动物性水产品过敏原及其消减技术研究进展

李晓晨，卢 瑛，2，3，李晓晖，2，3*

（1 上海海洋大学食品学院 上海 201306 2 上海水产品及加工及贮藏工程技术研究中心 上海 201306 3 农业部水产品贮藏保鲜质量安全风险评估实验室 上海 201306）

水产品富含优质蛋白质和不饱和脂肪酸，具有丰富的营养和保健功能，在人们日常膳食中占据重要地位。动物性水产品中的鱼类和甲壳类具有较高的致敏性，高敏感人群食用后易发生过敏性并发症。世界卫生组织将食物过敏列为21世纪重点防治的三大疾病之一，已成为当今世界的重大卫生学问题[1]。目前绝大多数水产品加工企业未对水产品中过敏原做特殊处理。海鲜过敏可导致患者出现非消化系统过敏症状、呼吸道过敏症状、胃肠道过敏症状。过敏症状若发生在咽喉，病发严重时可能会引起窒息死亡。食物过敏引起的并发症威胁到患者身体健康，甚至生命安全，在服用抗过敏类药物治疗使并发症缓慢减退的同时，也会引起生活质量下降，如长期服用这类药物不仅会形成耐药性，还会伴随药物副作用的出现，引起身体不适[2]。

近年来，中国作为水产品第一生产和消费大国，降低动物性水产品中过敏原的食用风险，减少引发过敏性并发症尤为重要。为保障水产品安全，相关研究及加工生产应重点考虑如何降低或完全降解过敏原。利用食品加工技术消除动物性水产品过敏原可作为重要的研究方向。本文综述动物性水产品中甲壳类和鱼类过敏原及其特性，并总结现应用于消除过敏原的超高压、酶解、辐照、美拉德反应、微生物作用等食品加工技术，为研发低敏或脱敏产品提供参考。

1 甲壳类主要过敏原及其特性

1.1 原肌球蛋白

原肌球蛋白（Tropomyosin，TM）是广泛存在于甲壳类肌肉组织中的一种结构蛋白，多为水溶性的过敏原蛋白质，分子质量约为3.4×104～3.8×104u，等电点约为4.5，由两个呈α-螺旋结构的亚基相互缠绕形成超螺旋结构，这种结构耐受高温且稳定性强[2-3]。Kamath 等[4]和Lehrer 等[5]研究表明原肌球蛋白易发生交叉反应。Lehrer 等[5]从对虾中分离得到的原肌球蛋白的变应原（Pen a 1）可与80%以上过敏患者血清发生免疫反应。Ayuso 等[6]和Bauermeister 等[7]对虾过敏患者中的原肌球蛋白特异性IgE 定量研究表明，有72%～98%的患者对纯化的原肌球蛋白表现出阳性IgE 结合。此外，甲壳类原肌球蛋白中过敏原还有Pen i 1、Met e1、Hal m1 及Cra g1 等[8]（见表1）。Kamath 等[9]研究表明加热处理后，与原肌球蛋白结合的抗体增加。Yu 等[10]研究发现，单纯的热处理几乎不能消减虾原肌球蛋白的致敏性。

表1 甲壳类中主要过敏原[8]Table 1 Main allergens in crustaceans[8]

1.2 精氨酸激酶

精氨酸激酶（Arginine kinase，AK）是一种甲壳类和软体动物中的过敏原，最早发现于章鱼，分子质量约为3.8×104～4.5×104u[11-12]。Giuffrida 等[13]和Pascal 等[14]研究发现对虾过敏的患者中有10%～51%能够与IgE 发生结合反应。相比较于原肌球蛋白而言，其对高温敏感，高于44 ℃热处理即可使之失去免疫反应性[15]。

1.3 肌球蛋白轻链

肌球蛋白轻链（Myosin light chain，MLC）抗原表位被证实为虾的一种新型过敏原，致敏率在19%～55%之间，且成年人比儿童对MLC 的识别更高[7，14]。MLC 分为分子质量约1.8×103u 的基本轻链（MLC1）和约2×103u 的调节轻链（MLC2），具有热和酸碱稳定性[16]。Ayuso 等[17]研究发现凡纳滨对虾MLC2 的IgE 结合活性在高温下有所降低。

1.4 肌钙结合蛋白

肌钙结合蛋白（Sarcoplasmic calcium-bindingprotein，SCBP）广泛存在于无脊椎动物体内，是与鱼类过敏原小清蛋白具有相似结构与功能的新型过敏原，分子质量约为2×104u[16-18]。Shiomi 等[19]研究发现斑节对虾中SCBP 比AK 过敏阳性反应率低，反应强度却高于AK。Ayuso 等[20]在凡纳滨对虾研究中发现，虽然SCBP 被认为是次要的过敏原，但具有非常强的IgE 结合活性，可引起29%～50%对虾过敏患者血清IgE 结合活性[21]。

2 鱼类主要过敏原及其特性

2.1 小清蛋白

小清蛋白（Parvalbumin，PV）广泛存在于鱼类和两栖动物的肌肉中，也是鱼类的主要过敏原。小清蛋白作为过敏原最早发现于鳕鱼[22]，其结构为EF 手型的水溶性Ca2+结合蛋白，分子质量约为1×104～1.4×104u，具有极高的热稳定性。其特征是存在于蛋白质中的螺旋-环-螺旋结构（EF-手结构），由一含有12 个氨基酸的环，环两侧由各含有12 个氨基酸的α-螺旋构成[23]。小清蛋白具有3 对EF-手结构，其中2 个与钙结合。因此，与许多其它具有完整金属离子的蛋白质一样，钙的损失引起蛋白质构象的改变，也与IgE 结合能力的丧失有关[24-25]。

小清蛋白一般分为α-小清蛋白（α-PV）和β-小清蛋白（β-PV）两种类型，分别常见于软骨鱼和硬骨鱼中。它们具有独特的进化谱系，在结构上非常相似，α-PV 的特征序列为赖氨酸-丙氨酸，而β-PV 在相对应α-PV 的位置上为丙氨酸-丙氨酸。相比较而言，α-PV 的等电点高，酸性氨基酸少，且Ca2+亲和力弱，β-PV 等电点低，酸性氨基酸多，而Ca2+亲和力强[12，26]。大部分鱼类肌肉中只含有α 型或β 型小清蛋白的其中一种，且β-PV 型的硬骨鱼更容易引起致敏[27-28]。小清蛋白的稳定性与Ca2+结合时产生的构象差异和重折叠能力有关。Kubota 等[29]建议使用140 ℃以上的高温处理鱼组织，使其致敏蛋白免疫活性下降。

2.2 胶原蛋白

鱼类的皮、骨和鳞等部位富含大量的胶原蛋白，而鱼肉中含量较少，仅占蛋白质总量的3%。鱼类中主要是I 型和V 型胶原蛋白，分子质量达3×105u，由3 条分子质量约为1×105u 的α-肽链形成三股螺旋结构[30]。甘氨酸（30%）、脯氨酸（25%）和羟脯氨酸（25%）是主要的氨基酸组成[31]。胶原蛋白最初由Hamada 等[32]从金枪鱼肌肉组织中纯化出来，并证明其能与多达62.5%的患者血清发生IgE 结合，确认其为鱼类过敏原。鱼类胶原蛋白的热稳定性与鱼的种类和羟脯氨酸的含量有关。

2.3 醛缩酶A（Aldolase A）和β-烯醇化酶（βenolase）

两种酶都富含于肌肉组织中，参与糖酵解代谢过程。醛缩酶A 发现于太平洋鲑鱼中，2009年首次被确认为鱼类过敏原，分子质量为40 ku[33]。Liu 等[34]在武昌鱼中检测到β-烯醇酶，分子质量在47 ku，并确认其为一种鱼的过敏原。Kuehn 等[35]鉴定发现醛缩酶A 和β-烯醇化酶是鳕鱼、鲑鱼和金枪鱼肌肉组织中重要的过敏原。利用酶联免疫吸附和嗜碱性粒细胞脱颗粒测定法进一步将醛缩酶A 和β-烯醇酶定性为鱼类过敏原，其中醛缩酶A的IgE 结合反应率占50.0%，β-烯醇酶则高达62.9%，说明这两种酶具有较高的致敏性。Kuehn等[35]发现醛缩酶和β-烯醇化酶对热处理敏感，但并未指出耐受温度。相对于耐高温的小清蛋白，推测其对食品加工的抵抗力较弱。

2.4 卵黄蛋白原和鱼精蛋白

卵黄蛋白原（Vitellogenin，Vg）是大多数卵生动物卵黄蛋白的前体，在白鲸鱼子酱和鲑鱼卵中检测到卵黄蛋白原为鱼过敏原[36-37]。Norberg[38]报道了鱼类卵黄蛋白原在纯化过程中易发生降解，如室温下纯化的庸鲽卵黄蛋白原极易降解。

鱼精蛋白是一种强碱性蛋白，存在于雄性鲑鱼或其它鱼类的新鲜成熟精子中，分子质量约为8×103u[38]。Liu 等[39]从大黄鱼鱼体中分离纯化了鱼精蛋白，理化特性表明它是一种糖蛋白，在酸碱条件下高度稳定，高温下不稳定。

3 过敏原的消减技术

3.1 超高压技术

超高压技术（Ultra-hi gh pressure，UHP）是一种非热加工技术，在国内外食品加工领域中的应用发展迅猛。杨巨鹏等[40]研究了超高压处理对大黄鱼肌动球蛋白特性的影响，结果表明在400 MPa 下表面疏水性随之增大，活性巯基含量增加，蛋白质结构发生改变从而使致敏性发生变化。董晓颖等[41]利用100～500 MPa 间不同压强处理虾过敏蛋白，发现400 MPa 时抑制率降至最低（10%），且致敏性下降最为显著，可能是过敏原表位被掩盖或破坏，从而使其致敏性降低。继续增至500 MPa 时，抑制率反而增加至50%，可能是蛋白质的结构进一步发生变化，被掩盖的抗原表位又暴露出来，使过敏蛋白的致敏性增加，说明超高压作用会致使蛋白结构聚集或断裂，进而可能升高或降低过敏原蛋白致敏性。胡志和等[42]利用超高压条件（400 MPa，40 min，10，20，30，37 ℃） 处理凡纳滨对虾原肌球蛋白，结果表明，在10 ℃时其致敏性最低，与未处理蛋白相比，致敏性消减率为52.6%。

表2 水产品中鱼类主要过敏原Table 2 Main fish allergens in aquatic products

3.2 酶解技术

由于过敏原绝大部分是蛋白质，通过酶解工艺可将过敏原蛋白质中一部分大分子蛋白质降解为小分子活性肽和游离氨基酸，破坏原有蛋白质的分子结构[43-44]。酶水解过敏原蛋白质受到酶的种类、酶解模式和酶解程度等因素的影响。

Kuniyoshi 等[45]选用胰蛋白酶，α-胰凝乳蛋白酶等处理龙虾原肌球蛋白，可使其部分或完全丧失致敏性。Mejrhit 等[46]利用胃蛋白酶（30 μg/mL，37 ℃，pH 2）处理虹鳟鱼小清蛋白，结果发现处理后IgE 结合活性减少22.9%。Hale 等[47]研究发现胰蛋白酶、木瓜蛋白酶和胃蛋白酶对鱼蛋白水解具有较好的效果。刘光明等[48]研究蛋白酶水解海蟹下脚料（4 000 U/g，60 ℃，3 h）时发现，水解液中的原肌球蛋白被彻底分解，无过敏原性。

3.3 辐照技术

辐照处理可以使蛋白质发生化学连锁反应，引起蛋白质高级结构变化，从而改变蛋白质的功能特性[49]。廖涛等[50]利用0～45 kGy 辐照处理中华绒螯蟹中过敏原粗提液，结果表明当辐照剂量为9 kGy 时，过敏原蛋白免疫原性显著降低；20 kGy时，过敏原蛋白已经被完全降解，免疫原性丧失。Byun 等[51]用γ 射线处理虾过敏原的结果显示，当辐照剂量超过7 kGy 时，虾中的过敏原表位发生IgE 结合的概率均低于50%，且随着辐照剂量的增加，肌浆蛋白和肌原纤维蛋白的主要过敏原进行IgE 结合的能力下降。张立敏[52]研究利用0～13 kGy 辐照处理大菱鲆，结果显示当辐照剂量为5 kGy 时，免疫原性降低了63.3%；10 kGy 时免疫原性降低了95.9%，这表明在安全剂量范围内的电子束辐照处理水产品能显著降低其中个别过敏原，若要达到完全降解的效果，则需要更高的剂量。若辐照剂量超过10 kGy 时，会大大降低食品本身的安全性。

3.4 美拉德反应

近年来，研究报道了利用美拉德反应加工食品以期降低食物中的过敏原。Zhang 等[53]利用虾过敏原蛋白与4 种糖类进行美拉德反应，检测发现低聚半乳糖、甘露寡糖、麦芽五糖，尤其是麦芽五糖对脱敏有很好的作用。刘妍妘等[54]研究发现大黄鱼鱼卵过敏原的美拉德反应产物中的IgE 结合活性减弱，抑制率仅有39%。Yang 等[55]研究了美拉德反应与加压处理（121 ℃，0.12 MPa）结合使用对蓝圆鲹小清蛋白的影响，结果表明组胺含量降低了73.55%。Zhao 等[56]研究了美拉德反应对银鱼重组的小清蛋白的结构和免疫学特性的影响，发现在60 ℃下与葡萄糖孵育72 h 后重组小清蛋白的IgG/IgE 结合特性减弱，且在致敏的RBL-2H3 细胞脱颗粒率由50%降低至20%，证实了重组小清蛋白免疫原性降低。

3.5 微生物作用

益生菌作为人体肠道生理菌群，对维持肠道的微生态平衡及调理肠道环境健康有着重要的作用。益生菌在过敏性疾病中的有益作用已有描述，Fu 等[57-58]和Jan 等[59]研究发现益生菌具有良好的抗过敏和抗炎作用，在预防和治疗过敏性疾病具有临床意义。然而，利用益生菌直接作用于水产品过敏原生产低敏或脱敏食品的研究寥寥无几，有关这方面的研究多应用于乳品等过敏原的消减。

β-乳球蛋白（BLG）是鲜奶中主要的过敏原，约占鲜奶蛋白质总量的7%～12%，容易引起消化不良且高度致敏。Pescuma 等[60]研究发现保加利亚亚种CRL 454 与BLG 孵育18 h 后BLG 降解率高达70%，进一步用胃蛋白酶和胰酶处理后发现该蛋白质已完全降解。Pescuma 等[61]又选用德氏乳杆菌保加利亚亚种CRL 656 水解主要BLG 表位（V41-K60、Y102-R124、L149-I162），结果表明该菌株有效降解了BLG 的3 个主要表位。Anggraini等[62]利用不同乳酸菌发酵不同奶类研究其致敏性变化，发现保加利亚乳杆菌是最适菌株，且不同乳酸菌对不同种类的致敏性蛋白效果不同。Rizello等[63]利用益生菌乳酸菌制剂VSL#3（VSL Pharmceuticals Gaithesburg，MD）进行水解小麦粉中致敏蛋白能力的研究，结果表明IgE 结合蛋白显著降解，通过胃蛋白酶和胰酶处理后，IgE 结合蛋白完全降解。

4 结语

我国一直以来都是水产品生产和消费大国，由水产品引发食物过敏的发病率呈现逐年增长趋势。水产品在流通过程中发生的一些化学变化可能会激发其潜在的致敏性，因此在动物性水产品加工过程中不容小觑。

目前用于消除动物性水产品过敏原的技术都存有一定的局限性。作为食品加工应用最为普遍的技术，热处理对不同过敏原的消减有不同效果，极端处理温度下会流失食品营养，改变风味。水产品加工业采用超高压技术的条件通常为400～600 MPa。根据上述研究，在保压300～400 MPa，一定时间和温度下处理水产品，不仅有助于杀灭微生物，增加肉质弹性、凝聚性、保鲜以及增强食品风味，还有助于降低水产品中过敏原的含量，在品质提升的基础上进一步提高食品安全性。然而，超高压设备工作容器小、经济成本很高，无法满足批量式生产需求，难以形成工业化生产规模。酶在水解时会释放苦味肽，影响食品风味。酶解技术与益生菌发酵联用有助于改变蛋白质结构，具有潜在降低过敏原蛋白致敏性的应用价值。强辐照会产生剂量残留，超过一定剂量则会引发食品安全问题。美拉德反应受多种因素影响，条件不易控制，然而美拉德反应与物理加工技术联用可发挥出协同作用，与酶解技术联用可消除苦味肽释放的苦味，增强食品风味。益生菌一直是近几年的研究热点，在食品加工业中应用范围广。多数研究表明益生菌能够显著降低过敏原的致敏性，即使是已灭活的益生菌也能起作用，然而做到完全消除还有一定困难。因此，通过益生菌与其它技术联用可作为今后的一个研究方向。

综上所述，联合使用两种或两种以上的加工技术研究其消除方法和消减机制将成为该领域的重要研究方向。完善水产品脱敏技术应用，使联用技术发挥协同效应是降低动物性水产品过敏原，保证人类安全健康的关键。