大豆球蛋白及β-伴大豆球蛋白的研究进展

彭易柱

（湖南九鼎科技集团有限公司，湖南 长沙 410007）

大豆球蛋白及β-伴大豆球蛋白的研究进展

彭易柱

（湖南九鼎科技集团有限公司，湖南 长沙 410007）

大豆是一种高蛋白含量的作物，在畜禽养殖中多用作蛋白质原料。但其抗营养因子限制了大豆的使用，其中大豆球蛋白及β-伴大豆球蛋白又是主要的抗原蛋白。文章主要综述了大豆球蛋白及β-伴大豆球蛋白的结构、抗营养作用和抗原性的消除方法。

大豆球蛋白；β-伴大豆球蛋白；研究进展

大豆作为一种主要的植物蛋白质作物，因其蛋白质含量高、氨基酸平衡而成为最主要的植物蛋白质来源，并被广泛应用于畜禽饲料。但大豆中含有多种抗营养因子，如蛋白酶抑制剂、植物凝集素、大豆抗原蛋白、致敏因子、脲酶、胀气因子、植酸及致甲状腺肿素等，不仅降低大豆的营养价值，而且危害畜禽健康。这些抗营养因子的性质各不相同，其中胰蛋白酶抑制因子、糜蛋白酶抑制因子、凝集素、致甲状腺肿因子及抗维生素因子具有对热敏感的特性，称为热敏感因子；而皂苷、寡糖、致过敏反应蛋白及植酸等对热较稳定，称为热稳定因子[1]。其中，致过敏反应蛋白是研究最为深入、对于人和动物使用大豆及其制品的影响最大的抗营养因子之一。其中大豆球蛋白和β-伴大豆球蛋白是两种主要的抗原蛋白，因其占大豆蛋白比例极高（达70%），已成为大豆抗营养因子的研究热点。

1 大豆球蛋白与β-伴大豆球蛋白结构

大豆球蛋白为11S组分，是胚胎时期在种子中合成的储藏蛋白质，占种子总球蛋白的40%，是大豆种子中含量最高的一种球蛋白[2]。大豆球蛋白含糖基较少，是一种六聚体寡蛋白，每个亚基都由1个酸性多肽链A和一个碱性多肽链B通过二硫键连接形成，单聚体亚基结构为A-S-S-B（S-S代表二硫键），6个A-S-S-B单体的酸性和碱性多肽交互对应形成比较稳定的六聚体结构形式[3]。已发现的大豆球蛋白的酸性多肽有A1a、A1b、A2、A3、A4和A5，碱性多肽有B1a、B1b、B2、B3和B4，但其相对分子质量不等[4]。大豆球蛋白的致敏性源于其组成亚基的致敏性，研究表明，大豆球蛋白的酸性多肽A1a、A1b、A2、A3和A4均为过敏蛋白，但其碱性多肽很少与大豆过敏患者血清产生免疫反应，表明大豆球蛋白的酸性和碱性多肽的致敏性存在差异[5]。

β-伴大豆球蛋白为热稳定抗原蛋白，含糖基4%～5%，为三聚体糖蛋白，由α、α'、β亚基构成[6]。3种亚基都富含天冬氨酸、天冬酰胺、谷氨酸、谷氨酰胺、亮氨酸、精氨酸，热稳定性为β＞α'＞α[7]。天然β-伴球蛋白的组成中发现6种聚合形式，为ααα、ααα'、αα β、αα'β和α'β β，有些大豆品种还含有β'亚基[8]。β-伴大豆球蛋白的α-亚基和α'-亚基具有82%同源性，但识别α-亚基的IgE抗体同α'、β-亚基间并无交叉反应[9]。α-亚基的IgE抗原表面位于N-端232～383残基处，这段系列不含糖基化位点，说明α-亚基虽是一种糖蛋白，但其IgE抗原表面与糖基化无关。

2 大豆球蛋白与β-伴大豆球蛋白的抗营养作用

大豆是人类和动物主要的蛋白质来源之一，但同时也是主要致过敏食物之一。大豆抗原蛋白抗营养作用的研究主要集中在大豆球蛋白和β-伴大豆球蛋白对仔猪和犊牛的影响。幼龄动物的饲养（仔猪、犊牛）一直是生产中制约生产效率的重要环节，在幼龄动物的断奶期，幼龄动物承受着断奶应激和饲料中蛋白抗原成分对于机体过敏反应的多种刺激。幼龄动物肠道发育不成熟，断奶后肠道绒毛会发生脱落，肠道中未完全分解的大分子β-伴大豆球蛋白通过肠道黏膜间隙进入淋巴系统，在被抗原呈递细胞处理后，Soymetide暴露出来，让其与B细胞或T细胞转化出的免疫球蛋白结合，产生免疫反应。当抗原再次由肠道进入体内时，与抗体结合引起肥大细胞释放组织胺等过敏性物质，引起肠黏膜水肿和消化道平滑肌痉挛等过敏反应，临床上表现为腹泻[10-11]。

3 大豆球蛋白与β-伴大豆球蛋白的抗原性及过敏源性的消除方法

目前，大豆球蛋白与β-伴大豆球蛋白抗原性的消除主要采用发酵降解、高温高压蒸煮、有限水解、高压糊化等方法。发酵既能提高大豆的营养性又能降低其致敏性，发酵豆粕中大豆球蛋白和β-伴大豆球蛋白得到了部分水解，抗原性及过敏源性都得到减弱。Song等在日粮中用发酵豆粕取代非发酵豆粕饲喂断奶仔猪，并用免疫印记分析仔猪血清，结果表明，发酵豆粕能显著降低大豆蛋白抗原性（P＜0.05），但又不能完全去除其抗原性[12]。发酵降低大豆蛋白致敏性会受到微生物种类、发酵时间、豆粕颗粒大小等因素的影响。胡晓萍等比较了少根根霉、米曲霉、少孢根霉、雅致放射毛霉和发酵乳杆菌液态发酵的大豆蛋白，结果表明，经发酵后其大豆蛋白致敏性分别降低了65%、75.6%、72.5%、64.2%，米曲霉降解效果相对较好，而发酵乳杆菌则不能降解大豆蛋白[13]。微生物发酵降低大豆蛋白致敏性还需进一步的持续研究，以优化反应条件，达到最好的去敏效果。

有限水解和高压匀化能改善大豆球蛋白的理化特性。两种处理联合促进可以消除天然大豆球蛋白的纤维卷曲现象，经过处理会产生更多的凝集物，但凝集物颗粒尺寸变小，大豆球蛋白表面抗原性减弱，而溶解性增加[14]。也有通过植物育种途径，培育低抗原性大豆球蛋白与β-伴大豆球蛋白的植物品种。通过育种可提高家畜对抗营养因子的耐受性；通过转基因培育能分泌消化抗营养因子的品系，达到消除抗营养因子对畜禽的抗营养作用。这种方法可以从根本上除去大豆球蛋白与β-伴大豆球蛋白过敏原性的影响，但也存在产量低、抗病害能力降低、周期长、投资大等问题。

糖基化是一种去除大豆蛋白抗原性的有效方法。糖基化反应是以美拉德反应为基础进行的无酶化反应，用糖与蛋白质进行反应结合，改变了大豆球蛋白的致敏结构，从而降低其抗原性。Usui等发现，用半乳糖和壳聚糖与大豆蛋白进行糖基化反应，可降低大豆蛋白的过敏反应[15]。谭振等采用果寡糖与粗提大豆球蛋白进行干热法糖基化反应，选择出最优反应温度、湿度和时间[16]。近来一些研究对于降低β-伴大豆球蛋白有新的思路和想法，Jürgen报道，通过大豆分离蛋白与果糖和低聚果糖（FOS）发生的糖基化反应，发生反应后通过酶联免疫吸附试验检测，糖基化反应有效地降低了大豆分离蛋白的抗原性[17]。

在降低大豆蛋白抗原性的加工工艺上做进一步研究的同时，还可以利用现代分子生物学的研究成果，制作出高纯度的大豆球蛋白、β-伴大豆球蛋白抗原的单克隆抗体，研究大豆球蛋白和β-伴大豆球蛋白在动物机体内的抗原反应机理，找到大豆蛋白抗原反应的细胞膜受体，从而找出阻断过敏反应的途径。然后通过动物试验找出可以阻断大豆蛋白过敏反应的物质，从而开发出新的饲料添加剂，提高大豆的使用范围与便利性。

4 大豆球蛋白与β-伴大豆球蛋白的作用

大豆球蛋白与β-伴大豆球蛋白是大豆中的两种致敏因子，可以引起幼畜腹泻与血浆抗原反应。研究表明，大豆球蛋白与β-伴大豆球蛋白能降低血液中胆固醇含量。Ferreira等用大豆球蛋白与β-伴大豆球蛋白饲喂小鼠，饲喂25 d后与对照组对比，发现试验组小鼠血浆中胆固醇与三酰甘油含量都有降低，而高密度脂蛋白含量有所升高，且试验组与药物组（非诺贝特，一种降血脂药物）对比观测数值差异不显著（P＞0.05），说明大豆球蛋白与β-伴大豆球蛋白起到了与降血脂药物（非诺贝特）同等的作用[18]。另外大豆球蛋白与β-伴大豆球蛋白能降低血液中血脂含量，这为利用大豆开发出人类保健食品提供了新思路。

5 小结

如何提高大豆的饲用价值和降低大豆中各种不利于畜禽生长发育的抗营养因子水平，是大多数动物营养学家所面临的一道难题。在前人研究的基础上，继续研究大豆球蛋白和β-伴大豆球蛋白在动物体内致敏反应的机理和降低大豆抗原性的加工工艺还有待进一步研究，对大豆中各种抗营养因子的研究还需继续进行。

[1]李德发.大豆抗营养因子[M].北京:中国科学技术出版社, 2003.

[2]Holzhauser T,Wackermann O,Ballmer-Weber B K,et al.Soybean（Glycine max）allergy in Europe:Gly m5（beta-conglycinin）and Glym6（glycinnin）inin are potential diagnostic markers for severe allergic reactions to soy[J].Allergy and Clinical Immunology, 2009,123（2）:452-458.

[3]Hou D H,Chang S K.Structural characteristics of purified gly⁃cinin from soybeans stored under various conditions[J].Agricultur⁃al and Food Chemistry,2004,52（12）:3 792-3 800.

[4]Ruiz-Henestrosa V P,Sanchez C C,Yust M D M,et al.Limited enzymatic hydrolysis can improve the interfacial and foaming characteristics of β-conglycinin[J].Agricultural and Food Chemis⁃try,2007,55（4）:1 536-1 545.

[5]郑树贵,曹松屹,孙泽威.天然大豆球蛋白亚基的分离纯化[J].中国油料作物学报,2009,31（1）:75-80.

[6]Poysa V,Woodrow L,Yu K.Effect of soy protein subunit composi⁃tion on tofu quality[J].Food Research International,2006,39（3）: 309-317.

[7]Maruyama N,Fukuda T,Saka S,et al.Molecular and structural analysis of electrophoretic variants of soybean seed storage pro⁃teins[J].Phytochemistry,2003,64（3）:701-708.

[8]Mujoo R,Trinh D T,Ng P K W.Characterization of storage pro⁃teins in different soybean varieties and their relationship to tofu yield and texture[J].Food Chemistry,2003,82（2）:265-273.

[9]Gagnon C,Poyas V,Cober E R,et al.Soybean allergens affecting north American patients identified by 2 d gels and mass spectrom⁃etry[J].Food Analytical Methods,2010,3（4）:363-374.

[10]Friesen K G,Goodband R D,Nelssen J L,et al.The effect of preand postweaning exposure to soybean meal on growth performance and on the immune response in the early-weaned pig[J].Animal Science,1993,71（8）:2 089-2 098.

[11]孙泽威,秦贵信,张庆华.大豆抗原蛋白对犊牛生长性能、日粮养分消化率和肠道吸收能力的影响[J].中国畜牧杂志,2005, 41（11）:30-33.

[12]Song Y S,Pérez V G,Pettigrew J E,et al.Fermentation of soy⁃bean meal and its inclusion in diets for newly weaned pigs re⁃duced diarrhea and measures of immunoreactivity in the plasma [J].Animal Feed Science and Technology,2010,159（1-2）:41-49.

[13]胡晓萍.大豆致敏蛋白去除及脱敏后加工特性研究[D]:北京:中国农业大学食品科学与营养工程学院,2006.

[14]Luo D H,Zhao Q Z,Zhao M M,et al.Effects of limited proteolysis and high-pressure homogenisation on structural and functional characteristics of glycinin[J].Food Chemistry,2010,122（1）:25-30.

[15]Usui M,Tamura H,Nakamura K,et al.Enhanced bactericidal ac⁃tion and masking of allergen structure of soy protein by attach⁃ment of chitosan through maillard-type protein-polysaccharide conjugation[J].Food Nahrung,2004,48（l）:69-72.

[16]谭振,孙泽威.糖基化去除大豆球蛋白免疫原性方法的优化[J].动物营养学报,2013,5（4）:884-890.

[17]Jürgen L,Silván J,Mofeno F,et al.In vitro glycation and antige⁃nicity of soy proteins[J].Food Res Int,2007,40:65-76.

[18]Ferreira E D S,SilvaM A,Demonte A,et al.β-Conglycinin（7S）and glycinin（11S）exert a hypocholesterolemic effect comparable to that of fenofibrate in rats fed a high-cholesterol diet[J].Journal of Functional Foods,2010,2（4）:275.

Research Progress of Glycinin andβ-Conglycinin

PENG Yizhu

（Hunan Jiuding Technology(Group)Co.,Ltd.,Changsha 460007,China）

Soybean is a high protein crop,is used as protein feed in production of livestock and poultry.But the anti-nutritional factors limit the use of soybean,while glycinin and β-conglycinin are major antigenic proteins in soybean.This article reviewed the structures,anti-nutritional effects and eliminating antigenicity of glycinin and β-conglycinin.

glycinin;β-conglycinin;research progress

S565.1

A

1001-0084（2014）12-0017-03

2014-11-14

彭易柱（1986-），男，湖北黄石人，硕士，主要从事产品研究与推广的工作。