吳 濤,吳 彬,何曉希,楊榮玲,邵燦燦,趙祥杰*
(1.淮陰工學(xué)院 生命科學(xué)與食品工程學(xué)院,江蘇淮安 223003;2.淮安市產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督綜合檢驗(yàn)中心,江蘇淮安 223001)
食物過(guò)敏已成為當(dāng)前社會(huì)發(fā)展和食品安全的熱點(diǎn)問(wèn)題之一,對(duì)于常見(jiàn)食物的攝入,難以有效去除其過(guò)敏性,將給機(jī)體健康帶來(lái)重大隱患??梢l(fā)食物過(guò)敏的食物種類眾多,覆蓋大眾日常消費(fèi)的各類食品。近年來(lái),由攝食甲殼類動(dòng)物所引發(fā)的食物過(guò)敏,越來(lái)越成為人們重點(diǎn)關(guān)注的食品安全問(wèn)題之一。小龍蝦中含有多種過(guò)敏原蛋白,對(duì)過(guò)敏人群來(lái)說(shuō),避免進(jìn)食含有這些過(guò)敏原的食物是最好的防范方法,但為了給更廣大人群提供低過(guò)敏性或無(wú)過(guò)敏性食物,有必要對(duì)小龍蝦過(guò)敏原及其過(guò)敏原消減加工技術(shù)進(jìn)行研究。
小龍蝦,即克氏原螯蝦(Procambarus clarkii),在我國(guó)得到了廣泛養(yǎng)殖,據(jù)統(tǒng)計(jì),2022 年小龍蝦養(yǎng)殖面積超過(guò)1.8 萬(wàn)km2,小龍蝦養(yǎng)殖產(chǎn)量約為300 萬(wàn)t,小龍蝦消費(fèi)量也在不斷攀升。部分消費(fèi)者食用小龍蝦會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的過(guò)敏反應(yīng),常見(jiàn)癥狀包括皮膚癥狀、胃腸道反應(yīng)和全身癥狀,如皮疹、嘔吐、呼吸困難等,嚴(yán)重情況下會(huì)出現(xiàn)休克,危及生命。
原肌球蛋白(Tropomyosin,TM)是首先在蝦中發(fā)現(xiàn)的主要過(guò)敏原蛋白,目前已經(jīng)在多種魚類、節(jié)肢動(dòng)物、甲殼動(dòng)物、軟體動(dòng)物中發(fā)現(xiàn)其過(guò)敏性,已成為多種無(wú)脊椎動(dòng)物共同的過(guò)敏原蛋白,其致敏性受到廣泛關(guān)注。TM 是一種酸性糖蛋白,等電點(diǎn)約為4.5,其相對(duì)分子量為32 ~40 kDa,主要存在于各類已發(fā)現(xiàn)生物的肌肉組織中,是肌原纖維上的一種重要蛋白,負(fù)責(zé)調(diào)節(jié)肌肉組織的收縮功能,具有一定的耐消化性和熱穩(wěn)定性[1]。
精氨酸激酶(Argininekinase,AK)是在蝦類動(dòng)物中發(fā)現(xiàn)的除原肌球蛋白外的第二重要過(guò)敏原。AK 是水產(chǎn)動(dòng)物能量代謝中的一種重要酶蛋白,其引發(fā)的食物過(guò)敏現(xiàn)象也受到較多關(guān)注。AK 蛋白不耐熱,易形成二聚體和多聚體結(jié)構(gòu),等電點(diǎn)約為6.5,其相對(duì)分子量約為40 kDa,在pH=4.0 ~8.0 條件下具有較高穩(wěn)定性[2]。
肌質(zhì)鈣結(jié)合蛋白(Sarcoplasmic Calciumbinding Protein,SCP)是甲殼類動(dòng)物中鑒定出的一種過(guò)敏原蛋白,屬于Ca2+結(jié)合蛋白家族,主要在動(dòng)物肌肉收縮等生理過(guò)程中起作用,也是人們蝦蟹類食物過(guò)敏的重要過(guò)敏原之一。SCP 熱穩(wěn)定性較高,耐酸堿性較強(qiáng),等電點(diǎn)約為5.0,其相對(duì)分子質(zhì)量約為20 kDa[3]。
磷酸丙糖異構(gòu)酶(Triosephosphate Isomerase,TIM)是近10 年來(lái)在蝦蟹中發(fā)現(xiàn)的新型過(guò)敏原蛋白,其是糖酵解過(guò)程中的重要酶類,參與機(jī)體內(nèi)高效能源ATP 分子的生產(chǎn)過(guò)程,因此在生命體的代謝活動(dòng)中不可或缺。TIM 是一種不耐熱和酸堿的糖蛋白,通常以二聚體形式穩(wěn)定存在,相對(duì)分子質(zhì)量約為28 kDa[4]。
除了上述較早確定的蝦類中主要過(guò)敏原蛋白之外,近年來(lái)隨著研究技術(shù)和水平的不斷提高,引發(fā)特異性過(guò)敏反應(yīng)的物質(zhì)不斷涌現(xiàn),越來(lái)越多的過(guò)敏原蛋白組分被鑒定,如肌球蛋白輕鏈(Myosin Light Chain,MLC)、血藍(lán)蛋白(Hemocyanin)、細(xì)絲蛋白C(Filamin C)等,隨著免疫表征技術(shù)的不斷進(jìn)步,對(duì)蝦類過(guò)敏原成分、結(jié)構(gòu)、生理活性、致敏反應(yīng)性等的研究也將更加深入。
3.1.1 輻照處理
輻照處理技術(shù)是一種可以有效處理食物消除其致敏原性的加工技術(shù),一般采用放射性同位素或電子束產(chǎn)生的高能射線,如用60Co 產(chǎn)生的γ 射線輻照食物,使食物中過(guò)敏原蛋白結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞,進(jìn)而影響過(guò)敏原蛋白的抗原表位,從而起到脫敏的作用。此外,高能射線的持續(xù)照射還能引發(fā)食物中水分產(chǎn)生大量活性自由基,引發(fā)氨基酸分子之間產(chǎn)生復(fù)雜的理化反應(yīng),導(dǎo)致食物中過(guò)敏原分子中氨基酸結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞,影響蛋白質(zhì)高級(jí)結(jié)構(gòu)構(gòu)象,蛋白分子之間出現(xiàn)聚合或裂解,使蛋白質(zhì)穩(wěn)定性降低,發(fā)生聚合、沉降、改性等變化,從而達(dá)到食物脫敏的效果[5]。
3.1.2 熱加工技術(shù)
熱加工技術(shù)是通過(guò)熱能使食物蛋白質(zhì)發(fā)生化學(xué)和物理變化,改變蛋白質(zhì)構(gòu)象,促進(jìn)蛋白質(zhì)與食物基質(zhì)中其他組分的相互作用,從而影響蛋白質(zhì)的免疫原性和致敏性的一種方法。常見(jiàn)的水煮、蒸煮、油炸等加工方法均可對(duì)來(lái)自蝦的過(guò)敏原蛋白結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較大影響,使其過(guò)敏性大大降低或消除,從而改變含過(guò)敏原食品的食用安全性。
熱加工的方式雖然簡(jiǎn)單方便,但是不同的熱加工技術(shù)對(duì)蝦過(guò)敏原活性的影響較大,且對(duì)蝦肉的口感有所影響。因此,需要對(duì)熱加工技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化,使過(guò)敏原活性降低的同時(shí)獲得更好的口感。
3.1.3 高靜壓處理
高靜壓處理技術(shù)(High Hydrostatic Pressure,HHP)也稱超高壓處理技術(shù),作為一種非熱加工技術(shù),可以殺滅活細(xì)胞,將其用于食品殺菌會(huì)對(duì)食品蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響,會(huì)改變食品過(guò)敏原物質(zhì)的過(guò)敏性,從而起到消減過(guò)敏性的作用。張意鋒[6]等研究了HHP 對(duì)魷魚原肌球蛋白和血藍(lán)蛋白致敏性的影響,發(fā)現(xiàn)經(jīng)HHP 處理后,原肌球蛋白和血藍(lán)蛋白的α-螺旋減少,所含自由巰基數(shù)量降低,蛋白表面疏水性增加,過(guò)敏蛋白因二、三級(jí)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化致使其致敏性降低。同時(shí),還發(fā)現(xiàn)HHP 會(huì)使血藍(lán)蛋白的多肽片段發(fā)生斷裂,對(duì)多肽的破壞作用更明顯。
3.1.4 低溫等離子體技術(shù)
低溫等離子體技術(shù)(Non-Thermal Plasma,NTP)也是一種非熱加工技術(shù),處于等離子體狀態(tài)時(shí)電子和離子達(dá)到電荷平衡,可以改變過(guò)敏原的表面狀態(tài)和功能特性,從而降低過(guò)敏性。SHRIVER 等[7]研究發(fā)現(xiàn),南美白對(duì)蝦(Litopenaeus vannamei)在30 kV、60 Hz 的等離子體條件下處理5 min,原肌球蛋白的致敏性降低了76%。
3.1.5 超聲波技術(shù)
超聲波技術(shù)是一種利用聲波(頻率>20 kHz)處理食品的非熱加工技術(shù),能夠?qū)е录?xì)胞破壞、酶失活、病毒失活等,可以通過(guò)改變過(guò)敏原結(jié)構(gòu)消減過(guò)敏性。高強(qiáng)度的超聲波處理對(duì)蝦類蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和功能有顯著影響,可降低蝦蛋白中主要過(guò)敏原蛋白的含量,改變其微觀性質(zhì),包括蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu),從而影響蝦蛋白中過(guò)敏原表位結(jié)構(gòu),達(dá)到降低蝦類食品過(guò)敏性的目的。
3.2.1 酶處理
酶處理包括酶解處理和酶交聯(lián)處理。酶解處理是利用酶將過(guò)敏原蛋白部分或完全水解成肽或者氨基酸分子,從而使其線性表位和構(gòu)象表位受到破壞,過(guò)敏性發(fā)生消減。酶交聯(lián)處理是在酶的作用下使過(guò)敏原之間或過(guò)敏原與其他蛋白分子之間發(fā)生交聯(lián),從而將過(guò)敏原的抗原表位隱藏,實(shí)現(xiàn)過(guò)敏性消減的效果。
3.2.2 糖基化
糖基化反應(yīng)是美拉德反應(yīng)的前期階段,是碳水化合物與另一分子的羥基或其他官能團(tuán)發(fā)生的反應(yīng)。糖基化反應(yīng)能夠遮蓋過(guò)敏原表位,從而降低過(guò)敏性。該方法主要是利用糖基化反應(yīng)加快過(guò)敏原蛋白結(jié)構(gòu)的修飾反應(yīng),使蝦主要過(guò)敏原蛋白分子中的抗原表位和關(guān)鍵氨基酸殘基發(fā)生顯著改變,與特異性抗體發(fā)生結(jié)合的位點(diǎn)的空間構(gòu)象徹底改變,抗原抗體無(wú)法專一性結(jié)合并發(fā)生超敏反應(yīng),因此可以降低蝦類食品的過(guò)敏性。
發(fā)酵處理可使蝦類中的過(guò)敏原蛋白質(zhì)分解或變性,從而達(dá)到降低致敏性的目的。目前,發(fā)酵法降低致敏性主要用于奶制品和豆制品的加工中,對(duì)蝦致敏性的應(yīng)用較少。因此,將發(fā)酵技術(shù)應(yīng)用到對(duì)甲殼類食品脫敏方面具有廣闊的發(fā)展前景。
現(xiàn)有研究表明,不同加工消減技術(shù)對(duì)小龍蝦過(guò)敏原結(jié)構(gòu)均有不同程度影響,可使過(guò)敏原蛋白的α-螺旋、β-折疊和無(wú)規(guī)則卷曲發(fā)生重大變化,削弱蝦致敏蛋白的致敏性,但單一過(guò)敏原消減加工技術(shù)處理后的食品依然有可能引起較強(qiáng)的過(guò)敏反應(yīng)。采用不同種過(guò)敏原消減加工技術(shù)對(duì)小龍蝦進(jìn)行聯(lián)合處理,并對(duì)工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化,從而達(dá)到較好的過(guò)敏性消減結(jié)果,是當(dāng)前實(shí)際應(yīng)用中較常采用的方法。
隨著小龍蝦消費(fèi)量的增加,由小龍蝦引起的過(guò)敏現(xiàn)象也日益增多。目前,對(duì)小龍蝦過(guò)敏原的研究也越來(lái)越深入,但仍存在許多問(wèn)題。當(dāng)前對(duì)小龍蝦過(guò)敏原的研究主要集中于原肌球蛋白上,應(yīng)該加強(qiáng)其他過(guò)敏原及交叉反應(yīng)的研究;研究多為已經(jīng)分離純化過(guò)的過(guò)敏原蛋白,應(yīng)該考慮小龍蝦中其他成分對(duì)過(guò)敏性的影響;多種食品加工技術(shù)對(duì)小龍蝦過(guò)敏性消減有較好的效果,因此科學(xué)合理的加工手段成為重要的選擇,但脫敏加工技術(shù)對(duì)小龍蝦肉質(zhì)品質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)成分的影響有待進(jìn)一步研究。