水產(chǎn)品主要過敏反應(yīng)的研究進(jìn)展

1對(duì)水產(chǎn)品為什么會(huì)出現(xiàn)讓人費(fèi)解決的提高豐富的水含有蛋白質(zhì)，在人們的養(yǎng)分和健康中發(fā)揮著重要作用，但對(duì)易受刺激的人容易引起嚴(yán)重的過敏反應(yīng)。據(jù)2008年國(guó)外流行病學(xué)調(diào)查表明,世界人口的20%~30%受一些食品過敏的影響,水產(chǎn)品過敏尤其嚴(yán)重。然而國(guó)內(nèi)還沒有類似的系統(tǒng)調(diào)查,但有關(guān)食用蝦、魚、蟹等水產(chǎn)品引起過敏的報(bào)道很多,有5%的兒童和2%的成年人會(huì)對(duì)某些水產(chǎn)品產(chǎn)生過敏。中國(guó)預(yù)防醫(yī)學(xué)科學(xué)院食品營(yíng)養(yǎng)與安全中心的調(diào)查也表明,水產(chǎn)品是我國(guó)食品中最主要的過敏原,并以驚人的速度在增長(zhǎng)。水產(chǎn)品過敏嚴(yán)重影響患者及其家庭的生活質(zhì)量,因此研究水產(chǎn)品過敏原,降低水產(chǎn)品的過敏性,開發(fā)低過敏的水產(chǎn)品對(duì)于保證食品的安全性、提高水產(chǎn)品應(yīng)用價(jià)值都具有重要意義。本文綜述了水產(chǎn)品致敏機(jī)制、水產(chǎn)品過敏原的種類、消除方法,并展望了今后的研究方向。2水產(chǎn)品關(guān)于過敏反應(yīng)過敏是指機(jī)體同某一種物質(zhì)(稱過敏原或者抗原)接觸后,使機(jī)體對(duì)這種物質(zhì)呈現(xiàn)反應(yīng)性增強(qiáng)狀態(tài),當(dāng)機(jī)體再次接觸這種物質(zhì)時(shí),過敏原或者抗原與體內(nèi)形成的對(duì)應(yīng)抗體發(fā)生反應(yīng),使細(xì)胞釋放出組胺、5-羥色胺等血管活性物質(zhì)。根據(jù)過敏反應(yīng)發(fā)生的速度、發(fā)生機(jī)制和臨床癥狀,可將過敏源反應(yīng)分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ型。Ⅰ型過敏反應(yīng),又稱速發(fā)型,由IgE(免疫球蛋白E)介導(dǎo);Ⅱ型過敏反應(yīng)也稱細(xì)胞毒型,由IgG(免疫球蛋白G),IgM(免疫球蛋白M)介導(dǎo);Ⅲ型過敏反應(yīng)是免疫復(fù)合物型;Ⅳ型過敏反應(yīng)被稱為遲發(fā)型反應(yīng)或T細(xì)胞介導(dǎo)型。水產(chǎn)品過敏也具有同樣的產(chǎn)生機(jī)制,大都是由IgE介導(dǎo)的免疫反應(yīng)引起的即時(shí)型過敏。過敏原進(jìn)入機(jī)體后,誘發(fā)能合成IgE的B細(xì)胞產(chǎn)生特異性IgE,IgE與肥大細(xì)胞嗜堿性顆粒細(xì)胞結(jié)合成為致敏靶細(xì)胞。IgE一旦與靶細(xì)胞結(jié)合,機(jī)體即成致敏狀態(tài)。當(dāng)機(jī)體再次接觸同樣的過敏原刺激時(shí),再次進(jìn)入的相同過敏原與已經(jīng)結(jié)合的靶細(xì)胞上的IgE結(jié)合發(fā)生特異性反應(yīng),釋放組胺、激肽酶原、肝素、趨化因子、前列腺素等。這些物質(zhì)增強(qiáng)血管通透性,引起組織滲出,產(chǎn)生水腫。它們作用于呼吸道,可引起過敏性哮喘;作用于腸道則可引起腹痛、腹瀉等癥狀;作用于皮膚,可引起過敏性皮炎、蕁麻疹等。水產(chǎn)品過敏不僅影響兒童,對(duì)成人也有很大的影響,通常會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的反應(yīng),有時(shí)甚至是致命的,而且水產(chǎn)品過敏一般不會(huì)隨年齡的增長(zhǎng)而消失。3種類有多種隨著水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)和國(guó)際貿(mào)易的發(fā)展,由水產(chǎn)品等食品過敏導(dǎo)致的疾病呈增多趨勢(shì)。全世界大約有30%～40%的疾病由過敏引起,且發(fā)病率和死亡率呈逐年上升的趨勢(shì)。不同的水產(chǎn)品其致敏原不相同,有的只含有一種,有的含有多種。目前已發(fā)現(xiàn)并鑒定的水產(chǎn)品過敏原有小清蛋白(parvalbumin,PV)、原肌球蛋白(tropomyosin,TM)、膠原蛋白(collagen)、魚卵蛋白(如鮭魚的硫酸魚精蛋白)、精氨酸激酶(argininekinase,AK)、肌球蛋白輕鏈(myosinlightchain,MLC)、肌鈣結(jié)合蛋白(sarcoplasmiccalciumbindingprotein,SCP)、血藍(lán)蛋白亞基(hemocyaninsubunits,HCS)等,詳見表1。3.1發(fā)揮小清蛋白結(jié)構(gòu)的作用各種魚類(包括海水魚和淡水魚)的主要過敏原是一種廣泛存在于肌肉組織中的稱為小清蛋白的蛋白質(zhì)。Perez-Gordo等鑒定了比目魚的過敏原是小清蛋白。小清蛋白是一種存在于細(xì)胞內(nèi)的水溶性鈣結(jié)合蛋白,其等電點(diǎn)約為4.1～5.2。農(nóng)小獻(xiàn)等通過X-射線衍射譜分析,發(fā)現(xiàn)鯉魚小清蛋白的三級(jí)結(jié)構(gòu)包含了6個(gè)α螺旋,并兩兩形成相同的蛋白模體。同時(shí),大量的質(zhì)譜及圓二色譜的測(cè)定表明小清蛋白結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性取決于其與Ca2+結(jié)合時(shí)產(chǎn)生的重折疊能力和構(gòu)象差異。Beale等對(duì)5種魚的過敏原小清蛋白進(jìn)行了純化,發(fā)現(xiàn)太平洋沙丁魚同IgE的結(jié)合活性最強(qiáng)。Pan等從羅非魚中分離純化了一種膠原蛋白和它的兩個(gè)亞基(α1和α2),并證實(shí)了這種蛋白具有IgE的結(jié)合活性,說明這種膠原蛋白及其兩個(gè)亞基也具有致敏性。Liu等從武昌魚中發(fā)現(xiàn)了兩種新的過敏原—烯醇酶和肌酸激酶,并通過質(zhì)譜分析發(fā)現(xiàn)兩種酶也會(huì)導(dǎo)致人過敏。Liu等對(duì)大口鱸魚的過敏原進(jìn)行了分離純化,根據(jù)與免疫球蛋白E的結(jié)合特性和對(duì)人皮膚過敏測(cè)試,確定大口鱸魚中的過敏原是核苷二磷酸激酶B。3.2蝦殼原肌球蛋白蝦類、蟹類等甲殼類的主要過敏原為原肌球蛋白。原肌球蛋白是來自肌肉組織中的一種結(jié)構(gòu)蛋白,多數(shù)為水溶性。它由兩個(gè)亞甲基團(tuán)組成,每個(gè)亞甲基呈α螺旋結(jié)構(gòu),相互纏繞形成超螺旋結(jié)構(gòu)。原肌球蛋白是一種糖蛋白,分子量大約為34～38ku,等電點(diǎn)約為4.5,過敏原很穩(wěn)定并且耐高溫。Ayuso等對(duì)貝類的過敏原—肌鈣結(jié)合蛋白進(jìn)行了鑒定,確定了氨基酸序列。Motoyama克隆了6種不同甲殼類水產(chǎn)動(dòng)物的原肌球蛋白并進(jìn)行了分類。不同種類動(dòng)物的原肌球蛋白在分子結(jié)構(gòu)上有一定區(qū)別,但仍存在較強(qiáng)的免疫交叉反應(yīng)。目前已經(jīng)對(duì)蝦原肌球蛋白鑒定出8個(gè)IgE結(jié)合位點(diǎn),并且每個(gè)結(jié)合位點(diǎn)的長(zhǎng)度約為5～14個(gè)氨基酸殘基;擬穴青蟹等主要過敏原原肌球蛋白,同樣有8個(gè)IgE結(jié)合位點(diǎn),并且和蝦原肌球蛋白基本相同。AbdelRahman等利用串聯(lián)質(zhì)譜法對(duì)雪蟹過敏原蛋白質(zhì)進(jìn)行了鑒定,包括肌漿鈣結(jié)合蛋白(20kDa),精氨酸激酶(40kDa),肌鈣蛋白(23kDa)和α-肌動(dòng)蛋白(42kDa)和滑面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)Ca2+ATP酶(113kDa)。3.3蝦夷小球蛋白的形成基因軟體類的水產(chǎn)品包括魷魚、牡蠣、文蛤等。肉味十分鮮美,但也有一些人食用后產(chǎn)生過敏現(xiàn)象。一些研究表明,軟體動(dòng)物體內(nèi)有一種與甲殼類水產(chǎn)品相同的致敏蛋白—原肌球蛋白,主要存在于軟體動(dòng)物的肌纖維內(nèi),并與甲殼類動(dòng)物原肌球蛋白具有相同的性質(zhì),人食用后也會(huì)產(chǎn)生過敏現(xiàn)象。劉志剛等克隆了蝦夷扇貝過敏原—原肌球蛋白的全長(zhǎng)基因,發(fā)現(xiàn)和其他白蝦夷扇貝原肌球蛋白同源性高達(dá)93%,并且具有良好的IgE結(jié)合活性。Ishikawa等研究表明牡蠣中的過敏原是一種富含丙氨酸、亮氨酸、甘氨酸,而缺少色氨酸、脯氨酸的原肌球蛋白,其分子質(zhì)量為86ku。4對(duì)水產(chǎn)品的加工過程中的致敏性水產(chǎn)品過敏嚴(yán)重影響人們的健康,研究降低水產(chǎn)品過敏性的方法,開發(fā)低致敏或無致敏的水產(chǎn)品成為迫切需要。在加工過程中依據(jù)水產(chǎn)品過敏原蛋白的相關(guān)性質(zhì),通過不同的手段降低水產(chǎn)品及其配料的致敏性,受到越來越多人們的關(guān)注。目前食品過敏原致敏性的消減方法主要有超高壓技術(shù)、輻照、超聲波技術(shù)、美拉德反應(yīng)、加熱和酶法處理等。4.1超高壓處理對(duì)魚肉品質(zhì)的影響高壓技術(shù)(highpressureprocessing,HPP)是一種非熱加工技術(shù),已有報(bào)道用超高壓技術(shù)降低或者消除水產(chǎn)品過敏原的致敏性。超高壓可以改變某些生物大分子的空間構(gòu)象,破壞蛋白質(zhì)中的非共價(jià)鍵,引起蛋白質(zhì)二級(jí)、三級(jí)和四級(jí)結(jié)構(gòu)的變化,而對(duì)蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)沒有影響。食物中90%以上的過敏原是蛋白質(zhì),致敏蛋白質(zhì)的二級(jí)和三級(jí)結(jié)構(gòu)對(duì)其致敏性至關(guān)重要,通過適當(dāng)超高壓改變致敏原空間結(jié)構(gòu)和性質(zhì),降低或者消除致敏原的致敏性。陸海霞等研究發(fā)現(xiàn)超高壓作用下魷魚肌動(dòng)蛋白、肌球蛋白重鏈和副肌球蛋白會(huì)按照一定比例聚集交聯(lián)、形成凝膠。王章存等研究發(fā)現(xiàn)作用壓力超過200MPa時(shí),蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu)發(fā)生顯著變化。同時(shí),超高壓還可以提高肌原纖維蛋白的溶解性。因此200MPa以上的超高壓作用就可以將魚肌肉組織中的小清蛋白三級(jí)結(jié)構(gòu)破壞,組織發(fā)生改變,達(dá)到消減小清蛋白致敏性的作用。謝丹丹等研究超高壓對(duì)蝦肉過敏性影響,發(fā)現(xiàn)當(dāng)壓力為200MPa,溫度為40℃,保壓時(shí)間為35min時(shí)對(duì)過敏原的消減效果最好。趙偉等35℃以下,100～600MPa壓力下處理牡蠣10min,發(fā)現(xiàn)牡蠣鹽溶性蛋白質(zhì)隨汁液流出,并且含量下降,流出液中游離氨基酸也隨壓力的增加而增多。同時(shí)還發(fā)現(xiàn),當(dāng)壓力為200MPa和400MPa時(shí),牡蠣肉表面的肌原纖維逐漸消失,紋理不清且表面模糊,當(dāng)壓力達(dá)到600MPa時(shí),肌纖維的結(jié)構(gòu)已經(jīng)完全消失且表面結(jié)構(gòu)致密。說明在超高壓作用下,蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)受到破壞,蛋白質(zhì)發(fā)生不可逆變性,過敏原的表位遭到破壞,達(dá)到消減過敏原的作用。4.2不同蛋白酶對(duì)龍蝦抗氧化酶原原螯蝦蝦耐藥性的影響大部分水產(chǎn)品的過敏原是蛋白質(zhì),蛋白酶可對(duì)過敏原蛋白質(zhì)進(jìn)行水解,破壞蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)。蛋白酶對(duì)酶解過敏原蛋白質(zhì)的作用主要分為兩個(gè)方面:一是改變抗原決定簇的三級(jí)結(jié)構(gòu),或者斷裂一些化學(xué)鍵使之失去原有的活性,從而降低其過敏性。二是斷裂酰胺鍵,破壞過敏原的抗原表位,降低過敏原的免疫活性。日本學(xué)者Kuniyoshi等利用蛋白酶水解海蝦過敏原,發(fā)現(xiàn)蝦過敏原對(duì)酶解較為敏感。經(jīng)胰蛋白酶、α-胰凝乳蛋白酶、蛋白酶3種蛋白酶處理的龍蝦過敏原,其部分或全部喪失了致敏性,但經(jīng)酶處理后產(chǎn)生了苦味肽,降低蛋白質(zhì)的質(zhì)量。王曉雯等采用胰蛋白酶水解蝦過敏原,發(fā)現(xiàn)過敏原消除的最佳水解條件為pH值8.12,水解溫度43.3℃。董曉穎等用胃蛋白酶、堿性蛋白酶、中性蛋白酶、風(fēng)味蛋白酶和木瓜蛋白酶等5種酶對(duì)蝦過敏蛋白進(jìn)行處理,發(fā)現(xiàn)風(fēng)味蛋白酶和中性蛋白酶對(duì)蝦過敏蛋白的降敏效果最好,處理后過敏蛋白的致敏性幾乎完全消失;堿性蛋白酶和木瓜蛋白酶次之,其處理后的抑制率分別為4.94%和8.26%,致敏性有較大程度的降低;而胃蛋白酶雖也具有部分降敏效果,但不如前者。酶水解水產(chǎn)品過敏原受到酶的種類、酶解模式、酶解程度等因素的影響。4.3輻照對(duì)蝦力量的影響輻照技術(shù)可促進(jìn)生物大分子的降解、交聯(lián)和分子構(gòu)象的改變,降低蛋白質(zhì)的穩(wěn)定性,有望成為加工處理食物過敏原的新技術(shù),目前已有學(xué)者用輻照技術(shù)對(duì)過敏原致敏性進(jìn)行研究。顧可飛等對(duì)蝦過敏蛋白質(zhì)進(jìn)行輻照處理,研究發(fā)現(xiàn)輻照后蝦過敏蛋白質(zhì)的濁度、疏水性和結(jié)構(gòu)都發(fā)生了改變,發(fā)現(xiàn)輻照可有效降低蝦過敏原的致敏性。張明琦等研究發(fā)現(xiàn)輻照可使蟹過敏蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)發(fā)生改變,致敏性降低。劉光明用輻照技術(shù)對(duì)蟹過敏原原肌球蛋白進(jìn)行處理,通過十二烷基磺酸鈉-聚丙烯酰胺凝膠電泳發(fā)現(xiàn)部分純化的原肌球蛋白經(jīng)7kGy輻照后降解明顯,10kGy輻照后完全降解。通過對(duì)蟹類過敏者血清的免疫印跡分析,發(fā)現(xiàn)部分純化原肌球蛋白經(jīng)3～7kGy輻照處理后的過敏性變化不明顯,而10kGy輻照處理后的過敏性降低。4.4蝦還原對(duì)蝦初始免疫活性的影響水產(chǎn)品過敏原是蛋白質(zhì),熱處理引起蛋白質(zhì)空間構(gòu)象及三級(jí)結(jié)構(gòu)的變化,從而導(dǎo)致蛋白質(zhì)變性。熱處理對(duì)過敏原的影響是一個(gè)很復(fù)雜的問題,其能破壞抗原表位,同時(shí)也會(huì)產(chǎn)生一些新的抗原表位。有研究表明海蝦經(jīng)過蒸煮后,從蒸煮的蝦中分離出完整的過敏原,說明過敏原有很強(qiáng)的熱穩(wěn)定性。Saptarshi等研究表明,加熱影響魚過敏原抗體反應(yīng)活性,大多數(shù)硬骨魚過敏原抗體反應(yīng)活性部分喪失,大多數(shù)軟骨魚過敏原抗體反應(yīng)活性完全喪失。有研究表明美拉德反應(yīng)能降低或者消除過敏原致敏性。美拉德反應(yīng)是指在食品加工過程中,食品中的游離氨基或者氨基酸殘基與還原糖發(fā)生羰氨反應(yīng),最終生成棕色甚至黑色的大分子物質(zhì)類黑精或稱擬黑素的過程。李慶麗等選取麥芽糖、葡萄糖等還原糖與對(duì)蝦過敏原發(fā)生美拉德反應(yīng),發(fā)現(xiàn)麥芽糖使蝦過敏原的免疫活性降低60%,葡萄糖使蝦過敏原免疫活性降低約10%,說明美拉德反應(yīng)能夠有效降低蝦過敏原的免疫活性。溶液的酸堿性影響水產(chǎn)品過敏原的致敏性,pH2.0的緩沖液中小清蛋白就會(huì)發(fā)生顯著降解,但是pH3.0~11.0緩沖液中,小清蛋白無明顯變化,在模擬胃液實(shí)驗(yàn)中,5min小清蛋白就發(fā)生明顯降解,15min基本會(huì)完全降解。5對(duì)水產(chǎn)品品質(zhì)的總體要求我國(guó)是水產(chǎn)品的生產(chǎn)和消費(fèi)大國(guó),隨著社會(huì)的進(jìn)步和全球化的發(fā)展,水產(chǎn)品食物過敏的發(fā)病率呈現(xiàn)增加趨勢(shì),所以對(duì)水產(chǎn)品過敏進(jìn)行基礎(chǔ)性研究并取得了一定進(jìn)展,但是還存在研究上的不足。首先,雖然對(duì)水產(chǎn)品過敏原成分進(jìn)行了研究,但每種水產(chǎn)品不止一種過敏原,水產(chǎn)品在流通過程中也會(huì)發(fā)生一些變化,其潛在的致敏性是不能忽視的,因此需要對(duì)水產(chǎn)品過敏原進(jìn)行系統(tǒng)研究,并進(jìn)行標(biāo)識(shí),為開發(fā)低致敏性和無致敏性水產(chǎn)食品提供理論依據(jù)。其次對(duì)水產(chǎn)品過敏原性質(zhì)分析和鑒定需要高純度的過敏原,目前對(duì)產(chǎn)品過敏原分離純化方法研究進(jìn)展緩慢,大多數(shù)研究采用的是過敏原粗蛋白,今后要采用生物化學(xué)和分子生物學(xué)技術(shù),建立制備高純度過敏原的方法。第三,水產(chǎn)品過敏原脫敏技術(shù)不夠完善,目前水產(chǎn)品脫敏技術(shù)有加熱、輻射、超高壓技術(shù)、超聲波技術(shù)和酶法等,僅超高壓技術(shù)和酶法脫敏效果較好,但對(duì)水產(chǎn)品質(zhì)構(gòu)和風(fēng)味破壞較大,酶法中缺少專一性的酶。根