乳源过敏及低致敏乳制品的研究

zgrpgy@

中国乳品工业

0引言

牛乳含有多种蛋白质，是优质的营养食品，但也是较易引起过敏的食物之一。婴儿及儿童的牛乳过敏发生率为2%～6％，成人的发生率则较小，为0.1%～0.5%。绝大多数的牛乳蛋白都具有潜在的致敏性，但目前普遍认为酪蛋白、β-乳球蛋白(β-LG)及α-乳白蛋白(α-

LA)是主要的过敏原，而牛血清白蛋白(BSA)、免疫球

蛋白(LGS)及乳铁蛋白(Lf)是次要过敏原[1]。

在婴幼儿配方奶粉的生产研究中，研究者最早引入了低致敏性的水解牛乳蛋白或者水解大豆蛋白来改善或者降低牛乳潜在的过敏危害。近年来，针对儿童市场推出的各种儿童牛奶逐步被消费者所接受，这无疑会增加儿童食用牛奶而导致过敏的潜在风险。加强对牛奶过敏原的了解，熟悉牛奶加工过程中过敏性蛋白的变化以及开发低致敏性的儿童牛奶是未来儿童乳品市场发展的重中之重，本文就此进行深入阐述。

1

牛乳中乳蛋白过敏原概述

1.1

主要牛乳蛋白过敏原

牛乳中酪蛋白、β-LG 、α-LA 是最主要的过敏原，

其中约82%的牛乳过敏病人都对β-LG 过敏。乳蛋白之所以成为过敏原是因为其具有过敏表位。乳蛋白的表位有2种：构象表位和线性表位。构象表位的活性依赖于构象，线性表位则是氨基酸序列的一级结构。不同构象特征和表位影响着乳蛋白过敏原的特征[2]。

1.1.1酪蛋白过敏原

酪蛋白是牛乳中的主要蛋白质，主要分为αs1-酪

蛋白、αs2-酪蛋白、β-酪蛋白和κ-酪蛋白。大部分对酪蛋白过敏的病人对这4种酪蛋白都过敏。酪蛋白与血清IgE 反应的强弱程度差异较大，且与乳中4种酪蛋白的比例相关。这4种酪蛋白都是磷酸化的蛋白，分子中那些大量磷酸化残基的酸性肽链对蛋白的致敏性及不同酪蛋白间的交叉反应起重要作用。酪蛋白分子通过疏水相互作用形成非刚性的“random coi ”三级结构，这种结构松散易变，易被蛋白酶破坏，因而被认为具有较弱的致敏性。但酪蛋白在牛乳中含量较高且有较多的线性表位，仍然是一种主要过敏原[3]。

1.1.2

β-LG 过敏原

β-LG 是牛乳乳清中的主要蛋白质，约占牛乳总蛋白的10%，研究发现不存在于母乳中。β-LG 是高度结构化的蛋白质，有7%～10%的α-螺旋，43%~51%的β-

折叠，耐酸和耐蛋白酶水解，胃蛋白酶不能将其水解，因此消化后人体内还存在着完整的β-LG ，可能会引起过敏反应[4]。

1.1.3

α-LA 过敏原

α-LA 属于溶菌酶家族的蛋白，含有123个氨基酸

收稿日期：2010-07-22

作者简介：胡长利（1980-），男，博士，研究方向为乳品科学与技术。通讯作者：陈历俊

乳源过敏及低致敏乳制品的研究

胡长利，陈历俊，宋小红，卢阳

（北京三元食品股份有限公司技术中心，北京100085）摘

要：对牛乳蛋白过敏原、牛乳蛋白的改性进行了阐述，并分析了加工过程对牛乳蛋白过敏原的影响，综述了当前国内外低致敏性乳

制品的研究开发现状。关键词：牛乳；蛋白过敏；改性中图分类号：TS252.1

文献标识码：B

文章编号：1001-2230（2011）03-0042-04

Milk allergy and the study of hypoallergenic dairy produt

HU Chang-li,CHEN Li-jun,SONG Xiao-hong,LU Yang

（Beijing Sanyuan Food Co.ltd.,Technigue Center,Beijing 100085,China ）

Abstract:Milk allergy is a kind of common food allergy,Milk protein allergy,milk protein modification were expounded in this paper.The effect of processing on milk protein allergy is analyzed and the current development of hypoallergenic dairy products is also reviewed.Key words:milk ；protein allergy ；

modification

Monographs专题论述

残基，4个二硫键。α-LA的氨基酸序列与人乳α-LA的氨基酸序列有高度的一致性，然而仍然是主要的乳蛋白过敏原，这说明三级结构对α-LA的过敏原性具有重要作用。α-LA有N型构象（天然构象）和A型构象（酸构象）；当pH＜5时，N型向A型转移，在乳的正常pH 值（6.6～6.8）时，呈N型构象[5]。

1.2牛乳蛋白过敏原的改性

目前，通过蛋白质改性技术，对牛乳蛋白质进行改性是研究热点。所谓蛋白质改性，就是用生化因素(如化学试、酶制剂等)或物理因素(如热、射线等)使其氨基酸残基和多肽链发生某种变化，引起蛋白质大分子空间结构和理化性质的改变，从而消除或者降低牛乳的过敏性，获得较好功能特性和营养特性蛋白质。

1.2.1热处理改性

热处理导致蛋白质之间共价或非共价的相互作用，生成聚合物。这种热诱导性聚合物在一定程度上将过敏蛋白原的抗原决定部位掩盖，降低了过敏性。通常55～70℃时蛋白质结构展开，三级结构破坏；70～80℃时S-S键断裂，分子内分子间发生新的相互作用；80～90℃时二硫键重排；90～100℃时β-LG通过S-S键与κ-酪蛋白键连接形成聚合物，然后形成凝胶，蛋白质表面特性改变，表面积增大。热处理后蛋白质结构变化的性质和程度取决于热处理的温度和时间，蛋白质的内在性质和物化条件(如pH)对其也有影响[6]。

1.2.2糖基化作用改性

将碳水化合物以共价键与蛋白质分子上的氨基(主要为Lys的ε-氨基)或羧基相结合的化学反应(包括美拉德反应)，称之为蛋白质的糖基化作用，这种方法也被广泛的用来降低乳蛋白的抗原性，提高乳蛋白质的功能特性。

聚乙烯乙二醇及其衍生物(PEGs)与蛋白质的糖基化反应在温和的条件下进行，PEGs易与蛋白质分子产生胶联，PEGs可中和乳蛋白表面电荷，结合了PEGs 的乳蛋白的抗原性明显降低，甚至完全消除。

羧甲基葡聚糖(CMD)是一种理想的抗原决定部位的屏蔽物。将CMD结合在β-LG上，形成的β-LG-CMD具有高热稳定性，无过敏性，能保持结合维生素E的活性。另外，以葡萄糖胺(GLCN)、壳聚戊糖(CPO)和壳聚糖(CHS)、海藻酸寡糖(ALGO)和磷酸寡糖(PO)为改良剂，结合成β-LG-GLCN、β-LG-CPO、β-LG-CHS、β-LG-ALGO和β-LG-PO。通过ELISA免疫试验发现，其抗原性和免疫原性都降低[6]。

1.2.3酶水解改性

蛋白酶催化乳蛋白具有表位的片段水解，可显著降低其抗原性，防止牛乳过敏。Kananen等用硫化氢对乳清蛋白处理使蛋白构象改变，然后用胃蛋白酶和胰蛋白酶处理，β-LG抗原性显著降低，并且在胰蛋白酶水解30min后β-LG的抗原性接近0[7]。

Wroblewsak选用了碱性蛋白酶(Alcalase)和木瓜蛋白酶(Papain)单独或组合，分别于水解开始时和水解100min后加入水解乳清蛋白，3种方式水解时间均为120min。结果发现：Alcalase和Papain二步水解降低乳清蛋白过敏性的效果最佳[8]。酶的选择是乳清蛋白酶法改性的关键，由于乳蛋白过敏原表位的广泛存在，从众多的蛋白酶中筛选合理的酶具有一定的盲目性。对酶的种类、酶解模式、酶解程度等因素的选择及其酶解过程中各产物对其致敏性与风味的影响机理，还需要进一步的研究。

1.2.4乳酸发酵改性

乳酸发酵改性的机制可能是乳酸菌产生I型及Ⅱ型干酪素，通过免疫调节机制防止过敏；另一种可能的机制是乳酸菌发酵产生水解乳蛋白的酶，进而水解乳蛋白。据报道，采用灭菌处理的牛乳经蛋白酶水解改性或糖基化改性后，再用乳酸菌发酵处理，改性效果更佳。

1.2.5脂肪酸改性

Akita等研究了脂肪酸结合β-LG的免疫原性，采用硬脂酸-β-LG的5种不同程度的结合物作为抗原：天然β-LG，0-β-LG，0.3-β-LG，4.0-β-LG以及13.1-β-LG(脂肪酸浓度为0.0，0.0，0.3，4.0，13.1mol/L赖氨酸)。通过ELISA免疫实验发现，低脂肪酸化β-LG的免疫原性降低，而高脂肪酸化的β-LG的免疫原性并无降低，反而升高。与天然β-LG和13.1含量的β-LG相比，0.3-β-LG具有更高的结合抗体的能力。这可能是由于改性β-LG比天然β-LG具有更多的非折叠结构．从而导致更多的抗原位点暴露[9]。

2生产加工对乳蛋白过敏性的影响

消除或降低牛乳蛋白质的过敏性生产出低过敏或无过敏的乳制品是乳品工业面临的挑战之一。乳品加工中的物理化学和生物的方法都会对乳制品的过敏原性产生影响。

2.1加热工艺对乳蛋白过敏性的影响

在加热过程中，蛋白结构发生重要的变化。这种变化的本质和程度依赖于温度和热处理的时间、蛋白的内部特征以及环境的物理化学条件(如pH值)。通常55～70℃时蛋白质结构展开．三级结构破坏；70～80℃时S-S键断裂，分子内和分子间发生新的相互作用；80～90℃时二硫键重排；90～100℃时蛋白质之间通过S-S键联接形成聚合物[2]。

β-LG在酸性pH值下抗变性，在碱性pH值下易变性。β-LG的热变性范围为50～90℃，其不可逆变性发生在pH值为7.0(70℃)。α-LA在64℃时空间构象发生改变．因其缺乏游离的半胱氨酸残基。故无法引起和传播变性反应。但是，当具有游离巯基的蛋白(β-LG、BSA)存在时，α-LA也可能发生部分的聚合。

酪蛋白对热非常稳定，能经受130℃(1h)，或者150℃(几秒钟)，而不凝结。相反，球状的乳清蛋白是热敏性的，其热稳定性因组分不同而不同，顺序是：LGS