熱加工與非熱加工技術(shù)對水產(chǎn)品 致敏性的影響研究進(jìn)展

成軍虎，馬筱冉，陳璐，于華寧，李季林,2

（1.華南理工大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，廣東廣州 510640）（2.華南理工大學(xué)現(xiàn)代食品工程研究中心，廣東廣州 510640）（3.廣東美的廚房電器制造有限公司，廣東佛山 528311）

食物過敏指的是人們對某些食物產(chǎn)生的一種不良反應(yīng)，多表現(xiàn)于皮膚或者胃腸道中，在醫(yī)學(xué)上是一種變態(tài)反應(yīng)，目前可分為免疫球蛋白E（Immunoglobulin E，IgE）介導(dǎo)與非IgE介導(dǎo)兩大類[1]。調(diào)查顯示，水產(chǎn)品、雞蛋與牛乳是過敏原的主要來源，有6%的年輕人經(jīng)歷過食物過敏[2]，特別是免疫系統(tǒng)未發(fā)育完全的嬰幼兒。水產(chǎn)品因其味道鮮美且含有豐富的營養(yǎng)物質(zhì)而深受人們喜愛，而其引發(fā)的過敏問題日漸突出[3,4]，過敏發(fā)病率持續(xù)上升，魚、蝦等水產(chǎn)品是常見的過敏原[5]。水產(chǎn)品中的過敏原可以分為魚類過敏原、甲殼類動物過敏原以及軟體動物過敏原。魚類過敏原包括小清蛋白（Parvalbumin，PV）、魚卵蛋白（Carp vitellogenin）、膠原蛋白（Collagen），而甲殼類動物和軟體動物的過敏原主要是原肌球蛋白（Tropomyosin，TM）[6]、卵清蛋白（Ovalbumin）和精氨酸激酶（Arginine kinase，AK）[7]等。水產(chǎn)品過敏會造成機體不適，部分表現(xiàn)為身體某些部位（臉部和腿部等）起疙瘩并伴有瘙癢癥狀，嚴(yán)重者還會休克甚至威脅生命，水產(chǎn)品致敏性問題亟待解決[8]。目前除了避免水產(chǎn)品過敏原攝入以外，較為有效地避免水產(chǎn)品過敏的方法為用熱加工與非熱加工技術(shù)處理水產(chǎn)品，熱加工與非熱加工技術(shù)通過修飾或改變過敏原蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)進(jìn)而在一定程度上消減過敏原的致敏性，以期為低致敏性食品的開發(fā)提供重要理論基礎(chǔ)與技術(shù)支撐。

1 水產(chǎn)品過敏原消減技術(shù)

1.1 熱加工技術(shù)

熱加工技術(shù)是一類以熱能為基礎(chǔ)的加工技術(shù)，按照加工時是否需要用到水，可粗略地分為濕加熱和干加熱，前者主要包括煮沸、煎炸、高壓滅菌等，后者包括烘烤與微波加熱等。這類技術(shù)通過將熱能逐漸傳遞或轉(zhuǎn)化給食品而使其組分在熱能作用下發(fā)生結(jié)構(gòu)變化，從而引起功能性變化[9]。熱加工技術(shù)對過敏原影響的作用機制如圖1所示，主要是引起過敏原構(gòu)象表位變化，對線性表位的作用不明顯[10,11]。

水產(chǎn)品中的TM蛋白是一種熱穩(wěn)定性蛋白，經(jīng)過熱加工（主要是蒸、煮）之后，其二、三級結(jié)構(gòu)會發(fā)生變化，從而改變致敏性[12]。劉思寒等[13]利用酶聯(lián)免疫吸附法（ELISA）對凡納濱對蝦主要過敏原TM熱加工前后消化產(chǎn)物的IgE結(jié)合活性進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)煮制組蝦TM結(jié)構(gòu)的IgE結(jié)合活性降低了54.0%±6.1%，而高溫壓力組蝦TM的IgE結(jié)合活性降低了64.6% ±3.3%，結(jié)果表明，蒸、煮處理可顯著降低TM蛋白的IgE結(jié)合能力，在輔助加壓的條件下致敏性可進(jìn)一步降低。鄭禮娜等[14]進(jìn)一步對刀額新對蝦的蝦肉分別進(jìn)行了煮（100 ℃）、蒸（100 ℃）和高溫壓力（121 ℃、0.1 MPa）處理，利用SDS-PAGE電泳、免疫印跡分析和ELISA對過敏原免疫活性進(jìn)行定性以及定量檢測，發(fā)現(xiàn)經(jīng)過熱加工后過敏原免疫活性均有一定程度的降低，但是不同熱加工條件的影響程度不同，煮、蒸5 min后分子量為36 ku的主要過敏原蛋白致敏性分別降低了53%和23%，隨著熱加工時間的增加，過敏原致敏性呈遞減趨勢，但變化幅度不顯著；而高溫壓力處理5 min后，分子量為36 ku的主要過敏原蛋白致敏性降低了78%，30 min后，致敏性降低了97%左右，幾乎完全消失。由此可見，熱加工中高溫壓力的施加可使蝦過敏原致敏性顯著下降。

然而，仍有較多研究表明，熱加工對水產(chǎn)品過敏原致敏性幾乎無作用[15,16]。Yu等[17]研究發(fā)現(xiàn)，普通蒸煮對擬穴青蟹蟹肉過敏蛋白的致敏性無顯著影響，類似地，Usui等[18]用圓二色譜證明了TM的α-螺旋結(jié)構(gòu)在80 ℃熱加工之后發(fā)生了折疊現(xiàn)象，而恢復(fù)到25 ℃后TM的結(jié)構(gòu)也再次恢復(fù)，過敏原致敏性因而沒有受到影響。同樣，Misnan等[19]發(fā)現(xiàn)蒸、煮處理對當(dāng)?shù)睾Ｂ莸牡鞍走^敏原致敏性影響較小。

此外，還有一些研究表明，熱加工可能會使水產(chǎn)品過敏原致敏性增加。Larly等[20]發(fā)現(xiàn)從花尾蝦中提取出的過敏原經(jīng)5到25 min的煮沸處理之后，IgE結(jié)合活性從0.251 nm升至了0.268 nm，這說明熱加工可能會暴露更多的IgE結(jié)合位點。張軼群等[21]通過對南美白對蝦的過敏蛋白與果糖進(jìn)行混合熱加工12 h，測得蝦蛋白過敏原致敏性增加了44%，可能是加工過程中的美拉德反應(yīng)使過敏蛋白的三級結(jié)構(gòu)改變，從而導(dǎo)致過敏原抗原表位的暴露，增加了過敏蛋白的致敏性[22]。

熱加工操作簡易方便，技術(shù)發(fā)展較為成熟。根據(jù)熱加工作用條件的不同，降低水產(chǎn)品致敏性的效果可能會有有很大差距。盡管可能產(chǎn)生一些副產(chǎn)物，其仍廣泛應(yīng)用于低致敏性水產(chǎn)品的研發(fā)中。在使用熱加工技術(shù)處理水產(chǎn)品時，應(yīng)注意熱加工的時間、溫度以及輔助加工方式對過敏原致敏性產(chǎn)生的不同程度的影響。

1.2 非熱加工技術(shù)

非熱加工技術(shù)是新型的食品加工技術(shù)，主要包括超高壓、低溫等離子體、超聲波和輻照等技術(shù)。這些技術(shù)通過暴露或掩蓋食物中過敏原的抗原表位，改變過敏原α-螺旋和β-折疊等二級結(jié)構(gòu)，破壞維持三、四級結(jié)構(gòu)的非共價鍵如氫鍵、疏水相互作用等方式來改變致敏蛋白的空間結(jié)構(gòu)，從而消減其致敏性[23]。非熱加工技術(shù)對食品的固有營養(yǎng)成分影響較小，同時又能很好地維持食品的質(zhì)構(gòu)、色澤、新鮮度等，逐漸成為食品加工行業(yè)新的推動力[24-26]。

1.2.1 超高壓技術(shù)

超高壓又稱超高靜壓處理技術(shù)，是一種新型食品脫敏加工技術(shù)，通過破壞蛋白質(zhì)的非共價鍵（離子鍵、氫鍵和疏水鍵）和改變蛋白質(zhì)的高級結(jié)構(gòu)來改變過敏原的致敏性[27,28]。超高壓加工技術(shù)對致敏性的作用機制如圖2所示，一方面，由于超高壓處理后過敏原被溶解、抗原表位被掩蓋或破壞，導(dǎo)致蛋白致敏性降低；另一方面，超高壓處理可以產(chǎn)生新的抗原表位，從而增強過敏原致敏性[11]。

韓建勛等[29]研究發(fā)現(xiàn)，在100 ℃下，蝦TM蛋白的致敏性隨壓力的增加而降低，這可能是由于TM結(jié)構(gòu)隨壓力的增加而不斷變化所致。董曉穎等[30]研究發(fā)現(xiàn)，蝦過敏蛋白經(jīng)不同壓力處理后，分子量大小雖然沒有產(chǎn)生變化，但在100～400 MPa區(qū)間，隨著壓力的增大，蝦過敏蛋白的致敏性降低，在400 MPa時降至最低，但在500 MPa時致敏性又開始增加，這可能是由于在100～400 MPa區(qū)間，壓力的增加導(dǎo)致蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，破壞或掩蓋了過敏原表位，從而使其致敏性降低；而在500 MPa時，之前被掩蓋的抗原表位會重新暴露，致敏性又會增加。而用200、400和600 MPa的高靜壓處理魷魚中的過敏原TM發(fā)現(xiàn)，蛋白質(zhì)折疊和二級結(jié)構(gòu)改變使得致敏性降低，當(dāng)壓力為400和600 MPa時的致敏消減效果最好[31]。

除此之外，超高壓會導(dǎo)致過敏原蛋白溶出[32]。牡蠣經(jīng)過超高壓處理后，蛋白和灰分會隨汁液向外流出，且牡蠣流失液中游離氨基酸含量隨著壓力的增大而增大，表明超高壓處理可以使某些蛋白水解酶活性增強；同時差式掃描量熱（DSC）圖譜結(jié)果顯示，未經(jīng)處理的牡蠣蛋白有兩個吸收峰，且200和400 MPa處理后的吸收峰沒有變化，而600 MPa處理后的吸收峰趨于平緩，說明超高壓處理使牡蠣的蛋白結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，過敏原表位遭到破壞，致敏性從而被消減[33,34]。

1.2.2 低溫等離子體技術(shù)

低溫等離子體（Cold plasma，CP）技術(shù)是一種新型食品加工技術(shù)。等離子體作為物質(zhì)的第四態(tài)，是由離子、紫外光、電子、自由基和激發(fā)原子等活性物質(zhì)組成的電離氣體，這些活性物質(zhì)可以與蛋白質(zhì)相互作用并改變其構(gòu)象[35]。研究表明，長時間的CP處理導(dǎo)致過敏原蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)中α-螺旋和β-折疊含量的改變[36,37]，同時CP可以通過改變過敏原的抗原表位來影響其致敏性，具有降低水產(chǎn)品過敏原致敏性的潛力。Flora-Glad等[38]用CP處理凡納濱對蝦的TM發(fā)現(xiàn)，處理15 min以后，TM結(jié)構(gòu)中的α-螺旋數(shù)量減少，β-折疊增加，表面疏水性和二硫鍵含量發(fā)生顯著變化，這些二、三級結(jié)構(gòu)的變化會共同影響TM的致敏性，經(jīng)ELISA檢測證實其IgE結(jié)合能力最大下降了17.6%。低溫等離子體技術(shù)對環(huán)境友好，操作簡易，消減致敏性的效果明顯，但是用于低致敏水產(chǎn)品的開發(fā)還需要從加工設(shè)備、工藝條件以及安全性等方面進(jìn)一步研究。

1.2.3 超聲波技術(shù)

超聲波（Ultrasonic wave）是一種頻率高于20000 Hz的聲波，其方向性好，反射能力強，易于獲得較集中的聲能。超聲能夠產(chǎn)生空穴效應(yīng)、微流束效應(yīng)以及自由基，并且在超聲過程中，超聲波在媒質(zhì)中形成的介質(zhì)粒子機械振動可產(chǎn)生與媒質(zhì)間的機械作用、空化作用及熱作用，從而使蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)發(fā)生改變[39,40]。由于超聲波技術(shù)一般在室溫下進(jìn)行，對環(huán)境較友好，作用效率高，可最大程度地避免水產(chǎn)品品質(zhì)的下降，因此，其在消減過敏原致敏性方面的研究得到了廣泛關(guān)注[41,42]。馬濤等[43]研究了超聲波處理對三文魚過敏蛋白致敏性的影響，發(fā)現(xiàn)三文魚致敏蛋白Sal s 1經(jīng)超聲波處理60 min后，過敏原致敏性下降了20.58%。Dong等[44]在室溫下對蝦樣品進(jìn)行超聲波處理發(fā)現(xiàn)，20 min時，TM致敏性的降低效果最好，消減了約76%，而處理時間進(jìn)一步增加時，觀察到多肽的產(chǎn)生和樣品碎片量的增加，蝦的原有口感可能發(fā)生了變化，因此，在消減水產(chǎn)品致敏性的同時還應(yīng)考慮水產(chǎn)品本身的性質(zhì)及品質(zhì)，保證其風(fēng)味、口感、營養(yǎng)成分的最大保留。

1.2.4 輻照技術(shù)

輻照技術(shù)是利用γ射線、電子束射線和X射線對過敏原進(jìn)行的電離輻射，使過敏原蛋白發(fā)生交聯(lián)和分子構(gòu)象的變化，從而消減過敏原致敏性的技術(shù)[45-47]。Liu等[48]對冷凍蝦的TM進(jìn)行3 kGy的電子束輻照后發(fā)現(xiàn)，TM的IgE結(jié)合活性增加了約10%，隨后把劑量提高至10 kGy后，IgE結(jié)合活性下降了20%，說明隨著處理條件的改變，TM致敏性發(fā)生了不同的變化。而Guan等[49]對鮮蝦的TM進(jìn)行劑量為1、3、5、7和9 kGy的電子束輻照后發(fā)現(xiàn)，TM的IgE結(jié)合能力均顯著降低，劑量為7 kGy時的效果最顯著，結(jié)合能力降低了59%，同時TM的分子量沒有顯著變化，這可能是由于輻照導(dǎo)致了TM的結(jié)構(gòu)變化，如α-螺旋和β-折疊的減少和β-轉(zhuǎn)角的增加，從而改變了致敏性。Li等[50]發(fā)現(xiàn)，3～10 kGy的劑量使得TM的結(jié)合活性持續(xù)增加，而10 kGy以上的劑量則會使致敏性持續(xù)降低。而對于蟹類，劉光明等[51]也發(fā)現(xiàn)10 kGy以上的劑量處理會使中華絨螯蟹和梭子蟹的TM致敏性大幅降低。同時發(fā)現(xiàn)，10 kGy以上的劑量處理對整蟹纖維肌源蛋白（含TM）的致敏性無顯著影響，可能是蟹肉組織中的其他物質(zhì)可以保護(hù)TM結(jié)構(gòu)不受破壞。由于較大劑量的輻照對食品理化性質(zhì)的具體作用尚不明確，為了保留水產(chǎn)品原有的營養(yǎng)和風(fēng)味物質(zhì)，我國農(nóng)業(yè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中有規(guī)定，應(yīng)該用4～7 kGy劑量的輻照對冷凍水產(chǎn)品進(jìn)行處理，因此，輻照射線應(yīng)該在相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的劑量規(guī)定下使用，而具體的處理條件控制依據(jù)、對致敏原蛋白的影響機理還需要進(jìn)一步探究。

1.3 熱加工與非熱加工技術(shù)協(xié)同

由于單一的熱加工技術(shù)（蒸、煮）對水產(chǎn)品致敏性的消減效果具有一定的局限性，比如單一蒸、煮處理對海螺蛋白過敏原的致敏性影響較小[19]，對擬穴青蟹蟹肉過敏蛋白致敏性消減無顯著影響[17]等。因此，研究人員開始探索復(fù)合加工技術(shù)，以提高過敏原的消減率。Ganesan等[52]采用蒸煮、超聲波-蒸煮、反壓-蒸煮和高溫高壓-蒸煮方式處理蟹肉發(fā)現(xiàn)，蒸煮處理沒有顯著消減蟹肉TM粗蛋白消化產(chǎn)物的致敏性，而結(jié)合超聲波、高溫高壓和反壓處理后，蟹肉TM的致敏性顯著消減，其中高溫高壓-蒸煮與反壓-蒸煮的消減效果更好。四種加工方式中高溫高壓-蒸煮與反壓-蒸煮消減過敏原致敏性作用效果最好，超聲波-蒸煮次之，蒸煮效果一般。這些研究也進(jìn)一步說明不同加工技術(shù)聯(lián)用可以彌補單一熱加工在消減過敏原致敏性方面的不足。

2 總結(jié)展望

基于水產(chǎn)品的過敏特性，本文綜述了熱加工與非熱加工技術(shù)對水產(chǎn)品過敏原致敏性的影響，指出了熱加工（蒸、煮）主要通過使蛋白質(zhì)變性來消減過敏原的致敏性；非熱加工技術(shù)主要通過掩蓋或破壞過敏原抗原表位來達(dá)到消減致敏性的目的，其良好的技術(shù)特性使得其消減過敏原致敏性時能保持食品的風(fēng)味以及固有特性，在水產(chǎn)品的脫敏加工中具有一定的潛力。然而，目前針對部分新型非熱加工技術(shù)的研究和實踐不夠充分。對于某些水產(chǎn)品而言，單一使用某種加工技術(shù)的效果不夠理想，因此，研發(fā)低致敏性水產(chǎn)品應(yīng)該把重點放在尋找并驗證降低致敏性效果好、對原料營養(yǎng)成分以及風(fēng)味損傷最小的加工條件，而如何將不同技術(shù)有效聯(lián)合以實現(xiàn)最好的過敏原消減效果、建立更多樣的過敏原致敏性消減技術(shù)是今后的研究方向。