姜小燕,高美須*,王夢(mèng)莉,支玉香
(1.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院 農(nóng)產(chǎn)品加工研究所,北京 100081;2.北京市協(xié)和醫(yī)院,北京 100193)
食物過(guò)敏是人們攝入某種食物后產(chǎn)生的一種不良反應(yīng),其臨床癥狀主要有口腔過(guò)敏綜合癥、蕁麻疹、腸道疾病、哮喘及過(guò)敏性鼻炎,嚴(yán)重時(shí)可導(dǎo)致過(guò)敏性休克甚至死亡。近年來(lái),食物過(guò)敏己成為全球性不可回避的食品安全問(wèn)題之一[1]。聯(lián)合國(guó)糧食及農(nóng)業(yè)組織(food and agriculture organization of the united nations,F(xiàn)AO)認(rèn)定,牛奶、花生、堅(jiān)果、蛋類、大豆、小麥、魚蝦和水生貝殼類是常見的引起食物過(guò)敏反應(yīng)的八大類食物,在過(guò)敏反應(yīng)中,有90%以上是由這八類食物所引起[2-3]。我國(guó)的過(guò)敏問(wèn)題也越來(lái)越受到重視,為此,正在修訂的GB7718《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)預(yù)包裝食品標(biāo)簽通則》(征求意見稿)中要求將原標(biāo)準(zhǔn)鼓勵(lì)標(biāo)注過(guò)敏食物改為強(qiáng)制標(biāo)準(zhǔn),嚴(yán)格的過(guò)敏食品標(biāo)簽管理將為過(guò)敏病人的生活提供方便。
醬油味道鮮美,口感醇厚,是中國(guó)餐桌上必不可少的調(diào)味料。釀造醬油是以大豆、小麥或麩皮為原料,經(jīng)微生物天然發(fā)酵而成的[4],醬油的釀造方式主要有高鹽稀態(tài)和低鹽固態(tài)兩種方式,這兩種工藝在發(fā)酵溫度、鹽水濃度及發(fā)酵時(shí)間等方面存在區(qū)別。醬油在釀造過(guò)程中大分子蛋白被降解成小分子的氨基酸和多肽,并以氨基酸態(tài)氮的含量作為醬油的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)之一。作為醬油生產(chǎn)原料的大豆和小麥均被聯(lián)合國(guó)糧食及農(nóng)業(yè)組織(FAO)認(rèn)定為過(guò)敏食物,根據(jù)國(guó)際免疫學(xué)會(huì)聯(lián)合會(huì)過(guò)敏原命名分會(huì)官方網(wǎng)站,截至2012年9月24日已批準(zhǔn)7類大豆過(guò)敏原,分別是Gly m 1(疏水蛋白)、Gly m 2(防御蛋白)、Gly m 3(細(xì)胞溶質(zhì)蛋白)、Gly m 4(病程相關(guān)蛋白)、Glym5(7S球蛋白)、Glym 6(11S球蛋白)、Glym 7(種子生物素化蛋白)。截至2015年2月12日已批準(zhǔn)9類食源性小麥過(guò)敏原,分別是Tri a 12(抑制蛋白)、Tri a 14(非特異性脂轉(zhuǎn)移蛋白1)、Tri a 18(同工麥胚凝集素1)、Tri a 19(ω5-麥醇溶蛋白)、Tri a 20(γ-麥醇溶蛋白)、Tri a 25(硫氧還蛋白)、Tri a 26(高分子量麥谷蛋白)、Tri a 36(低分子質(zhì)量麥谷蛋白GluB3-23)、Tri a 37(α-嘌呤硫素)[5]。
在醬油的釀造過(guò)程中,原料大豆、小麥經(jīng)過(guò)蒸煮、制曲、長(zhǎng)時(shí)間的發(fā)酵、加熱滅菌以及過(guò)濾處理,原料中蛋白質(zhì)的降解發(fā)生在整個(gè)醬油的制備過(guò)程中。雖然經(jīng)過(guò)發(fā)酵降解,但國(guó)內(nèi)外仍然有不少醬油過(guò)敏的報(bào)道,且過(guò)敏人群以嬰幼兒為主。目前關(guān)于醬油中過(guò)敏原的檢測(cè)報(bào)道較少。KOBAYASHI M等[6]報(bào)道在日本生產(chǎn)的10個(gè)商業(yè)醬油樣品中未檢測(cè)到小麥過(guò)敏原。KOBAYASHI M等[7]用病人血清未檢測(cè)到日本醬油中的小麥過(guò)敏原,在生醬油中檢測(cè)到大豆過(guò)敏原,但經(jīng)過(guò)熱處理和過(guò)濾過(guò)程的熟醬油中大豆過(guò)敏原已檢測(cè)不到。國(guó)內(nèi)目前邵碧英等[8]采用大豆和小麥過(guò)敏原檢測(cè)試劑盒對(duì)烤鰻醬油中過(guò)敏蛋白進(jìn)行了檢測(cè),絕大部分烤鰻醬油樣品中檢測(cè)不到大豆過(guò)敏原,檢測(cè)到的含量也很低;檢測(cè)到小麥過(guò)敏原含量很低或沒(méi)有。目前我國(guó)眾多種類和級(jí)別的醬油中過(guò)敏原情況尚不清楚,很有必要了解市售國(guó)產(chǎn)醬油的過(guò)敏原分布情況。
本研究選取了14種具有代表性的市售國(guó)產(chǎn)醬油產(chǎn)品進(jìn)行其過(guò)敏原的定性定量分析,為我國(guó)的醬油過(guò)敏性分析研究提供科學(xué)數(shù)據(jù),并為過(guò)敏病人選擇醬油提供參考。
14種不同釀造工藝不同等級(jí)的國(guó)產(chǎn)醬油(編號(hào)為1~14,其中1~2為低鹽固態(tài)三級(jí)醬油;3~5(三級(jí))、6~8(二級(jí))、9~11(一級(jí))、12~14(特級(jí))為高鹽稀態(tài)醬油):市售;乙醇、鹽酸、甲醇等(均為分析純):北京瀚城生物有限公司;磷酸鹽緩沖液(phosphate buffer saline,PBS)干粉2L(pH 7.2~7.4)裝、脫脂奶粉、含0.05%吐溫20的Tris-HCl緩沖鹽(Tris-HCl buffer saline with 0.05%Tween 20,TBST)洗滌液、Tris-HCl(Tris-HCl buffered saline,TBS)緩沖液(pH7.2~7.4)、蛋白Marker、30%凝膠儲(chǔ)液、Bradford蛋白測(cè)定試劑盒、3,3',5,5'-四甲基聯(lián)苯胺(3,3',5,5'-tetramethylbenzidine,TMB)雙組分顯色液、酶聯(lián)免疫吸附測(cè)定(enzyme-linked immunosorbent assay,ELISA)終止液、二氨基聯(lián)苯胺(diaminobenzidine,DAB)顯色試劑盒、酶標(biāo)二抗辣根過(guò)氧化物酶(horseradish peroxidase,HRP)、兔血清免疫球蛋白G(immunoglobulin G,IgG)(效價(jià)1∶10 000)、HRP-人血清免疫球蛋白E(IgE)(效價(jià)1∶1 000):北京索萊寶技術(shù)有限公司;96孔酶標(biāo)板:美國(guó)Corning公司;抗大豆兔多克隆抗體:農(nóng)業(yè)農(nóng)村部農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全收貯運(yùn)管控重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室自制;抗小麥兔多克隆抗體:中國(guó)海洋大學(xué)食品安全實(shí)驗(yàn)室李振興教授提供;大豆、小麥過(guò)敏病人血清:北京協(xié)和醫(yī)院提供的大豆或小麥過(guò)敏原檢測(cè)為陽(yáng)性結(jié)果的血清。
TGL-16A高速冷凍離心機(jī):長(zhǎng)沙平凡儀器廠;WD-9405B型水平搖床、DYCN-24D型垂直電泳槽、DYCZ-40D轉(zhuǎn)印芯:北京六一儀器廠;I-mark 型酶標(biāo)儀、1575型洗板機(jī):美國(guó)BIO-RAD公司。
1.3.1 Tris-tricine-十二烷基硫酸鈉聚丙烯酰胺凝膠電泳
按照LAEMMLI BUK等[9]的方法,采用不連續(xù)垂直凝膠電泳,凝膠厚度1 mm,選用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為16.5%分離膠,10%夾層膠,4%濃縮膠,將提取液稀釋至1 mg/mL,用2×Tricine緩沖液稀釋樣品,上樣量為10 μL,Marker上樣量為5 μL。設(shè)定電泳條件為60 V預(yù)電泳10 min,再將樣品加入點(diǎn)樣孔后60 V電泳30 min,150 V電泳至溴酚藍(lán)到達(dá)膠底部后停止電泳(約1.5 h),進(jìn)行剝膠、考馬斯亮藍(lán)R250染色、脫色后拍照。
1.3.2 醬油中蛋白的免疫印跡分析
蛋白樣品進(jìn)行Tricine-十二烷基硫酸鈉-聚丙烯酰胺凝膠電泳(sodium dodecyl sulfate polyacrylamide gel electrophoresis,SDS-PAGE)電泳分離后,夾心法轉(zhuǎn)膜,恒流90 mA電轉(zhuǎn)移120 min,轉(zhuǎn)移完成后取出硝酸纖維素(nitrocellulose filter membrane,NC)膜。已轉(zhuǎn)印的NC膜用封閉液(含5%的脫脂奶粉的TBST溶液)于室溫條件下封閉2 h,取出后用TBST洗滌液洗滌5次,每次5~10 min。加入用封閉液1∶1 000稀釋的兔抗大豆蛋白多克隆抗體,室溫孵育1.5 h,用TBST洗滌5次,每次5~10 min。加入1∶5 000稀釋的HRP標(biāo)記羊抗兔室溫孵育1.5 h后,用TBST洗膜5次,每次5~10 min,后用TBS洗滌兩次,每次5 min。二氨基聯(lián)苯胺(DAB)避光顯色1 min,以蒸餾水洗滌3次,每次5 min以終止反應(yīng)。顯色之后,及時(shí)拍照。
用小麥兔多克隆抗體實(shí)驗(yàn)時(shí),抗體1∶800稀釋,其余步驟同上。
1.3.3 醬油中蛋白的免疫原性與過(guò)敏原性的測(cè)定
采用間接競(jìng)爭(zhēng)酶聯(lián)免疫吸附(間接競(jìng)爭(zhēng)ELISA)法測(cè)定醬油樣品中大豆、小麥蛋白的免疫原性,測(cè)定參照王夢(mèng)莉[10]的方法??乖詼y(cè)定中,大豆、小麥蛋白抗原的包被質(zhì)量濃度為1.0 μg/mL,2種抗原對(duì)應(yīng)的兔抗血清稀釋比例分別為1∶10 000和1∶8 000。在過(guò)敏原性的測(cè)定中,大豆蛋白、小麥蛋白抗原的包被質(zhì)量濃度為1.0 μg/mL,2種抗原對(duì)應(yīng)的兔抗人血清稀釋比例分別為1∶2 000和1∶800。樣品的抗原性及過(guò)敏原性方面根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算得出的抗原等價(jià)質(zhì)量濃度(μg/mL)來(lái)表示。
1.3.4 數(shù)據(jù)處理
間接競(jìng)爭(zhēng)ELISA分析每個(gè)處理重復(fù)3次,數(shù)據(jù)分析采用Excel 2016統(tǒng)計(jì)分析軟件進(jìn)行分析。
由于醬油中的大分子蛋白經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間發(fā)酵后被降解為分子質(zhì)量較小的蛋白,采用普通的SDS-PAGE難以將其分開,故本研究采用小分子蛋白電泳(Tricine-SDS-PAGE)[11]。結(jié)果表明,市售的14種國(guó)產(chǎn)醬油進(jìn)行蛋白電泳分析,染色后,所有醬油樣品在凝膠上均沒(méi)有大豆、小麥蛋白條帶出現(xiàn)。分析原因可能是在醬油的整個(gè)釀造過(guò)程中,原料大豆、小麥經(jīng)過(guò)蒸煮、制曲、長(zhǎng)時(shí)間的發(fā)酵、加熱滅菌以及過(guò)濾處理,原料中的蛋白質(zhì)逐步降解,原料中的大豆、小麥蛋白經(jīng)過(guò)這一系列的降解過(guò)程,殘留在醬油成品里的過(guò)敏原已經(jīng)極其微量,在電泳的檢測(cè)限以下,最終導(dǎo)致在凝膠電泳圖上沒(méi)有蛋白條帶出現(xiàn)。
用大豆、小麥蛋白的兔血清、對(duì)大豆、小麥過(guò)敏的病人血清的免疫印跡結(jié)果分析國(guó)產(chǎn)市售醬油中的大豆、小麥過(guò)敏原情況,結(jié)果見圖1。由圖1可知,只有大豆過(guò)敏蛋白兔血清分析14種市售國(guó)產(chǎn)醬油免疫印跡結(jié)果出現(xiàn)過(guò)敏蛋白條帶,其他3種血清的免疫印跡結(jié)果均無(wú)過(guò)敏蛋白條帶出現(xiàn)。
圖1 國(guó)產(chǎn)市售醬油樣品大豆兔血清免疫印跡分析結(jié)果Fig.1 Western blotting analysis results of bean rabbit serum of domestic commercial soy sauce samples
大豆球蛋白和β-伴大豆球蛋白是大豆蛋白中兩種最主要的過(guò)敏蛋白,分別占大豆總球蛋白的40%和30%,能引起較嚴(yán)重的過(guò)敏癥狀。其中,β-伴大豆球蛋白是由3種亞基組成,包括α'亞基(~71 kDa)、α亞基(~67 kDa)和β亞基(~50 kDa);大豆球蛋白是一種六聚體,由5五種亞基組成:G1、G2、G3、G4和G5,每個(gè)亞基由堿性A多肽鏈(35 kDa)和酸性B多肽鏈(20 kDa)通過(guò)二硫鍵進(jìn)行連接[12-13]。雖然電泳圖沒(méi)有呈現(xiàn)條帶,但用大豆兔血清對(duì)14種市面上在售的醬油成品進(jìn)行靈敏度更高的免疫印跡分析時(shí),發(fā)現(xiàn)醬油中殘留的大豆過(guò)敏原是分子質(zhì)量為50 kDa的β-伴大豆球蛋白的β亞基,和分子質(zhì)量約20 kDa的大豆球蛋白的堿性亞基中的一種或兩種。其中,兩種亞基都含有的是低鹽固態(tài)三級(jí)醬油(1號(hào)和2號(hào)泳道);沒(méi)有過(guò)敏蛋白亞基條帶是部分高鹽稀態(tài)三級(jí)醬油以及部分高鹽稀態(tài)特級(jí)醬油(3號(hào)、6號(hào)和13號(hào)泳道);其余幾種醬油只有大豆球蛋白的堿性亞基的免疫印跡條帶。
醬油經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的發(fā)酵,其中的大豆過(guò)敏蛋白被降解成小分子的肽段和氨基酸,導(dǎo)致抗原表位被破壞而使其免疫原性和過(guò)敏原性變得較低。一般來(lái)說(shuō)用大豆全蛋白制備的兔血清的結(jié)果表明樣品中的蛋白免疫原性,病人血清的結(jié)果表明樣品中蛋白的過(guò)敏原性。間接競(jìng)爭(zhēng)ELISA方法檢測(cè)14種國(guó)產(chǎn)醬油中大豆過(guò)敏原的濃度結(jié)果見表1。由表1可知,在兔血清檢測(cè)免疫原性方面,低鹽固態(tài)的兩種醬油中大豆過(guò)敏原含量均遠(yuǎn)大于1 μg/mL,高鹽稀態(tài)醬油中僅有部分(三級(jí)、二級(jí)以及一級(jí)各1例)醬油(5號(hào)、8號(hào)和11號(hào)泳道)中大豆過(guò)敏原含量略大于1 μg/mL,其余醬油樣品中大豆過(guò)敏原含量均小于1 μg/mL。高鹽稀態(tài)醬油中大豆過(guò)敏原的含量總體上較低鹽固態(tài)醬油低,且高鹽稀態(tài)醬油中等級(jí)較高的醬油整體上也比等級(jí)較低的醬油所含的大豆過(guò)敏原少。
表1 市售國(guó)產(chǎn)醬油樣品中大豆過(guò)敏原含量ELISA測(cè)定結(jié)果Table 1 Determination results of soybeans allergens in domestic commercial soy sauce samples by ELISA
正常人的血清中Ig E含量極低,而在過(guò)敏患者體內(nèi)特異性Ig E的含量會(huì)很高。因此Ig E檢測(cè)成為目前公認(rèn)的檢測(cè)Ⅰ型速發(fā)型超敏反應(yīng)的最有效的方法之一[14]。試驗(yàn)通過(guò)大豆過(guò)敏患者血清制備血清池,測(cè)定醬油樣品與大豆過(guò)敏患者血清Ig E的特異性結(jié)合情況。由表1可知,在人血清測(cè)定的過(guò)敏原性方面,1號(hào)、6號(hào)、10號(hào)3種醬油大豆過(guò)敏原含量略高,均大于1 μg/mL,其余醬油產(chǎn)品中可檢測(cè)到大豆過(guò)敏原的含量極低甚至檢測(cè)不到。根據(jù)過(guò)敏原性測(cè)得的大豆過(guò)敏原含量與釀造方式和等級(jí)沒(méi)有太大的關(guān)系。
間接競(jìng)爭(zhēng)ELISA方法檢測(cè)14種國(guó)產(chǎn)醬油中小麥過(guò)敏原的濃度結(jié)果見表2。由表2可知,在兔血清測(cè)定的抗原性方面,不同釀造方式以及不同等級(jí)的醬油之間,檢測(cè)到的小麥過(guò)敏原的含量都很低,均遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于20 mg/kg。在人血清測(cè)定的過(guò)敏原性方面,所有醬油產(chǎn)品都未檢測(cè)到小麥過(guò)敏原。國(guó)際食品法典委員會(huì)(Codex Alimentarius Commission,CAC)對(duì)無(wú)麩質(zhì)食品規(guī)定其麩質(zhì)含量不能超過(guò)20 mg/kg。醬油中小麥過(guò)敏原的含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于20 mg/kg的標(biāo)準(zhǔn),因此醬油可以視為無(wú)麩質(zhì)食品。
表2 市售國(guó)產(chǎn)醬油樣品中小麥過(guò)敏原含量ELISA測(cè)定Table 2 Contents of wheat allergens in domestic commercial soy sauce samples analysis by ELISA
凝膠電泳、免疫印跡以及酶聯(lián)免疫是過(guò)敏原試驗(yàn)中三個(gè)常用方法。凝膠電泳法在過(guò)敏原檢測(cè)方面應(yīng)用較廣泛,常被用來(lái)定性或定量檢測(cè)過(guò)敏原蛋白,電泳法簡(jiǎn)單快速,對(duì)蛋白影響小,但靈敏度相對(duì)較低[15]。醬油原料中的大豆、小麥中的蛋白經(jīng)過(guò)層層降解,含量已經(jīng)極少,導(dǎo)致電泳無(wú)法檢測(cè)出。免疫印跡是一種將高分辨率的凝膠電泳與免疫化學(xué)分析技術(shù)相結(jié)合的雜交技術(shù),經(jīng)過(guò)PAGE分離后的蛋白,轉(zhuǎn)移并以非共價(jià)鍵的形式吸附到固相載體上,該法能保持電泳分離后得到的多肽其生物學(xué)活性不變,是現(xiàn)今過(guò)敏原鑒定的主要方法之一[16]。而且免疫印跡靈敏性要高于凝膠電泳,因此免疫印跡結(jié)果圖上有免疫印跡條帶出現(xiàn)。ELISA是一種用酶標(biāo)抗體進(jìn)行抗原-抗體反應(yīng),以酶作用底物后的顯色深淺來(lái)反應(yīng)待測(cè)樣品中抗原或抗體的含量,是目前食物過(guò)敏原檢測(cè)范圍最廣的檢測(cè)方法,具有特異性高、靈敏性強(qiáng)、快速方便、費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn),可以實(shí)現(xiàn)較精確的定量檢測(cè)[17]。原料大豆、小麥中的蛋白雖然降解得較為徹底,但食物過(guò)敏反應(yīng)并不是由蛋白本身引起的,而是蛋白上的某段抗原表位在起作用,表位通常由5~15個(gè)氨基酸殘基組成,雖然電泳已經(jīng)無(wú)法檢測(cè)出,但表位存在依然可以發(fā)生免疫反應(yīng)[18],因此用ELISA來(lái)半定量樣品中的過(guò)敏原含量。但由于樣本、試劑以及操作等因素造成蛋白成分的破壞,會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)假陽(yáng)性結(jié)果[19]。所以即使是同一釀造方式、同一等級(jí)的醬油可能存在個(gè)別樣品在定量結(jié)果上有所差別。
14種市售國(guó)產(chǎn)醬油中殘留的大豆過(guò)敏原是β-伴大豆球蛋白的β亞基和大豆球蛋白的堿性亞基中的一種或兩種。這兩種亞基屬于大豆過(guò)敏原中較難降解的過(guò)敏原亞基,王錦欣等[20]用胃蛋白酶和黑曲霉酸性蛋白酶處理β-伴大豆球蛋白,ELISA結(jié)果表明約有89.5%的β-伴大豆球蛋白被去除,處理后的β-亞基仍比較完整。LEE U W等[21]用胰凝乳蛋白酶和胃蛋白酶研究發(fā)現(xiàn),大豆11S球蛋白中的堿性亞基比酸性亞基較難水解。高鹽稀態(tài)醬油和低鹽固態(tài)醬油免疫條帶的結(jié)果存在差異,可能與釀造工藝以及所含的酶系不同有關(guān)。高鹽醬油發(fā)酵時(shí)間長(zhǎng),以耐鹽的酶為主,低鹽醬油發(fā)酵溫度高,生產(chǎn)周期短,以耐高溫的酶為主[22-23]。氨基酸含量作為醬油等級(jí)劃分的標(biāo)準(zhǔn)之一,其含量越高,醬油的等級(jí)越高。氨基酸態(tài)氮含量高也從表明原料中大分子的蛋白被酶解小分子的成氨基酸的程度高,這和本研究結(jié)果一致,等級(jí)越高的醬油過(guò)敏原含量相對(duì)越低。
小麥過(guò)敏原含量極低甚至檢測(cè)不到,這一點(diǎn)與KOBAYASHI M等[24]研究的結(jié)果相一致,通過(guò)免疫印跡,抑制ELISA和直接ELISA,在日本生產(chǎn)的十個(gè)商業(yè)醬油樣品中未檢測(cè)到小麥過(guò)敏原。而且小麥在醬油原料中比大豆用量少,醬油原料用的是小麥面粉相較大豆豆粕更易反應(yīng)降解,最終導(dǎo)致小麥過(guò)敏原檢測(cè)不到。
在14種市售國(guó)產(chǎn)醬油樣品中,大豆過(guò)敏原含量與醬油釀造工藝與醬油等級(jí)有關(guān),低鹽固態(tài)醬油中檢測(cè)到的大豆過(guò)敏原含量高于高鹽稀態(tài)醬油,醬油的等級(jí)越高,所含過(guò)敏原含量相對(duì)越低。檢測(cè)到大豆過(guò)敏原,為β-伴大豆球蛋白的β亞基和大豆球蛋白的堿性亞基中的一種或兩種。小麥過(guò)敏原含量極低或檢測(cè)不到,符合無(wú)麩質(zhì)食品的標(biāo)準(zhǔn)。建議對(duì)醬油中殘留的大豆過(guò)敏原采取進(jìn)一步酶解、加熱或過(guò)濾等方法生產(chǎn)完全脫敏的醬油。