过敏原在食品加工中的变化

量工案 ·食品卫生 = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = ； = = = = = 目 = = = = = = = = ； = = = = = = = = = == = ；= ： = ； = = == ； = = ： = = 评价 LEC评价法下载LEC评价法下载评价量规免费下载学院评价表文档下载学院评价表文档下载 的未来发展方向是将使用快速测量技术的不同标 准方法结合起来对鱼的鲜度进行评价以建立数学模 型，然后用数学模型来预测未知品种鱼的鲜度或剩余 货架期。相信在不远的将来，人们能够运用这种模型 进行鱼肉鲜度评价和预测，甚至提供在线鲜度评价。 在这一过程中，新一代的生物传感器将会发挥巨大的 作用。 参考文献 【1】Saito．T．et a1．A new method for estimate the freshness of fish．Bulletin of the Japanese Society of Scientific Fisheries． 1959．24：749～750 I 2I Karube．I．et a1．Determination of fish freshness with an enzyme sensor system．Journal of Agricultural and Food Chemistry．1984。32：314～319 【3】Ialong．J．H．et a1．Development of a new biosensor sys- tem for the determination of the hypoxan thine ratio，an indi． cator of fish freshness．Enzyme an d Microbial Technology， 1992，14，125～130 【4】Ghosh．S．et a1．Development of an amperometric enzyme electrode biosensor for fish freshn ess detection．Sensors and Actuators B，1998，53：58～62 【5】Carso1．M-A．et a1．Amperometric detection of Uric acid and hypoxanthine with Xanthine oxidase immobilized and carbon based screen——printed electrode．Application for fish freshn ess determination．Talan ta．1997。44：2151～2159 【6]Carso1．M-A．et a1．Development of a system with enzyme reactors for the determination of fish freshness．Talanta， 1998，47：335～342 【7】Park In-Seon et a1．Characterization and meat freshness application of a serial three-enzyme reactor system measuring ATP-degradative compounds．Analytica Chimica Acta，2000， 4O4：75～81 【8】Hirokazu Okuma et a1．now system for fish freshness determination based on double multi-enzyme elec． trodes．Biosensors an d Bioelectronics，20o2，17：367～372 【9】Youko Nanjyo et a1．Rapid measurement of fish freshness indices by an amperometric flow-inj‘ection system with a 16-way switching valve and imm obilized enzyme reac— tors．Analytica Chimi ca Acta，2002，470：175～183 【10】Watanabe．E．et a1．Microbial sensors for the detection of fish freshness．Journal of Food Science，1989，52：592～ 597 【l1】Chemnitius G C et a1．Development of screen—printed enzyme electrodes for the estimation of fish quality：Se nsors and Actuators B 1996．32：107～l13 【12】Ivo Frebort et a1．Amine oxidase-based flow biosensor forthe assessment offish freshn ess．Food Control，2000，l1： 13～18画 《食品工业》20o5年第 1期 逮 ‘ 敏 番 在食 品加工中 的变化 食品科学教育部重点实验室(南昌大学) 中德联合研 究院(南昌 330047) 李 欣 陈红兵 摘 要 食品过敏原的稳定性较好，在一定范围 内能耐受加热、酶解等许多加工形式。该文介绍 了几种加工方法对食物过敏原的影响。 关键词 过敏原 食物过敏 Abstract Food allergen is stable in certain process- ing，such as heating，proteolysis，et a1． I1le different effects on food allergen in processing Was introduced． Keywords allergen food allergy 1 前 言 世界上有 5％ ～8％的儿童和 1％～2％的成人患 有食物过敏症“)。任何食物都可能引起食物过敏反应， 这取决于自身免疫系统、人种、生活环境、饮食习惯以 及各种综合因素的影响。例如，13本人吃鱼比较多，因 此13本人对鱼的过敏发生率比较高。 依据国外研究显示，9o％的食物过敏反应主要由 以下8类食物引起：牛奶及其制品，蛋及其制品，花生 及其制品，大豆和其它的豆类以及各种豆制品，小麦、 大麦和燕麦及其制品，鱼及其制品，水生贝壳类动物， 果实类 。 近年来，由于可食用的食品范围越来越广，加上各 种合成物质及生产因素的变化，过敏现象越来越多。 食物过敏现象已渐渐引起人们关注。 2 食物过敏的机制 食物过敏是食物中某种成分即变应原或过敏原刺 激人体免疫系统产生一种特异型IgE，IgE具有细胞亲 维普资讯 http://www.cqvip.com ●食品卫生 品工素 和性，能与肥大细胞和嗜碱性粒细胞结合。当相同变 应原再次入侵时，变应原与上述细胞表面的IgE特异 性结合，所形成的变应原一IgE复合物能刺激肥大细 胞和嗜碱性粒细胞使之脱颗粒。从被排出的颗粒中及 细胞内释放出一系列生物活性介质，如组胺、激肽等， 它们引起毛细血管扩张、血管壁通透性增加、平滑肌收 缩和腺样分泌增多。在临床上表现为荨麻疹、休克、哮 喘、腹痛和腹泻等多种症状 。 食物过敏原主要是一种糖蛋白，分子量约 10～ 70kdal，具有复杂的三维结构，稳定性好。过敏原与非 过敏性蛋白质比较 ，没有明显的区别，甚至有同源性。 由于过敏原具有复杂的立体结构，其不连续的氨基酸 在空间上接近并形成抗原决定簇，并与免疫球蛋白结 合，从而引起免疫反应。过敏原的稳定性使之进入人 体能抵制一定的分解和消化，从而激发各种过敏反 应。 3 Jjn-r方法对食品过敏原的影响 虽然过敏原及抗原决定簇能够耐受蛋白酶和其它 各种形式的加工，但许多研究表明，食品加工过程会对 食物过敏原产生影响；通过物理、化学及生物学的方法 可去除过敏原(决定簇)，改变过敏原(决定簇)的结构 和修饰过敏原 (决定簇)，从而达到消除或降低食物过 敏原的过敏性 目的。 3．1 物理方法 3．1．1 加 热 由于过敏原主要由蛋白质组成，蛋白质在高温时 容易变性，引起空间构象及三级结构的变化。因此，食 物加热到一定程度可以去除过敏原或降低过敏原性。 热处理破坏过敏原取决于加热的温度、加热时间的长 短等外部因素以及蛋白质的内部特性 、二硫键的断裂 及重新形成新的分子作用力等内部因素 。加热的方 法很多，比如烘烤、蒸煮、煎炸等，对过敏原可产生不同 的影响。 Norgaard的研究证明牛奶煮沸 lOmin后，p一乳球 蛋白和清蛋白失活，而酪蛋白却仍保持稳定，在SPY (skin prick test)实验中成阳性 ；如果将加热时间缩短为 2min或 5min，其致敏性不会有明显变化；而脱脂乳加 热 lOmin，IgE介导的 a一乳白蛋白和酪蛋白的致敏性 分别降低50％和66％I6 。另一研究表明，从 100~C牛奶 中提取的酪蛋白仍然保持致敏性 。所以，牛奶通过加 热去除过敏原需较长时间，其中酪蛋白的致敏性在此 过程中几乎难以被去除。 卵白蛋白和卵类粘蛋白是鸡蛋的主要过敏原。在 90℃ 加 热 lOmin后 ， 蛋 白 中 过 敏 原 在 RAST (radio-allergosorbent test)实验中条带减少 58％[61o卵白 蛋白在 100~C~[：I热 3min会减少 90％的致敏性，也有报 道卵白蛋白在 80oc~jn热 lOmin仍保持致敏性，而卵类 粘蛋白在 100~C长时间加热仍保持致敏性 。可推测， 鸡蛋中的卵白蛋白和卵粘蛋白均比较稳定。 Bemhisel—Broadbent等研究表明，罐装的金枪鱼或 鲑鱼的致敏性比未处理的致敏性要低 ⋯。这说明煮过 的鱼过敏原结构已发生了变化，致敏性降低。 一 般新鲜水果和蔬菜通过加热也容易降低过敏原 性，可生产出低致敏性的酱和汁。苹果和芹菜(过敏原为 碳水化合物)在室温下储存即可失去致敏性，但无法证 明蛋白酶在其中是否起作用；免疫印记法表明，储存能 减轻芹菜的过敏原性，加热处理去除过敏原的效果更 好 ~oOei等证明了微波炉可以破坏苹果的过敏原 10 另外，热处理对一些食物过敏原没有影响。在120℃ 加热3(~nin下，桃子的决定簇 Api gl是无法被去除或破 坏的 花生的决定簇 Ara hl热稳定性也很好 总之，根据食物对象的不同，加热可能对其食物中 过敏原成分产生影响变化很大。一些对热比较稳定的 食物有牛奶、鸡蛋、花生、鱼及其制品；部分稳定的有大 豆、豆类、芹菜、坚果及其制品；不稳定有胡萝 卜等 。 由于一种食物中存在多种抗原决定簇 ，在加热时 有可能只破坏了一部分抗原决定簇，而未受到破坏的 决定簇仍具有致敏性。同时由于存在键的断裂和重新 形成现象，所以有可能产生新抗原决定簇而导致新的 过敏原出现。 3．1．2 超 滤 大豆蛋白通过超滤离心可去除其中的过敏原 Gly HlI。但是这种过敏原并不是大豆中的主要过敏原，所以 认为对去除整个大豆中的致敏性有限。超滤也可以使 酶解或水解中的牛奶中的肽链分子量小于 8000dal，从 而降低过敏原的致敏性以达到安全食用n 。 3．1．3 研 磨 谷物和小麦的过敏原主要存在于外皮中，在研磨 时把外皮去除之际，也可去掉过敏原。所以，在制面粉 的过程中研磨程度也会影响过敏性。对面粉类过敏的 人群可吃细粮以减少过敏的可能性 盯】。 3．2 化学方法 3．2．1 化学试剂法 鸡蛋中卵白蛋白和卵粘蛋白经溴化物处理后，卵 白蛋白的致敏性降低，卵粘蛋白的过敏原性不受影响， 但前者经尿素处理后致敏性也不会降低盯 。 Brenna等发现一种方法可降低桃汁和花蜜的致敏 性，即化学碱液脱皮法：在6o℃用 10％的NaOH浸润 90s或对果汁进行超滤 1。 从大豆、花生及向13葵等植物中提取食用油时，均 可通过溶剂转取法来除掉蛋白，使易敏感人群安全地 食用这些植物油18]o用化学法从花生中得到的精炼油 已基本去除过敏原。因此，花生过敏的人群可安全食 用 3．2．2 美拉德反应 美拉德反应是一种羰氨反应。烤花生时，过敏原 《食品工业》2005年第一甥 ． ，． 维普资讯 http://www.cqvip.com 嚷二工素 ■食品卫生 与糖发生羰氨缩合反应，得到的产物更稳定，同时并未 破坏过敏原的决定簇。如再用蛋白酶水解，就变得不 易消化。因此，烤花生的过敏原其致敏性比生花生的 强。糖的存在与否关系到过敏原的稳定性的变化。在 糖(葡萄糖、果糖、甘露糖)的存在下，发生美拉德反应， 产生稳定的产物，可在SDS-PAGE胶中见到比较清晰 的蛋白条带；如果没有糖的存在，过敏原被酶消化，即 蛋白条带会降解，以致无法辨别。所以美拉德反应影 响过敏原的稳定性[10l。 3．2．3 酶解／水解 蛋白酶对过敏原的作用分为两方面：一是改变抗 原决定簇的三级结构，或者断裂一些化学键使之失去 原有的活性，从而降低其过敏性。二是断裂酰胺键，减 少过敏原的分子量，从而降低致敏性。通过选择适当 的酶可除掉或改变决定簇的结构，从而降低或去除过 敏性。 典型例子就是菠萝蛋白酶可降解小麦面粉中过敏 原的致敏性。小麦谷蛋白中结合IgE的抗原决定簇有 的结构 ，此结构易于被菠萝蛋白酶 在接近Pro处断裂开。梭状芽孢杆菌中的胶原酶也有 类似作用。这说明Gin-X-Y-Pro-Pro结构的决定簇易被这 些蛋白酶作用而断裂但 。通过这类酶处理，可产生低致 敏性的面粉。当然，这种处理方法也存在不足：由于酶 解的特异性作用会破坏大量的蛋白结构，因此影响面 粉的质地。而肌动蛋白酶可以通过两步酶解产生低过 敏性的大米，并且可以保留其质地特性，是酶解作用的 一 个很好例子 】。 蘑菇中含有一种多酚氧化酶(PPO，polyphenol Oxi- dase)，它是由67kda的同分异构体形成的，用胰蛋白酶 可将这种同分异构体分解成 58kDa和43kDa两种形 式，使之免疫特性完全被破坏；枯草杆菌蛋白酶可以在 不影响酶功能特性条件下，破坏决定簇的结构并使其 失去致敏性。芹菜中的过敏原为碳水化合物，酶也可 以通过催化作用降低其致敏性。但酶解并不能除掉或 破坏桃子中的过敏原Pru pl，或许与所选酶的特异性有 关【8】c 3．3 生物法 3．3．1 发 酵 用嗜温、嗜热的乳酸菌对消毒的牛奶进行发酵，可 以使 a一乳白蛋白和p一乳球蛋白致敏性降低99％， 但是这种致敏性是无法用皮肤实验测得的俪 。大豆蛋 白经微生物发酵可被降解为小于 10kD的多肽和氨基 酸而失去其致敏性。 3．3．2 基因工程 前面所提的方法基本都是在过敏原已存在的基础 上，改变或去除过敏原。我们也可以从生物遗传角度 来降低或去除其致敏性。采用现代生物技术对编码食 物过敏原决定簇的基因进行突变，产生新氨基酸序列， 一 《食品工业)2oo5午第 使之无法形成抗原决定簇。我们还可以测出编码决定 簇的序列，然后进行基因改造如甲基化修饰等，使之生 成没有致敏性的蛋白质。基因重组也可以改变原有过 敏原的基因序列，从而去除其致敏性。由于对决定簇 的性质了解不深，基因重组有可能引入新过敏原决定 簇。例如，在转基因食物中，改变了抗原编码基因，影响 到蛋白质的顺序和构象，就有可能会引入新的过敏原， 导致发生新的过敏反应。 4 小 结 食物过敏原在加工中的变化是不确定的，无法测 定和控制。虽然过敏原的稳定性很好，但通过加工处 理可以去除或降低某些食物的过敏原性。对于主要的 过敏原而言，因为它是人体不可缺少的营养物质，用其 它食物来代替无法满足营养需求。因此，只有通过降 低其过敏性来减少危害性。另外，由于食物含有多种 蛋白质，即食物中存在多种不同的过敏原。所以，我们 需要将几种方法结合起来达到去除或降低食物过敏原 的目的。 当然，食物过敏的研究还处于起步阶段，我们需要 继续深入地对食物过敏进行研究，包括食物过敏原的 稳定性、抗原决定簇的结构以及检测方法等。只有通 过全面地了解食物过敏原，最终才能找到剔除食物过 敏原的有效方法，让人们吃到安全健康的食品。 参考文献： 【1】 R．Creve1．Industrial dimensions of food aller- gy ．Biochemical Society Transactions，2002，30：941～944 『2】唐传核，彭志英．低过敏以及抗过敏食品研究进展． 食品与发酵工业，2002，26(4)：44～48 【3】郑武飞 ．医学免疫学 ．北京：人民卫生出版社， 1989，173 【4】张天裘 ．儿童食物变态反应主要影响因素的研究 进展 ．国外医学儿科学分册，1995，22(3)：90～92 【5】 J．．M．Wa1．Thermal processing and allergenicity of food．Allergy，2003，58：727～729 【6】Matthias Besler，Hans Steinhart，Angelika Paschke． Stability of food allergen and allergenicity of processed foods．Journal of Chromatographv(B)，2001，756：207～228 【7】Susan L．Hefle．Impact of processing on food allergy． Adv Exp Med Biol 1999，459：107～ 119 『8】CristinaSoler-Rivas，Harry J．Wichers．Impact of(bi0) chemical and physical procedures on food allergen stab ility． Allergy，2001，56 Suppl 67：52～55 『9】R．W．R．Creve，M．A．T．Kerkhoff，M．M．G．Koning． A1lergenicity of Refined Vegetable Oils．Food and chemi cal toxicology．1999，38(2000)：385～393 [10】Soheila J，Si-Yin Chung，Elaine T．Champagen，et a1． The effect of masting on the allergenic properties of pean ut Drotein．J Allergy CLIN Immunol，2000，10：764～768回 维普资讯 http://www.cqvip.com