大米过敏蛋白的进展

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FOOD SCIENCE AND TECHNOLOGY
2012年 第37卷 第5期
粮食与油脂
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稻谷是世界上公认的最重要的粮食作物之一，目前稻谷产量占世界粮食总产量的1/4。

中国是世界上最早种植水稻的国家，稻谷的栽培历史可以追溯到公元前3000年。

我国稻米资源丰富，大米不仅是中国居民的主食，同时也是重要的工业原料。

在中国，人们普遍认同“大米性味平，具有健脾养胃、益精强志、聪耳明目之功效”，而将大米誉为“五谷之首”。

大米富含淀粉，同时还含有蛋白质、脂肪、维生素以及多种矿物质，能为人体提供较为全面的营养[1]。

大米蛋白含有丰富的必需氨基酸，且其氨基酸组成模式与WTO/FAO推荐的模式接近，易于被人体消化吸收。

且大米蛋白生物价(BV)高达77，蛋白质利用率(PER)为1.36%~2.56%[2]，在各种粮食中居首位。

以前普遍认为大米蛋白具有低过敏性的特点，但随着近年来日本出现的大米过
收稿日期：2011-11-01 *通讯作者
作者简介：潘菁(1964—)，女，江苏扬州人，硕士，主要从事食品加工与安全方面的研究工作。

敏病例的报道，针对大米过敏蛋白的研究逐渐发展。

本文就大米过敏蛋白的性质、脱除方法等作一些介绍。

1 大米过敏的机制和临床表现
1979年Shibasaki首次提出，大米中的球蛋白具有较高的过敏性，易导致过敏性皮炎等反应，由此，人们开始关注大米过敏。

抗原进入机体后，会导致机体发生免疫应答，又称超敏反应。

与食物过敏相关的大多属于Ⅰ型超敏反应，Ariai T和Ikezawa Z [3-4]的研究表明，大米过敏由IgE介导，且主要是由大米中的部分过敏蛋白引起的，临床的表现主要是支气管哮喘和过敏性皮炎皮疹。

目前，大米过敏在欧美较罕见，根据现在的统计数据，主要发生在日本、泰国、印度尼西亚
潘 菁，汪何雅，钱 和(江南大学食品学院，无锡 214122)
摘要：近年来的研究表明，大米中存在着少量可导致过敏的蛋白。

介绍了大米过敏的机制和临床表现、大米过敏蛋白的生化和免疫学性质以及脱除大米过敏原的方法。

关键词：大米蛋白；大米过敏；脱敏方法
中图分类号： TS 201.2+1 文献标志码： A 文章编号：1005-9989(2012)05-0126-03
Advances of rice allergen proteins
PAN Jing, WANG He-ya, QIAN He
(School of Food Science and Technology, Jiangnan University, Wuxi 214122)
Abstract: In recent years, studies have shown that there is a small amount of rice protein can lead to allergies. This article describes the mechanism of rice allergy and clinical manifestations, the rice allergy protein biochemistry and immunology details, and method of removing of rice allergens.Key words: rice protein; rice allergy; methods of removing allergens
大米过敏蛋白的研究进展
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等亚洲国家，其中日本发现特应性皮炎患者大米过敏达到2.5%，且还有洗米水引起的接触性荨麻疹，变应性鼻炎和哮喘的报道[5]。

2 大米过敏蛋白
大米蛋白按照其性质可分为以下4种：清蛋白、球蛋白、谷蛋白、醇溶蛋白，其中清蛋白占6%，醇溶谷蛋白占3%，球蛋白占10%，谷蛋白占81%；清蛋白、球蛋白、谷蛋白均可溶解在酸性溶液或者碱性溶液中。

Mastsuda [6]检测了大米蛋白中各组分的抗原性，在大米盐溶液中分离出1种分子量约为16 ku的过敏蛋白，且该蛋白有较高的热稳定性，不易被蛋白酶水解。

随后的研究表明，分子量14~16 ku之间可分离出3种过敏蛋白，其分子量分别为14、15.5、16 ku，等电点分别为6.3、6.5、7.9，以上3种蛋白主要存在于清蛋白中[7]，这3种蛋白也是已知的大米中最主要的过敏原。

另有报道，通过生化和免疫学特征鉴定，大米过敏蛋白存在着3个分子量区间的过敏蛋白，分别为14~16 ku的清蛋白及alpha球蛋白，26、33 ku球蛋白[8]。

Michichiko [9]等采用体外试验精确测定了产生作用于人体的特异性单克隆抗体的抗原，得到16 k u 大米过敏蛋白分子上3个抗原决定簇，结果见图1，分别为45QVWQDCCRQ54L，56AVDDGWCRCGA67L，91FPGCRRG98D，进一步表征出各个抗原决定簇的核心表位基因，为47WQDCC52R，60GWC63R。

跟据分子量为16 ku 的大米过敏蛋白是谷类的α-淀粉酶/胰蛋白酶抑制剂，预测出该过敏蛋白的结构见图2，其中五分之四的二硫键都位于抗原决定簇的核心，并且这些二硫键使得大米过敏原的抗原决定簇核心维持稳定的构象。

另有报道，在16 ku的过敏蛋白残基中，有5个分子间二硫键(即34Cys-94Cys，26Cys-50Cys，51Cys-110Cys，12Cys-62Cys，64Cys-122Cys)，且只有在二硫键存在时，表现出变应原性[10]。

3 大米过敏蛋白的脱除方法3.1 酶法
将酶作用于大米蛋白，以破坏其抗原决定簇，从而达到脱除过敏原的目的。

采用此法生产的低过敏性大米，其外观黏性均优于未被处理的大米，能被消费者接受，但缺点是酶的使用量大，产品的成本较高。

另外，酶作用于大米蛋白时，生成了部分氨基酸和小肽，可以从一定程度上改善大米的口感，尤其对于陈化大米尤其明显[11]。

Michiko [12]等采用了6种酶作用于大米过敏蛋白，分别是链丝菌蛋白酶、木瓜蛋白酶、α胰凝乳蛋白酶、胰蛋白酶、胃蛋白酶和胰液素，结果见表1，链丝菌蛋白酶和木瓜蛋白酶的降解效果较好。

随后建立了1种使用链丝菌蛋白酶生产低过敏大米的方法，即大米在1 mol/L的二氧化碳，20 mg/kg的油酸甘油三酯的环境中逐级减压脱气，然后将链丝菌蛋白酶以1%的质量比加入在37 ℃下作用24 h，最后用水洗去可溶性的成分。

表1 6种酶降解大米过敏原的pH值以及过敏原水解程度
酶
反应的pH 值水解程度/%抗过敏原吸收测试/(PRU/mL)链丝菌蛋白酶994.3<0.34木瓜蛋白酶996.2 1.6α-胰凝乳蛋白酶
972.4 3.4胰蛋白酶
970.1 3.6胃蛋白酶 1.558.9 4.2胰液素953.5 4.8空白对照组
9
0.0
3.8
陈宝宏[13]等研究了木瓜蛋白酶分解大米过敏
原的条件，结果表明，温度37 ℃，pH值7.45，时间25 h，酶添加量132.93 mg/(5 g)，去除的过敏蛋白主要是大米胚乳外层的球蛋白。

3.2 基因工程育种
通过基因序列改变氨基酸的含量以及比例，
图2 16 Ku大米过敏蛋白抗原决定簇的假定结构片状结构
㘝⅔䚤₷
θ⶗䩚❳⟢㏿ £㳦 ㏿
⪻Ⅰ㏿
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图1 16 ku大米过敏原的抗原决定簇及大米过敏原的
假定结构
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降低其蛋白质过敏原含量，培育出更好的品种。

采用反义RNA的方法培育的转基因水稻其大米过敏蛋白的变应原性得到了降低。

Ryo [14]研制出的转基因大米，其过敏蛋白含量仅有普通大米的20%，但对于过敏患者，仍然不能确保其食用后无过敏反应。

Yuichi [15]
等采用稻米种子特有的激活因子产生反义RNA，此种方法生产的稻米品种可稳定传代3次以上。

3.3 物理化学方法
超高压处理方法属于物理方法，加工工艺相对简单，制备成本相对较低。

与传统食品加工方法相比，超高压处理具有压力瞬时性、高效、低能耗的特点，对食品的风味和营养价值的影响相对较小，且能杀灭微生物，便于保藏。

Kato T [16]等研究了超高压加工处理对大米过敏蛋白的影响，通过试验得到，100~500 MPa的压力下对应1 g大米中释放过敏蛋白的质量。

结果表明，压力在300~400 MPa时，大米中过敏蛋白的释放量达到最大值，由此可见400 MPa的高压处理可以消除大米中的过敏蛋白。

同时，将高压处理过的蛋白进行过敏患者血清的抗原抗体反应，其抗原量大大减少。

后来的研究表明，采用操作压力在400 MPa，升压速度、减压速度2 MPa/s以上，浸泡时间30 min以上，浸泡中性盐溶液的浓度在0.01 mol以上，1单位经超高压处理的大米对应0.5单位的中性盐溶液，可有选择性地提取去除大米中的清蛋白、球蛋白等过敏原，从而制备低过敏大米。

另外，也看到运用超声波处理降解大米过敏原的报道。

过敏蛋白中的二硫键存在时具有过敏性，因此，可以利用过敏蛋白和非过敏蛋白的溶解性差异，采用酸溶液或盐溶液浸泡大米，使大部分大米过敏蛋白溶解，达到将其除去的目的。

Nakawura [14]利用超声波处理浸泡过的大米，去除了90%的过敏蛋白，而其他蛋白质没有明显损失。

4 结语
我国存在着大量的大米消费群体，目前鲜有大米过敏方面的报道。

据笔者调查，我国也存在着对大米过敏的人群，但是关于我国大米过敏的统计学数据和具体原因尚不能明确。

今后，我国大米过敏情况和大米致敏蛋白还有待进一步研究。

参考文献：
[1]　中华人民共和国农业部.中国农业年鉴[M].北京:中国农
业出版社,2005
[2]　姚惠源.“十五”期间我国稻米及其副产品高效增值深
加工技术的突破[J].中国稻米,2008,(4):11-13
[3]　谷瑞金.变态反应科分册[M].北京:中国协和医科大学出
版社,2001:378-401
[4]　Isukasa Matsuda, Rieko Nomure. Immunochemical
Studies on rice allergenic protein[J]. Agric Biol Chem, 1991,55(2):509-513
[5]　Masayuki Nakase. Rice(Oryza Satica L)α-Amylase.
Inhibitors of 14~16Ku are potential Allergens and products of a Multigene Family[J]. Agric Food Chem,1996, 44(11):2624-2628
[6]　Hidehiko Izumi Minoru. Structural Characterization of
the 16-Ku allergen, RA17 in rice seeds[J]. Biotechnol Biochem,1999,63(12):2059-2063
[7]　Tsukasa Matsuda, Makoto Sugiyama. Purification and
properties of an allergenic protein in rice grain[J]. Agricultural and Biological.Chemistry.1988,52(6):1465-1470
[8]　Tsukasa Matsuda, Makoto Sugiyama. Immunochemical
studies on rice allergenic proteins[J]. Agricultural and .Biological.Chemistry,1991,55(2):509-513
[9]　Sun-Yup Shim, Yoshinori Katakura, et al. Epitope
analysis of human monoclonal antibody specific for rice allergenic protein generated by in vitro immunization [J]. Cytotechnology 2001,36:109-115
[10]　Izumi H, Sugiyama M, Matsuda T & Nakamura R.
Structural characterization of the 16 ku allergen, R17, in rice seed.Prediction of the secondary structure and identification of tntramolecular disulfide bridges, Biosci Biotechnol Biochemistry[J].1999,63:2059-2063
[11]　Eiko Arai, et al. Improved cooked flavor of old rice
grains by treating with protease[J].Biosci Biotech Biochem,1994,58(3):563-566
[12]　Michiko Watanbe, Junko Miyakawa, Zenro ikezawa,
et al. Production of hypoallergenic rice by enzymatic decomposition of constituent proteins[J]. Journal of food science,1990,55(3):781-783
[13]　陈宝宏,朱永义.木瓜蛋白酶分解大米过敏原的研究[J].
粮食与饲料工业,2004,(3):9-11
[14]　Ryo Nakamura, Msukasa Matuda. Biosci.biotech[J].
Biochem,1996,60(8):1215-1221
[15]　Yuichi Tada, Masayuki Nakase, Takahiro Adachi, et al.
Reduction of 14~16 ku allergenic proteins in transgenic rice plants by antisense gene[J]. FEBS Letters,1996, 391:341-345
[16]　Takto, Emiko Katayama, et al. Release of allergenic
proteins from rice grains induced by high hydrostatic pressure[J]. Journal of.Agricultural and.Food Chemistry, 2000,(48):3124-3129。