超高静压协同酶法降低专用大豆分离蛋白致敏性的研究

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牛乳蛋白质过敏症和不同程度乳糖不耐症婴幼儿的患病率在我国分别约占1%~2%和30%。根据发达国家的经验,豆基婴幼儿配方粉适用于上述两类患儿,如果该婴幼儿的牛乳蛋白过敏是IgE介导的过敏,其对大豆蛋白过敏的几率高达53%~63%。大豆过敏症状主要表现为过敏性皮炎、胃肠道紊乱,严重者甚至危及生命。因此,开发低致敏性婴幼儿配方食品专用大豆分离蛋白,保护大豆过敏婴幼儿的消费安全,具有重要的现实意义;如何降低大豆分离蛋白致敏性,减轻其对婴幼儿的危害是迫切需要解决的科学问题。本论文通过国产大豆分离蛋白与国外婴幼儿配方食品专用大豆分离蛋白的比较,明确结构与功能方面的差异;通过国产大豆分离蛋白与我国大豆过敏患儿血清的一维电泳及双向电泳的免疫印迹,结合串联质谱解析,鉴定出引起我国婴幼儿大豆过敏的致敏原及其致敏概率;通过物理方法的筛选,明确了物理脱敏方法,然后根据超高静压对游离巯基、表面疏水性、Zeta电位、二级结构、亚基、高级结构的影响,探明其降低致敏性的机理;根据酶对水解度和致敏性的影响,筛选出合适的酶制剂及复配路线;研究复合酶法对致敏性的影响规律。根据超高静压对复合酶法降低致敏性反应速率和米氏常数、分子量分布及反相超高效液相色谱图的影响,探明其协同作用,为其在婴幼儿配方食品中的应用提供理论和试验依据。主要研究结果如下:(1)将国产大豆分离蛋白与国外婴幼儿配方食品专用大豆分离蛋白在SDS-PAGE、分子量分布、扫描电镜、过敏原含量、体外消化率、触变性等方面进行了比较,结果表明蛋白酶酶解是降低婴幼儿配方食品专用大豆分离蛋白致敏性,改善其营养价值和食用品质的有效途径。(2)将由中黄35和北豆10制备而成的国产大豆分离蛋白一维电泳(SDS-PAGE)与我国14例大豆过敏患儿血清的免疫印迹结果表明,各亚基致敏比例自高至低依次为:53~55kD亚基、20~24kD亚基及33~34kD亚基、18kD亚基、43kD亚基、28kD及69~72kD亚基、95~100kD、60~62kD亚基、40kD、83kD及130kD亚基、9kD亚基。二维电泳免疫印迹及串联质谱结果表明,引起我国婴幼儿大豆过敏的致敏原主要包括11S球蛋白G1的A1链、G2的A2链、G5的A3链;7S球蛋白α、α’和β亚基;11S突变体C88s晶体结构A链与11S突变体C12g的A链;大豆凝集素2,6-戊糖复合体A链。除大豆凝集素2,6-戊糖复合体A链属于外源凝集素L型超家族之外,其他的致敏原全部为Cupin超家族。11S突变体C12g的A链、11S突变体C88s晶体结构A链与大豆凝集素2,6-戊糖复合体的A链为新过敏原,11S球蛋白G1中的A1链、G1A1ab1b中的A1a链为已批准的过敏原Gly m6.0101,其余的过敏原均为已批准过敏原的新变体。(3)相对于微波、超声波、高压均质等物理方法,超高静压使大豆分离蛋白致敏性降低率最大。超高静压处理的压强、时间参数与致敏性降低率密切相关。在200~300MPa与5~15min之间,随着压强的增大和时间的延长,游离巯基的含量、表面疏水性、荧光光谱的峰值显著增加,而后显著下降(P<0.05)。超高静压处理使大豆分离蛋白最大发射波长蓝移。超高静压处理后,螺旋1和转角的含量显著增加,折叠1和无规则卷曲的含量显著下降(P<0.05),而螺旋2和折叠2的含量未发生显著变化。螺旋的平均长度显著增加(P<0.05),而每100个残基中螺旋的个数变化不显著。折叠的平均长度与每100个残基中折叠的个数均显著减少(P<0.05)。超高静压能够展开螺旋,压缩折叠。近紫外圆二色图谱表明超高静压处理后大豆分离蛋白三、四级结构的差异主要体现在酪氨酸与苯丙氨酸峰值的不同。第三章鉴定出的大豆分离蛋白过敏原与α螺旋、β折叠的二级结构密切相关。双向电泳图谱、免疫印迹图谱表明超高静压可降低专用大豆分离蛋白致敏性,其原因是蛋白空间构象发生了改变。响应面法优化超高静压的最佳工艺参数为:大豆分离蛋白浓度1%(w/v)、超高静压处理时间18min、压强369MPa;在最适参数下,致敏性降低率为49.33%。(4)不同酶由于其酶切位点不同,对大豆分离蛋白中的过敏原呈现出不同的作用机制。根据第三章鉴定出的引起我国婴幼儿大豆过敏的致敏原分布及结构,同时综合考虑其水解效率、成本、水解物的苦味等多方面因素确定了中性蛋白酶与风味蛋白酶按照1∶1的质量比复配,确定了同步酶解路线,复合酶法的最佳工艺参数为:初始底物浓度8%(w/v)、pH7.4,酶解温度46℃,时间2.5h,加酶量2.5%(g/100g蛋白质);在最适参数下,致敏性降低率为76.05%。(5)采用商用试剂盒和抗体滴度方法测定大豆分离蛋白致敏性,结果表明超高静压预处理均可显著提高复合酶法致敏性降低率,前者提高了19.33%,后者提高了17.24%。在优化的超高静压处理参数下,Km值相对单一酶及复合酶而言均显著下降;然而,Vmax值相对单一酶及复合酶而言均显著提高;超高静压预处理使得大豆分离蛋白酶解物中低分子量组分含量提高,而且增加了大豆分离蛋白酶解物中肽的含量,不影响其种类;表明超高静压对复合酶法水解大豆分离蛋白具有协同增效作用。超高静压协同复合酶法处理的国产大豆分离蛋白,其安全性和体外消化率较Solae产品提高了,但触变性与粘度有待进一步改善。
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