趙瑞芳,吳志華,連 君,詹少德,王 娟,姚志文,陳紅兵,袁娟麗

(1.南昌大學(xué)食品科學(xué)與技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,江西南昌 330047;2.南昌大學(xué)中德聯(lián)合研究院,江西南昌 330047;3.南昌大學(xué)新聞與傳播學(xué)院,江西南昌 330031;4.南昌航空大學(xué)工程訓(xùn)練中心,江西南昌 330063;5.南昌大學(xué)藥學(xué)院藥理教研室,江西南昌 330006)

加工導(dǎo)致的花生過敏原蛋白結(jié)構(gòu)變化及其對(duì)性質(zhì)的影響

趙瑞芳1,2,吳志華1,2,連 君1,2,詹少德1,2,王 娟3,姚志文4,陳紅兵1,2,袁娟麗1,5,*

(1.南昌大學(xué)食品科學(xué)與技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,江西南昌 330047;2.南昌大學(xué)中德聯(lián)合研究院,江西南昌 330047;3.南昌大學(xué)新聞與傳播學(xué)院,江西南昌 330031;4.南昌航空大學(xué)工程訓(xùn)練中心,江西南昌 330063;5.南昌大學(xué)藥學(xué)院藥理教研室,江西南昌 330006)

花生是世界糧農(nóng)組織(FAO)認(rèn)證的八大過敏食物之一,花生可導(dǎo)致嚴(yán)重的過敏反應(yīng),甚至危及生命。由于花生作為食物配料有廣泛的應(yīng)用,人們對(duì)花生過敏越來越關(guān)注。本文對(duì)加工后花生過敏原蛋白結(jié)構(gòu)變化與性質(zhì)變化之間的關(guān)系研究進(jìn)行了綜述,為探索加工定向改變花生過敏原蛋白的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)提供方向。

花生,過敏原,結(jié)構(gòu),致敏性

隨著人們生活質(zhì)量的提高,食物過敏等食品安全問題已成為全球關(guān)注的問題。據(jù)世界糧農(nóng)組織(FAO)1995年報(bào)告,90%以上的食物過敏是由牛奶、雞蛋、魚、貝殼水產(chǎn)品、花生、大豆、堅(jiān)果類和小麥引起,花生屬于這八大食品之一,是重要的食物過敏原[1]。目前發(fā)現(xiàn)的花生過敏原蛋白有12種,可以歸類為4種常見的食物過敏原家族:Cupin超家族(Ara h 1,3),醇溶蛋白超家族(Ara h 2,6,7,9),抑制蛋白家族(Ara h 5),Bet V1同源蛋白(Ara h 8)以及另外兩種:Oleosin油質(zhì)蛋白(Ara h 10,11),Defensin抵抗素(Ara h 12,13)。食物過敏原中能夠被50%以上的病人的血清所識(shí)別的就被認(rèn)為是主要的過敏原,其中Ara h 1和Ara h 3、Ara h 2和Ara h 6都被認(rèn)定是花生中主要的過敏原蛋白[2]。

作為食品的花生通常是經(jīng)過了加工處理,而花生制品的加工工藝繁多,不同的加工方式會(huì)不同程度地改變花生過敏原蛋白的數(shù)量和結(jié)構(gòu),進(jìn)而影響其性質(zhì)。對(duì)于加工引起的過敏原蛋白性質(zhì)的變化,現(xiàn)階段關(guān)注較多的包括致敏性、分子聚集特性,消化吸收性以及其它加工特性(如乳化性、起泡性等)。研究試圖通過考察結(jié)構(gòu)變化引起性質(zhì)變化的規(guī)律,探索不同加工方法對(duì)花生過敏原蛋白性質(zhì),尤其是致敏性的定向影響。

1 致敏性

加工導(dǎo)致的過敏原結(jié)構(gòu)變化,直接影響到它們的致敏性。比如Hansen等[3]的研究表明,熱處理可以導(dǎo)致蛋白質(zhì)變性破壞其構(gòu)象性表位,因此,蛋白質(zhì)變性可以解釋榛子粉類過敏原加熱后90%的免疫反應(yīng)性喪失的現(xiàn)象。然而,Mondoulet等[4]對(duì)花生進(jìn)行烘焙處理,發(fā)現(xiàn)烘焙后花生蛋白的致敏性卻增強(qiáng)了。這可能是由于烘焙導(dǎo)致花生蛋白與還原糖發(fā)生美拉德反應(yīng),產(chǎn)生新的免疫反應(yīng)性結(jié)構(gòu),增強(qiáng)其致敏性;同時(shí)Ara h 2可以保護(hù)Ara h 1不被胰蛋白酶降解,而烘焙又可以提高這種保護(hù)作用。Starkl等[5]也做了烘焙加工,發(fā)現(xiàn)Ara h 2分子可以發(fā)生交叉連接,形成結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定的三聚體或六聚體等復(fù)合物,與IgE的結(jié)合能力增強(qiáng)。

Beyer等[6]的研究表明,在對(duì)花生進(jìn)行煎炸(120 ℃)的加工中發(fā)現(xiàn),煎炸會(huì)引起Ara h 1二級(jí)結(jié)構(gòu)中β-結(jié)構(gòu)舒展,但是ELISA實(shí)驗(yàn)表明Ara h 1引起過敏的能力并沒有被影響。而煎炸后的花生中過敏原蛋白Ara h 1的提取率卻逐步降低了,150 ℃以上時(shí)基本降為零,這可能是由于加熱引起蛋白質(zhì)的聚合引起的,這種聚合又減少了與IgE結(jié)合的過敏原數(shù)量,使得蛋白的致敏性下降。Blanc等[7]研究也表明,花生經(jīng)煎炸后所含的Ara h 1單體和三聚體數(shù)量減少,從而降低Ara h 1與IgE的結(jié)合能力,影響其致敏性。

水煮也被報(bào)道可以降低花生的致敏性,Mondoulet等[4]對(duì)花生進(jìn)行了水煮加工,他認(rèn)為水煮后花生致敏性的降低是過敏原數(shù)量損失導(dǎo)致的,與其結(jié)構(gòu)變化沒有關(guān)系。用ELISA法檢測表明,確實(shí)有部分過敏原蛋白進(jìn)入到了水煮液中,這與Beyer等[6]的研究結(jié)果一致。然而也有研究表明,結(jié)構(gòu)上的變化也可以導(dǎo)致水煮花生致敏性的降低,Schmitt等[8]的研究發(fā)現(xiàn),水煮過程中過敏原蛋白有較少的聚集體形成,且這種聚集體不溶于水,從而抑制或降低了美拉德反應(yīng),減少了免疫反應(yīng)性結(jié)構(gòu)的形成,進(jìn)而降低其致敏性。Blanc等[7]也發(fā)現(xiàn),水煮加工后Ara h 1聚集起來,蛋白的二級(jí)結(jié)構(gòu)部分丟失,這也導(dǎo)致致敏性降低。

高壓微射流可以改變過敏原蛋白二級(jí)結(jié)構(gòu)中的α-螺旋結(jié)構(gòu),從而影響其致敏性。Hu等[9]用高壓微射流技術(shù)處理花生蛋白 Ara h 2,用圓二色譜法和ELISA實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)α-螺旋含量降低的同時(shí)檢測到的抗原性也顯著降低,這可能是由于位于過敏原蛋白α-螺旋位置處的IgG結(jié)合表位被破壞或掩蓋。Cabanillas等[10]用高壓處理烘焙過的花生也得到了同樣的結(jié)果,證明了高壓可以通過破壞或者掩蓋位于α-螺旋區(qū)域的IgE結(jié)合表位降低致敏性。另外,Luo等[11]是利用γ輻照Ara h 6過敏原蛋白發(fā)現(xiàn),輻照也可以使蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)中α-螺旋損失,同時(shí)免疫印跡法和間接ELISA法檢測到其與IgG結(jié)合的能力降低,進(jìn)一步證明了α-螺旋結(jié)構(gòu)與花生過敏原致敏性之間密切的關(guān)系。Hu等[9]的研究表明超高壓微射流處理還可以破壞Ara h 2的二硫鍵,二硫鍵對(duì)維持IgG或IgE結(jié)合表位的構(gòu)象有重要的作用,這也是超高壓微射流降低其致敏性的另外一個(gè)原因。

酶消化是近幾年來研究花生過敏原致敏性的新方法之一,主要是將蛋白水解為小的片段,酶作用時(shí)可能破壞其過敏原表位。為了研究過敏原蛋白在人體內(nèi)消化后的致敏性變化情況,實(shí)驗(yàn)室經(jīng)常使用胃蛋白酶和胰蛋白酶模擬人體胃液和腸液消化。比如,Yu等[12]利用α-糜蛋白酶和胰蛋白酶水解烘烤花生中Ara h 1和Ara h 2蛋白,并運(yùn)用ELISA實(shí)驗(yàn)和免疫印跡法分析發(fā)現(xiàn)水解后其致敏性顯著降低。主要是兩種酶同時(shí)作用時(shí),由于酶作用位點(diǎn)不同,它們能夠以互補(bǔ)的方式水解過敏原蛋白,增強(qiáng)水解效果。Ara h 1和Ara h 2水解為小的片段,在可溶性蛋白中完整形式的Ara h 1和Ara h 2含量幾乎降為零。Eiwegger等[13]先利用胃蛋白酶消化花生粗蛋白,再用十二指腸液消化,胃消化后保留的肽段在十二指腸消化后會(huì)進(jìn)一步被分解,并運(yùn)用人血清的免疫印跡實(shí)驗(yàn)、淋巴細(xì)胞免疫刺激實(shí)驗(yàn)評(píng)估發(fā)現(xiàn)胃十二指腸消化后,即使沒有完整的蛋白存在,小的片段仍然具有致敏的潛力。酶作用時(shí)會(huì)導(dǎo)致部分過敏原表位的破壞,但是同時(shí)暴露出了天然蛋白結(jié)構(gòu)內(nèi)部的過敏原表位,這使得致敏性變化不大。而王金水等[14]是使用枯草芽孢桿菌對(duì)冷榨花生蛋白粉進(jìn)行液態(tài)發(fā)酵,由SDS-PAGE法發(fā)現(xiàn)高壓與發(fā)酵相結(jié)合對(duì)花生蛋白有著很好的降解效果,進(jìn)而可以降低其致敏性。

酶交聯(lián)是現(xiàn)代食品加工的一種新方法,過敏原蛋白在交聯(lián)和聚集的過程中,結(jié)構(gòu)的變化也可能導(dǎo)致過敏原表位被掩蓋或改變進(jìn)而影響其致敏性。比如,Chung等[15]分別將生花生和烘焙花生與過氧化物酶(OPD)混合,IgE的結(jié)合能力實(shí)驗(yàn)表明烘焙花生交聯(lián)后其致敏性降低。從SDS-PAGE電泳結(jié)果可以明顯的發(fā)現(xiàn),烘焙花生中Ara h 1,Ara h 2過敏原單體的量顯著減少,而且有蛋白質(zhì)聚合體的形成,而生花生中的過敏原蛋白由于其過氧化物酶的交聯(lián)位點(diǎn)(酪氨酸)隱藏,蛋白質(zhì)之間不發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)而致敏性基本不受影響。而Clare等[16]利用轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶交聯(lián)Ara h 1發(fā)現(xiàn),Ara h 1能夠交聯(lián)形成聚合物,但是通過ELISA實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)該聚合物與IgE的結(jié)合能力并沒有發(fā)生顯著變化。除了酶交聯(lián)外,花生過敏原也可以與其它物質(zhì)作用形成聚合物,如Chung等[17]將花生可溶性過敏原與植酸非共價(jià)結(jié)合,用間接ELISA法測定發(fā)現(xiàn),IgE結(jié)合能力沒有變化,主要是由于沒有改變IgE結(jié)合位點(diǎn),但是通過形成復(fù)合物減少了過敏原含量,也降低了致敏性。

許舒婷等[18]用微粒輻射產(chǎn)生的電子輻照處理花生粗分離蛋白,處理后的蛋白質(zhì)二級(jí)、三級(jí)結(jié)構(gòu)遭到破壞,引起分子變形、凝聚、粘度下降,從而導(dǎo)致過敏原溶液的濃度改變,進(jìn)而影響其致敏性。

加工導(dǎo)致的過敏原蛋白致敏性的變化可由多種因素引起,例如加工使得二級(jí)結(jié)構(gòu)中α-螺旋處結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,可能導(dǎo)致該處的IgG結(jié)合表位被破壞或掩蓋,加工時(shí)蛋白之間發(fā)生聚集也可能掩蓋表位或產(chǎn)生新的免疫反應(yīng)性結(jié)構(gòu),從而引起致敏性的變化。這些致敏性的改變,主要與過敏原表位結(jié)構(gòu)自身的變化有關(guān)。

2 分子的聚集特性

蛋白質(zhì)是由氨基酸分子由肽鍵相互連接而成的高分子化合物,不同的加工條件可能導(dǎo)致花生中蛋白質(zhì)分子發(fā)生不同程度的聚集?，F(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)研究表明,高度聚集蛋白質(zhì)的形成可能是通過包括二硫鍵在內(nèi)的共價(jià)交聯(lián),以及諸如氫鍵、鹽橋,尤其是疏水相互作用等的非共價(jià)相互作用,形成較大的聚集體[19]。

已有報(bào)道關(guān)注了這些變化,例如,Maleki等[20]采用烘焙方式處理花生,發(fā)現(xiàn)在烘焙過程中花生中的蛋白質(zhì)會(huì)與還原糖發(fā)生美拉德反應(yīng),形成一種結(jié)構(gòu)多樣的復(fù)合物進(jìn)而改變其聚集性。Vissers等[21]對(duì)分離純化的Ara h 1、Ara h 2/6也做了烘烤的研究,從SDS-PAGE電泳實(shí)驗(yàn)以及動(dòng)態(tài)光散射實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),加入葡萄糖加熱時(shí),有多肽聚合物產(chǎn)生。溶解性是蛋白質(zhì)其他功能特性的基礎(chǔ),溶解度也可以用來表征花生分離蛋白的聚集程度[22]。Schmitt等[8]分別對(duì)花生蛋白中可溶的和不可溶的部分進(jìn)行水煮處理,發(fā)現(xiàn)水煮使得整體蛋白的溶解性降低,說明水煮過程中過敏原蛋白可能發(fā)生了聚集,產(chǎn)生了大的復(fù)合物從而降低溶解度。顧煒等[23]用噴射蒸煮處理花生分離蛋白,并用SDS-PAGE電泳法發(fā)現(xiàn)電泳條帶上端有大分子量的聚合物產(chǎn)生。熒光光譜分析發(fā)現(xiàn),經(jīng)過處理后花生分離蛋白完全變性,原本處于蛋白質(zhì)內(nèi)部的疏水氨基酸殘基伸展,暴露于溶劑中,可能正是由于這些結(jié)構(gòu)的變化引起了蛋白質(zhì)聚集特性的改變。

酶交聯(lián)主要利用一種或多種酶催化蛋白質(zhì)內(nèi)部多肽鏈之間或者是蛋白質(zhì)分子之間形成新的共價(jià)鍵,從而交聯(lián)形成大的聚合物。通過蛋白質(zhì)交聯(lián)可改變食品組織結(jié)構(gòu)和功能性質(zhì),因此蛋白質(zhì)交聯(lián)在食品中有較廣闊應(yīng)用前景[24]。

Radosavljevic等[25]利用多酚氧化酶交聯(lián)花生粗蛋白,再以掃描電子顯微鏡和電泳法結(jié)合觀察發(fā)現(xiàn),多酚氧化酶處理可以促進(jìn)花生中主要過敏原蛋白發(fā)生交聯(lián)產(chǎn)生高分子量的聚合物。Clare等[16]用轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶交聯(lián)花生蛋白發(fā)現(xiàn),Ara h 1基本都能被交聯(lián)形成聚合物,而Ara h 2卻很難發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)。Ara h 2中的轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶的酶催化位點(diǎn)之一賴氨酸可能被折疊掩蓋,因而較難發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)。Chung等[26]將花生粗蛋白與酚類物質(zhì)(苯酚樹脂、咖啡酸、阿魏酸)作用,運(yùn)用SDS-PAGE電泳法檢測發(fā)現(xiàn),酚類物質(zhì)可以與花生蛋白結(jié)合形成復(fù)合物,并且證實(shí)了聚合物中有兩種主要的花生過敏原蛋白存在。

廖玉等[22]利用脂肪氧合酶催化亞油酸氧化的反應(yīng)體系對(duì)花生分離蛋白進(jìn)行不同程度的氧化修飾,運(yùn)用激光納米粒度測定儀測定聚集性的變化發(fā)現(xiàn),隨著氧化程度的加深,花生蛋白粒徑增大。這可能是由于氧化引起疏水基團(tuán)暴露,又由于暴露的疏水基團(tuán)的相互作用蛋白質(zhì)生成可溶性聚集體,平均粒徑變大,并隨著進(jìn)一步的氧化最終生成不可溶性聚集體。

酶促交聯(lián),熱加工及氧化修飾等加工方式都可以改變過敏原蛋白的聚集特性。酶可以促進(jìn)蛋白質(zhì)內(nèi)部多肽鏈之間或者是蛋白質(zhì)分子之間形成新的共價(jià)鍵,從而形成大的復(fù)合物,而熱加工和氧化修飾都可能引起蛋白內(nèi)疏水基團(tuán)暴露,從而增強(qiáng)蛋白之間的相互作用進(jìn)而改變聚集狀態(tài)。

3 消化吸收性

高壓引起的結(jié)構(gòu)的變化可以改變過敏原蛋白的消化性。Cabanillas等[10]對(duì)花生進(jìn)行烘焙和高壓烘焙處理發(fā)現(xiàn),與單獨(dú)烘焙花生相比,高壓處理后的烘焙花生蛋白更易被胰蛋白酶消化。圓二色譜實(shí)驗(yàn)顯示在高壓條件下花生蛋白結(jié)構(gòu)發(fā)生了伸展,這使得蛋白更易被消化,且加熱可以增強(qiáng)花生蛋白對(duì)胰蛋白酶的敏感性。另外,Hu等[9]做了高壓微射流的研究,發(fā)現(xiàn)高壓可以通過破壞二硫鍵來增強(qiáng)蛋白的消化性,MarzbanG等[10]的研究也證明,含有IgE表位的碎片可以抵抗酶的消化,但是當(dāng)其二硫鍵被破壞時(shí),這些碎片就會(huì)被快速消化。

多個(gè)研究表明,熱處理也可以通過改變酶作用位點(diǎn)影響過敏原蛋白的消化性。例如,Yu等[27]的研究表明,與生花生相比,烘焙花生中的過敏原蛋白Ara h 1、Ara h 2對(duì)α-糜蛋白酶更加敏感。首先烘焙可以破壞酶抑制劑,且由于α-糜蛋白酶的結(jié)合位點(diǎn)是疏水性的,烘焙可以暴露特定的疏水性氨基酸(酪氨酸,苯丙氨酸,色氨酸等),增多了α-糜蛋白酶的結(jié)合位點(diǎn)進(jìn)而可以增強(qiáng)消化性。烘焙過程中與還原糖的美拉德反應(yīng)也會(huì)改變過敏原蛋白的酶作用位點(diǎn),Teodorowicz等[28]就研究了加葡萄糖和不加葡萄糖的情況下烘焙對(duì)Ara h 1胃蛋白酶消化性的影響,并利用裂解肽段的程度來評(píng)估水解的程度。研究表明,葡萄糖不存在時(shí)加熱沒有改變Ara h 1的胃蛋白酶水解度,而加入葡萄糖后由于Ara h 1的糖基化反應(yīng),改變了Ara h 1構(gòu)象中的胃蛋白酶酶作用位點(diǎn),水解度顯著降低,且美拉德反應(yīng)的高級(jí)階段可以促進(jìn)Ara h 1發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)[29-32],水解酶不能接近酶交聯(lián)位點(diǎn)的多肽而進(jìn)一步阻止水解作用[33]。

過敏原蛋白的抗消化性與二硫鍵有著密切的關(guān)系,Shi等[34]的研究發(fā)現(xiàn)胃蛋白酶水解后Ara h 2仍具有較強(qiáng)的抗消化性,這主要是由于Ara h 2結(jié)構(gòu)中的八個(gè)半胱氨酸殘基及二硫鍵可以穩(wěn)定α-螺旋等核心結(jié)構(gòu),抵抗酶水解[35]。Koppelman等[36]也利用胃蛋白酶消化花生過敏原蛋白得到了同樣的結(jié)果;并且發(fā)現(xiàn)Ara h 1和Ara h 3在較低濃度胃蛋白酶作用下就能迅速的被降解,并用SDS-PAGE電泳法證實(shí),分子間不存在二硫鍵,三聚體和低聚物[37-38]的形成由非二硫鍵連接不能形成穩(wěn)定的抗消化結(jié)構(gòu),這與Thomas[39]的研究結(jié)果一致。

Teodorowicz等[40]向純的Ara h 1蛋白中混合適量葡萄糖使其發(fā)生蛋白糖基化反應(yīng)。用Caco-2細(xì)胞模型測定發(fā)現(xiàn)不經(jīng)過任何處理的Arah 1蛋白能夠抑制Caco-2細(xì)胞的增殖以及白細(xì)胞介素-8的分泌,糖基化后的Arah 1抑制能力減弱,且經(jīng)胃蛋白酶水解發(fā)現(xiàn),水解前其抑制效果比水解后明顯,這說明可能是較大的結(jié)構(gòu)起了重要的抑制作用。

4 其它性質(zhì)

花生過敏原蛋白的溶解性、乳化性、乳化穩(wěn)定性、起泡性等其它性質(zhì)也會(huì)隨著花生加工的不同而發(fā)生不同程度的改變。

Liu等[41]在60 ℃下分別干熱處理花生分離蛋白1、4、7 d,利用差示掃描量熱法(Differential Scanning Calorimetry/DSC)、發(fā)射熒光光譜法、圓二色譜法研究發(fā)現(xiàn),熱處理后花生分離蛋白由于與葡萄聚糖發(fā)生了美拉德反應(yīng),限制了蛋白質(zhì)間的相互作用,進(jìn)而提升其溶解性和穩(wěn)定性;溶解性的提升又使得蛋白質(zhì)分子能夠快速的轉(zhuǎn)移到水油交界面進(jìn)而提升其起泡性,而作為非表面活性的親水性多糖,葡聚糖可以顯著的提升蛋白質(zhì)的泡沫穩(wěn)定性。

任嬌艷等[42]通過轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶對(duì)低溫花生粕分離蛋白進(jìn)行交聯(lián)改性,發(fā)現(xiàn)交聯(lián)反應(yīng)后花生蛋白的功能特性發(fā)生改變。隨著交聯(lián)程度的增加,高分子不溶聚合物的生成以及蛋白結(jié)構(gòu)的變化導(dǎo)致蛋白質(zhì)溶解性下降;交聯(lián)后其乳化性和乳化穩(wěn)定性提高,但交聯(lián)時(shí)間過長又會(huì)導(dǎo)致其制備的乳狀液乳化活性及穩(wěn)定性顯著降低。DSC測定熱穩(wěn)定性表明,交聯(lián)處理后花生分離蛋白熱穩(wěn)定性提高,這可能主要?dú)w因于轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶催化的交聯(lián)反應(yīng)產(chǎn)生了大量的高能異肽共價(jià)鍵。

涂宗財(cái)?shù)萚43]對(duì)花生蛋白進(jìn)行高壓微射流處理發(fā)現(xiàn),花生蛋白質(zhì)在壓力猛烈釋放過程中一些對(duì)壓力敏感的非共價(jià)鍵(氫鍵、離子鍵和疏水鍵)受到了強(qiáng)烈的影響,導(dǎo)致蛋白質(zhì)的微細(xì)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,粒度尺寸變小和分布范圍集中,進(jìn)而改變了其溶解性。壓力使得花生蛋白體積減小,疏水結(jié)構(gòu)暴露出來,蛋白質(zhì)表面疏水性增強(qiáng),進(jìn)而提升了其乳化性和起泡性。

Hu等[44]不僅研究了單獨(dú)的微射流處理和轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶交聯(lián),還將交聯(lián)處理與微射流相結(jié)合作用于花生蛋白。作者運(yùn)用傅里葉變換紅外光譜和圓二色光譜測定發(fā)現(xiàn),單獨(dú)的微射流處理或者轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶交聯(lián)可以引起花生分離蛋白結(jié)構(gòu)的展開,進(jìn)而使得α-螺旋和β-轉(zhuǎn)角減少,β-折疊和隨機(jī)卷曲增多,花生分離蛋白的溶解性、乳化性以及表面疏水性顯著提升,并且作者發(fā)現(xiàn)混合兩種加工方式處理會(huì)使得花生分離蛋白形成更松散的結(jié)構(gòu),進(jìn)而導(dǎo)致花生蛋白的功能特性更顯著改善。

一些化學(xué)修飾的方法同樣可以改變蛋白質(zhì)的功能特性,如蛋白質(zhì)磷酸化已經(jīng)被認(rèn)為是提高蛋白功能特性的有效手段,熊柳等[45]的研究表明,磷酸化改性后花生蛋白的乳化性、乳化穩(wěn)定性、泡沫穩(wěn)定性也都有不同程度的提高。Zhao等[46]用堿性蛋白酶水解花生分離蛋白發(fā)現(xiàn),水解使花生分離蛋白的構(gòu)象和功能特性得到顯著地改善。與花生分離蛋白相比,花生分離蛋白水解產(chǎn)物有更多松動(dòng)的三級(jí)結(jié)構(gòu),并表現(xiàn)出較好的熱穩(wěn)定性,溶解性和凝膠形成能力。

5 展望

花生過敏反應(yīng)是IgE介導(dǎo)的Ⅰ型超敏反應(yīng),花生過敏反應(yīng)可發(fā)生在各個(gè)年齡段,輕可出現(xiàn)口腔粘膜過敏、皮膚蕁麻疹等,重可出現(xiàn)危及生命的嚴(yán)重咽喉水腫、急性哮喘、過敏性休克,甚至導(dǎo)致死亡[47],這限制了花生在食品工業(yè)中的應(yīng)用。

不同的加工方法對(duì)過敏原蛋白性質(zhì)的影響各不相同,但是這些性質(zhì)的變化都與內(nèi)部結(jié)構(gòu)變化有關(guān),結(jié)構(gòu)的變化與性質(zhì)變化之間的聯(lián)系是我們定向改變蛋白質(zhì)性質(zhì)的基礎(chǔ)。蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)的變化可以直接影響致敏性,尤其是α-螺旋量的減少與致敏性的降低有密切的關(guān)系,這主要是由于α-螺旋處的過敏原表位被破壞或掩蓋,聚集也能掩蓋α-螺旋處的過敏原表位,導(dǎo)致致敏性降低。加工改變蛋白質(zhì)高級(jí)結(jié)構(gòu),暴露消化酶作用位點(diǎn),也會(huì)增強(qiáng)過敏原蛋白的消化性,降低過敏原的致敏性。例如,二硫鍵對(duì)抵抗酶水解起著重要的作用,二硫鍵被破壞后,蛋白質(zhì)在人體內(nèi)的消化性增強(qiáng),潛在致敏性降低。

加工引起的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)變化除了可以直接影響致敏性之外,聚集性,消化吸收性等其它性質(zhì)的變化也會(huì)間接影響致敏性。通過共價(jià)鍵或非共價(jià)鍵交聯(lián)作用可以改變蛋白質(zhì)的聚集性,這個(gè)過程中可能產(chǎn)生新的免疫反應(yīng)性結(jié)構(gòu),增強(qiáng)過敏原的潛在致敏性,也可能因聚集而使得過敏原表位被破壞或者掩蓋進(jìn)而降低致敏性。消化吸收性的改變也會(huì)影響蛋白的致敏性,通過加工若能增強(qiáng)過敏原蛋白的消化吸收性,其致敏性可能會(huì)降低,主要是由于消化過程中蛋白被分解為小的片段,過敏原表位被破壞,與抗體的結(jié)合能力下降;同時(shí)消化也可能暴露出過敏原中包埋的天然表位而增強(qiáng)致敏性。

蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)決定其功能,但對(duì)于過敏原蛋白,其結(jié)構(gòu)變化和功能(尤其是致敏性)變化之間的規(guī)律性聯(lián)系還未被闡明,還需要大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來支撐這一規(guī)律的探索。揭示加工中花生過敏原蛋白結(jié)構(gòu)的變化與性質(zhì)之間的規(guī)律,將有助于通過加工定向影響花生致敏性,實(shí)現(xiàn)低致敏甚至是脫敏花生的生產(chǎn),降低和消除花生致敏的食品安全風(fēng)險(xiǎn)。

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Alteration in structure of peanut allergens caused by processing and its impact on properties

ZHAO Rui-fang1,2,WU Zhi-hua1,2,LIAN Jun1,2,ZHAN Shao-de1,2,WANG Juan3,YAO Zhi-wen4,CHEN Hong-bing1,2,YUAN Juan-li1,5,*

(1.State Key Laboratory of Food Science and Technology,Nanchang University,Nanchang 330047,China;2.Sino-German Joint Research Institute,Nanchang University,Nanchang 330047,China;3.School of Journalism & Communication,Nanchang University,Nanchang 330031,China;4.Engineering Training Centre,Nanchang Hangkong University,Nanchang 330063,China;5.Institude of Pharmacology Teaching and Research Section,Nanchang University,Nanchang 330006,China)

Peanut is listed among eight major food allergens by Food and Agriculture Organization(FAO). More and more attention had been paid on peanut allergy for its severe allergenic reactions and broadly application. Presented work summarized the relationship between the alteration on structure and properties of peanut allergens after vary processing. Attempt was made to help finding the way changing the properties of allergens directionally by process.

peanut;allergen;structure;allergenicity

2015-06-23

趙瑞芳(1992-)，女，碩士研究生，研究方向：食品安全，E-mail：loverainbowfang@163.com。

*通訊作者:袁娟麗(1976-)，女，博士，講師，研究方向：營養(yǎng)與衛(wèi)生學(xué)，E-mail：chinese582@sohu.com。

國家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃(863計(jì)劃)資助(2013AA102205)；江西省青年科學(xué)家(井岡之星)培養(yǎng)對(duì)象計(jì)劃(20142BCB23007)。

TS252.7

A

1002-0306(2015)23-0386-06

10.13386/j.issn1002-0306.2015.23.072