面，大豆抗原蛋白能够破坏仔猪的肠道功能[15]，通过使小肠绒毛萎缩加强隐窝深度从而降低生长性能。有研究表明，饲喂了大豆抗原蛋白的仔猪在血清中检测到高浓度的二胺氧化酶(DAO)[16]，而DAO是反应肠道损伤程度的指标之一。

肠上皮细胞通过紧密连接的方式形成防御屏障预防外来物种的入侵，紧密连接蛋白对于仔猪肠道黏膜屏障和肠壁通透性具有重要作用。在李宝等[17]的研究中表明7S 和11S 均能使仔猪各肠段Claudin-1 基因的表达量显著降低，造成仔猪肠黏膜损伤，并且对仔猪的损伤程度7S 高于11S[18]。

这与Tsuji 等[19]在研究中得到的结果相似，当动物采食富含大豆的饲粮后，大豆抗原蛋白诱发的免疫反应抑制了肠道上皮细胞之间的紧密连接蛋白基因的表达，并且随着大豆抗原蛋白剂量的增加，肠黏膜细胞的防御功能受损越严重。

4.3 大豆抗原蛋白对仔猪免疫因子水平的影响

在Sun 等[13]的研究中，探讨了大豆球蛋白与过敏反应严重程度的关系，该试验以早期断奶仔猪为实验动物，通过在饲料中添加不同浓度的大豆球蛋白进行致敏试验，结果表明大豆抗原蛋白的添加显著增加了肠道肥大细胞数、免疫球蛋白E (IgE) 水平、大豆球蛋白特异性IgG1、白细胞介素(IL) -4 和IL-10的浓度，随着大豆球蛋白剂量的增加，仔猪反应的过敏症状越严重。

在Zheng 等[20]的在鉴定β-伴大豆球蛋白的潜在致敏亚基的研究中得到了类似的结果，在致敏的仔猪血清中，检测到特异性IgG 和IgE 抗体，并得出β -伴大豆球蛋白的三个亚基均是仔猪潜在的过敏原。

可见，大豆抗原蛋白能够增加仔猪体内抗体以及免疫相关的细胞因子水平，诱导了仔猪的免疫反应，造成仔猪一系列的不良反应。

5 缓解大豆蛋白抗原性的方法

5.1 物理方法

5.1.1 热处理 在Xi 等[21]的研究中探讨了热处理对大豆球蛋白抗原性和结构性质的影响。结果表明，大豆抗原蛋白在温度为110 ℃条件下处理50 min 后，通过间接酶联免疫吸附试验(ELISA) 检测到的大豆球蛋白抗原性达到最低水平，并且热处理促进了小分子量蛋白亚基和浓缩蛋白的形成。孙鹏等[22]的研究中，首先将大豆经过120 ℃蒸气条件下处理7.5 min得到熟化的大豆，然后分别从生、熟大豆粉中分离并纯化大豆球蛋白和β -伴大豆球蛋白，将纯化的大豆球蛋白和β -伴大豆球蛋白通过小鼠皮下注射后检测其血清中抗体水平，结果表明在经过蒸气处理的大豆中提取的大豆球蛋白已经不具有免疫原性，但β -伴大豆球蛋白受蒸气处理影响较小。说明蒸气处理能够破坏大豆抗原蛋白，但不能完全消除。在另一项研究中，在同样的蒸气处理条件下探讨了蒸气处理全脂大豆粉对大豆抗原蛋白的影响，结果表明，蒸气处理几乎不会使大豆抗原蛋白失活[23]。

5.1.2 膨化加工处理 大豆在高温高压条件下突然减压从而使大豆膨胀破碎被称为膨化处理，这个过程包含高温加热处理以及机械破碎。能够使大豆抗原失活，减少动物发生过敏反应的概率，提高动物的生长性能。这在Li等[24]的研究中得到了专业的解释，在仔猪饲粮中分别添加膨化大豆和豆粕一定时间后将仔猪生长性能等指标进行对比，发现饲喂膨化大豆组的仔猪日增重以及饲料利用率更高。同时降低仔猪血清中抗大豆抗原蛋白的抗体水平，有效缓解仔猪过敏反应。

在王红云[25]的研究中探讨了大豆膨化的参数以及在仔猪日粮中的应用，结果表明膨化加工处理能够降低大豆中抗原成分，有效降低仔猪过敏反应，在仔猪生长性能，饲料转化率以及缓解腹泻等方面均有积极作用。但是有研究表明，膨化过程的高温会使大豆中氨基酸的含量不同程度的被破坏[26]。

5.2 化学方法

5.2.1 糖基化修饰 糖基化，也被称为美拉德反应，具有改善蛋白质的功能[27]。大豆分离蛋白在经过美拉德反应后得到糖基化复合物，通过ELISA 方法检测能够检测到大豆球蛋白和β-伴大豆球蛋白的抗原均有不同程度上的降低，说明糖基化反应能够缓解大豆抗原蛋白致敏性[28]。

在朱婷伟[29]的研究中表明，葡萄糖为降低大豆抗原蛋白致敏性的最有效的糖体供体，大豆经过糖基化反应后大豆抗原蛋白中β -伴大豆球蛋白所受到的影响最大，这可能是因为β-伴大豆球蛋白本身就是一种糖蛋白，而大豆球蛋白之所以效果不显著可能是与其具有相当高的热稳定性有关。

如上所述，糖基化能够在一定程度上缓解大豆抗原蛋白致敏性，但如果大规模地应用，还需要进一步的研究。

5.2.2 化学试剂法 对于大豆抗原蛋白来说，热稳定的特性已成为棘手的问题。仅依靠加热对其抗原性影响很小。张克英等[30]在研究中使用70%的热乙醇处理普通豆饼30 分钟，后与未处理的豆饼分别饲喂断奶仔猪，结果表明，含有乙醇处理过的豆饼的饲粮干物质、有机物、能量和蛋白质的消化率均有所提高，其中以蛋白质消化率提高最大，但是对饲料利用效率和增重方面没有显著影响，其原因可能是乙醇处理过的豆饼有残留并降低了适口性。

此外还有化学钝化法，使用亚硫酸钠处理大豆也有一定效果[31]，但是化学试剂的使用，可能存在残留和影响适口性的缺点，所以在实际生产中不易推广使用，有待进一步研究。

5.3 生物方法

5.3.1 微生物处理 Aguirre 等[32]探讨了乳酸菌对大豆抗原蛋白的影响，检测了12 株乳酸菌在37℃大豆蛋白提取物上6 h 的蛋白水解活性。结果表明，乳酸菌能够水解大豆蛋白，并且对β - 伴大豆球蛋白的作用大于大豆球蛋白。只有少数乳酸菌株对大豆球蛋白的碱性多肽有一定的作用。Mir 等[33]在39 ℃的条件下将豆粕放入牛的瘤胃液中发酵2.5 h，经检测大豆抗原蛋白的免疫活性显著降低。微生物处理相对安全目前在乳猪饲料中应用较广泛，在其他动物方面应用较少。Zhu 等[34]在研究中比较了益生菌发酵豆粕与非发酵豆粕对断奶仔猪生长性能、血清指标、免疫化学和肠道形态的影响。结果表明饲喂发酵豆粕的仔猪表现出平均日增重和饲料消耗量显著降低，说明有效提高了饲料效率，饲喂10%和15%发酵豆粕的仔猪生长改善效果较好，十二指肠、空肠和回肠的绒毛高度也显著升高，隐窝深度显著降低。得到发酵豆粕可显著改善断奶仔猪的生长、免疫功能和肠道健康并且以10% 发酵豆粕组的效果最佳的结论。

5.3.2 酶解处理 Wang 等[35]用地衣芽孢杆菌蛋白酶以及胰蛋白酶处理脱脂大豆，分别检测大豆蛋白亚基的变化和抗原蛋白的含量，鉴定酶解法去除致敏蛋白的效果。结果表明，大豆中可以在酶的作用下使致敏蛋白减少或消失，大豆中β-伴大豆球蛋白和大豆球蛋白对地衣芽孢杆菌蛋白酶敏感性高于胰蛋白酶，并且β-伴大豆球蛋白的亚基更容易被水解。支盛等研究了外源酶制剂对大豆抗原蛋白的作用，结果表明，pH 值是抗原降解效率的影响因素之一，大豆球蛋白在酸性条件下更易被降解，而β-伴大豆球蛋白则在中碱性条件下易被降解。在Park 等的研究中，探讨了在豆粕基础饲粮中添加蛋白酶对豆粕中大豆球蛋白和β-伴大豆球蛋白的降解及肠道健康的影响，结果表现为添加蛋白酶有增加大豆球蛋白在体外胃内降解的趋势，并降低血清TNF -α 的浓度，但是蛋白酶对小肠组织形态无影响。蛋白酶胃内增加大豆球蛋白降解、降低肠道通透性和血清促炎细胞因子浓度的趋势，说明蛋白酶可用于断奶猪豆粕基础饲粮中，达到改善肠道健康的目的。

5.4 创新型饲料添加剂的应用

Hao 等研究中探讨了连翘提取物减轻β -伴大豆球蛋白诱导的断奶仔猪过敏反应。仔猪通过口服纯化的β-伴大豆球蛋白创建致敏模型。致敏后，在日粮中补充连翘提取物，通过分析仔猪的过敏症状、皮肤试敏实验、血浆组胺和肠道菌群以及细胞因子水平，结果表明连翘提取物通过显著减少过敏抗体、肥大细胞脱颗粒和组胺的释放来缓解β -伴大豆球蛋白引起的过敏症状。还显著抑制了IL -4 的水平并调控了肠道微生物菌群的结构，得到连翘提取物对过敏仔猪发生免疫反应具有保护作用的结论。

Chang 等研究了果糖低聚糖是否能够缓解大豆诱导的仔猪过敏反应，结果表明经过果糖低聚糖处理的仔猪组，白细胞介素4 (IL -4)和白细胞介素10 (IL -10) 水平降低，干扰素-γ (IF-γ) 水平升高，肠道中乳酸杆菌和双歧杆菌有益菌的丰度增加，变形菌门的丰度减少，所以果糖低聚糖可以减轻大豆抗原引起的仔猪过敏反应，而机制与调控肠道微生物菌群结构密不可分。

5.5 多种方法联合使用

在Meinlschmidt 等的研究以大豆分离蛋为原料，研究了酶制剂酶解前和酶解过程中的高压处理对大豆分离蛋白β -伴大豆球蛋白免疫反应性的影响。在400 ～500 MPa 的酶解之前和期间的高压处理构成了一种创新的方法，使用酶制剂高压辅助酶解有效地降低了大豆蛋白的免疫反应性。另一项研究探讨超声辅助酶解去糖基化对β-伴大豆球蛋白结构及致敏性的影响。在超声辅助酶解去糖基化处理条件下，β-伴大豆球蛋白中过敏原β -伴豆球蛋白分子量略微的减小。

6 小结

大豆制品因其含有的大豆抗原蛋白具有抗原性使其应用受到了很大限制，随着我国畜牧业的快速发展，如何提高饲料资源的利用效率，成为亟待解决的实际问题。因此，继续深入研究缓解大豆抗原蛋白致敏作用的方法，对于提高动物健康提高养殖业效率具有重要意义。