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摘要:乳品中的致敏蛋白已成为当今大健康背景下的研究热点。鉴于此,结合近年来国内外相关研究,该文综述目前乳品致敏蛋白的分析检测和安全控制研究进展,并进行分析讨论。其中检测方法主要包括酶联免疫吸附、毛细管电泳、聚合酶链式反应和色谱质谱联用等;控制方法主要涉及热处理、糖基化、酶法水解、乳酸发酵等。最后根据现状的剖析,预测本领域的发展趋势,旨在为低致敏性乳品的开发提供一定的借鉴和参考,具有重要的现实意义。
关键词:乳品;致敏蛋白;检测;控制;食品安全
引言:随着快速的城市化发展、消费者需求的日益变化以及国际食品贸易的增加,世界各地食品安全事件的发生呈现井喷状。目前影响食品安全的生物因素中,食物过敏问题已经尤为突出。八大类高致敏食物是威胁人类健康的隐形杀手,但考虑到其本身的营养价值以及可观的经济效益,调查中国主要致敏食物品种、识别其致敏蛋白,研究致敏机理进而开发低致敏或抗过敏食品就具有重要的理论意义和现实意义。
1 乳品中致敏蛋白的检测
1.1 酶联免疫吸附法
酶联免疫吸附法已广泛应用于乳品等食物过敏原检测,具有高准确度和高灵敏度且操作简单便捷,可以用于快速、准确地定性和定量分析乳品中过敏原。竞争性ELISA法和双抗体夹心ELISA法是目前用于牛奶过敏原检测的两种主要技术方法。抗体的特异性和效价对ELISA的检测结果具有重要影响,双抗体夹心ELISA法结合了单克隆抗体特异性强和多克隆抗体灵敏度高的优点,研究证实可以达到更好的检测效果用。李亚璞等选择新西兰大白兔和BALB/e小鼠为实验动物,用牛乳中的β-乳球蛋白抗原分别对其免疫制备抗体,通过抗体纯化和特异性测定,制备出具有高特异性和高效价的鼠单克隆抗体和兔多克隆抗体:该双抗体夹心ELISA得到的检测结果准确性较高,且与食品中的其他致敏蛋白没有发生显著交叉反应。He等使用兔抗β-乳球蛋白多克隆抗体开发夹心ELISA法,β-乳球蛋白检测的线性范围为31.25 ng/mL~8 000 ng/mL,具有高度的灵敏度和可靠性且其最低检测限能达到1.96 ng/mL。该法准确检测了乳品中β-乳球蛋白的含量,且样本中的β乳球蛋白平均回收率为104.25 %,可用于检测乳品中的β -乳球蛋白。当然,ELISA法也存在不足之处,目前尚无法解决含有多种过敏原的乳品等复杂样品,且受环境的影响较大,存在潜在交叉污染问题。此外食品加工过程中的热处理酶解等工艺都可能在一定程度上改变乳品等食物中的蛋白结构,从而改变抗体结合部位,干扰致敏蛋白的ELISA检测结果。
1.2 毛细管电泳法
毛细管电泳是一种以高压直流电场作为驱动力和毛细管作为分离通道的液相分离技术,目前已经应用于乳品中蛋白致敏原的检测。研究表明,牛乳中主要的蛋白,包括乳清蛋白、乳球蛋白、酪蛋白及其主要降解产物para-K-酪蛋白均可通过毛细管区带电泳法进行鉴别。Omar等通过毛细管电泳法成功鉴定和定量了骆驼奶中的乳清蛋白质和酪蛋白,其得到的检测图谱与凝胶电泳法一致,但毛细管电泳法分辨率更高、更加易于操作且成本相对低廉。Trimboli等借助于CE法,对羊奶和牛奶的可识别且独特的蛋白质谱进行分析,成功定量了羊奶、牛奶混合物中的单一成分含量。但是传统毛细管电泳法存在电泳过程中产生样品吸附等问题,从而造成该方法的灵敏度和分离性能下降。为了解决这一问题,刘一等通过对试验条件和样品处理的完善优化,发明了一种快速高效的毛细管区带电泳法。
在25 摄氏度,30 kV电压,pH=7.0的磷酸盐缓冲液,压力进样5 kPa,紫外检测波长205 nm等的试验条件下,实现了基线分离,经过试验优化后检测限也大大降低,Q-乳白蛋白和β-乳球蛋白的检出限分别达到了3.0 mg/mL和12 mg/ mL,从而解决了电泳过程中a-乳白蛋白和β-乳球蛋白的样品蛋白吸附问题。
1.3 聚合酶链式反应检测
聚合酶链式反应检测的灵敏度高、特异性强,可以用于痕量或成分复杂的乳品过敏原分析。关潇等根据已知过敏原a-乳白蛋白的基因序列设计了相应的引物,用该特异引物进行PCR扩增后其灵敏度可达0.04 ng DNA,然后用该PCR法成功检测添加在其他食品中的乳白蛋白。研究表明,普通PCR得到的检测结果需要电泳验证才能确定,而且在试验过程中受环境影响较大,易发生交叉污染,影响其检测结果,实时荧光PCR解决了上述问题。贾敏等四针对β-乳球蛋白基因序列设计了探针,并基于该探针开展了乳品中β-乳球蛋白实时荧光定量PCR检测,变异系数在5%以内,具有快速高效、特异性强、灵敏度高的特点。Seckin等通过实时PCR研究了90种不同的奶酪,确定了奶酪生产中所使用的牛奶的数量和来源,且该实时PCR已多用于鉴定乳制品来源的动物物种,为后续过敏原的研究和检测提供了一定借鉴。虽然目前关于实时PCR在乳品检测中应用的报道较少,但它可以弥补普通PCR的不足,是一种具有前瞻性的检测技术。
2 食物过敏蛋白致敏机理
2.1 食物抗原决定簇
任何食物仅有部分变应原诱发过敏反应,这部分抗原决定基被称为“表位"。过敏原含有两类抗原决定簇,T细胞抗原决定簇和B细胞抗原决定簇。一般T细胞抗原决定簇是线性表位比较稳定。B细胞表位是分子内不连续的2~3个氨基酸残基折叠排列成的三维构象表位。今后针对食物抗原决定簇线性作用表位以及影响IgE结合能力的关键氨基酸进行研究,开展过敏原线性抗原表位以及立体抗原表位的探索,从分子水平为致敏机理提供理论依据。通过Fmoc固相肽合成法逐步缩合成肽端、藕联直至达到目的基因建立致敏蛋白肽图谱,确定其抗原决定簇。在此基础上基于Fmoc固相肽合成法,对于致敏蛋白进行定点突变,确定关键氨基酸调控位点。并以计算机辅助技术模拟蛋白质空间结构模型,从二级、三级结构确立其抗原决定簇。从分子学水平,线性表位和空间结构相结合,计算机技术辅助阐明其致敏机理。分子水平上以单一蛋白为研究对象利用酶联免疫吸附试验、圆二色谱、ANS荧光探针和紫外光谱等检测方法,系统研究热加工对花生过敏原Arah2抗原性和结构的影响以及花生蛋白的构象发生改变后蛋白中已存在表位的破坏程度,从而进一步探讨其抗原变化机理。
2.2 过敏原交叉反应性
近年来发现多种过敏原与其他同类或不同类的过敏原具有交叉反应性,这可能是由于不同蛋白质有共同的抗原决定簇所造成。现实生活中,同一属不同目的鱼小清蛋白较高的同源性使得免疫交叉反应存在。Thien对九种常见市售鱼进行研究,发现鳕鱼、鲑鱼、青鱼、雷公鱼具有严重的交叉反应,而比目鱼、金枪鱼则免疫性较弱。某种程度上,了解各种过敏原交叉反应性发生原因往往会指导致敏机制的研究。花生过敏原Arah2和Arah6的生物信息学比较研究发现以Arah6为模板同源建模可以得到Arah2的立体结构,Arah2和Arah6的一级结构到三级结构极为相似,为交叉免疫奠定分子基础从而研究花生过敏机制。
结语:食物过敏威胁儿童健康、影响成人生活,是食品安全事件中不可避免的问题。在国内外食品来源多样化的今天,大量科研工作者已经开展对食物中过敏成分的深人研究。由于食物过敏不可逆转并且难以根治,因此,摸索食物过敏机制以研发低过敏食品就成为我们当今科研课题中的重中之重。
参考文献
[1]翁俊杰,艾蓉,汤旭翔,傅玲琳,王彦波,刘继超,刘福奇.乳品中致敏蛋白的检测与控制研究进展[J].食品研究与开发,2020,41(09):195-200.
[2]聂昌宏. 马乳中营养成分检测分析及不同乳品中标识性成分的比较研究[D].新疆医科大学,2019.