通过植物乳杆菌JY067的发酵降低αs1-酪蛋白的致敏性

《Food Quality and Preference》：Reducing the allergenicity of αs1-casein by Lactiplantibacillus plantarum JY067 fermentation

降低αs1-casein致敏性的乳酸植物乳杆菌JY067菌株及其机制研究。通过分子结构、理化性质和肽组学分析，发现发酵27小时后抗原抑制率达72.27%，蛋白质水解度提高2.29倍，表面疏水性降低21.27%，仅残留3个过敏原肽段。

　　αs1-酪蛋白是牛奶过敏的主要致敏原之一，因其在牛奶中的高含量以及在母乳中不存在，对婴幼儿群体构成了显著的健康风险。因此，如何有效降低αs1-酪蛋白的致敏性，成为乳制品行业亟需解决的重要课题。本研究通过筛选并鉴定出一种乳酸菌——植物乳杆菌（*Lactiplantibacillus plantarum*）JY067，发现其在发酵过程中能够显著降低αs1-酪蛋白的致敏性，抗原抑制率达到72.27%。这一成果不仅为乳制品行业提供了新的解决方案，也为开发低致敏性的发酵乳制品奠定了理论基础和技术支持。

在现代食品工业中，过敏问题日益受到关注，尤其是婴幼儿对牛奶蛋白过敏的现象。牛奶蛋白主要包括酪蛋白和乳清蛋白，其中酪蛋白占总蛋白含量的约80%。而αs1-酪蛋白是酪蛋白中含量最高的一种，其分子量约为23.6千道尔顿，但在电泳过程中由于其水合粒子体积较大，迁移速度较慢，因此在凝胶电泳图谱中通常显示为约30千道尔顿的条带。这一特性使得αs1-酪蛋白成为牛奶过敏反应中最为常见的致敏成分之一。临床研究表明，约有65%的牛奶过敏患者会对αs1-酪蛋白产生反应，这表明其在引发过敏症状中的重要作用。

为了应对这一挑战，目前乳制品行业主要采用物理和生化处理方法来降低食品致敏性。物理方法如高温处理、超声波处理、高压处理和辐照处理，虽然能够在一定程度上改变致敏蛋白的结构，但这些方法往往伴随着对食品营养成分和生物活性物质的破坏，可能影响产品的营养价值和功能性。相比之下，生化处理方法，如酶解、糖基化和发酵，通过分解致敏表位来减少致敏性，同时能够保留蛋白质的原有功能。其中，发酵技术因其温和的处理条件，不仅有助于降低致敏性，还能够提升乳制品的风味和感官特性，成为当前研究的热点。

在发酵技术的应用中，乳酸菌的蛋白酶系统起到了关键作用。这些细菌能够分泌多种蛋白酶和肽酶，将复杂的蛋白质分解为小肽和氨基酸，从而降低其致敏性。许多研究已经表明，某些乳酸菌菌株对牛奶蛋白的致敏性具有显著的降低效果。例如，有研究表明，植物乳杆菌AHQ-A4和保加利亚乳杆菌BD0390能够有效降解牛奶中的β-乳球蛋白，从而减少其致敏性。此外，新疆传统乳制品中分离出的植物乳杆菌XJ-003，也显示出良好的蛋白水解活性，能够在发酵过程中显著降低酪蛋白的致敏性。然而，尽管已有大量研究关注β-乳球蛋白和酪蛋白的致敏性，对于αs1-酪蛋白的研究仍相对较少，且对其脱敏机制的深入探讨尚不充分。

因此，本研究旨在探索αs1-酪蛋白的脱敏机制，并评估植物乳杆菌JY067在降低其致敏性方面的潜力。首先，我们采用琼脂扩散法筛选了92种乳酸菌菌株的蛋白水解能力，从中选出对αs1-酪蛋白致敏性具有显著抑制作用的菌株。随后，我们通过抗原抑制率评估这些菌株的脱敏效果，并对具有高脱敏能力的菌株进行安全性检测。结果表明，植物乳杆菌JY067在发酵过程中能够有效降低αs1-酪蛋白的致敏性，其作用机制涉及多个层面，包括蛋白质结构的变化、理化性质的改变以及致敏表位的分解。

在结构层面，随着发酵时间的延长，αs1-酪蛋白的高级结构和微观结构逐渐展开，从有序状态转变为无序状态。这种结构的改变有助于破坏蛋白质的三维构象，使其更易于被消化酶降解，从而降低其致敏性。此外，发酵过程中αs1-酪蛋白的理化性质也发生了显著变化。例如，其水解程度和DPPH自由基清除率均显著提高，分别达到对照组（未发酵的αs1-酪蛋白在0小时）的2.29倍和1.52倍。同时，αs1-酪蛋白中游离氨基酸的种类和含量也明显增加，这表明发酵过程促进了蛋白质的降解，释放出更多的氨基酸。然而，值得注意的是，发酵过程中αs1-酪蛋白的疏水性和游离巯基含量则有所下降，分别减少了21.27%和23.69%。疏水性降低可能有助于减少蛋白质与免疫系统之间的相互作用，而游离巯基的减少则可能与蛋白质结构的改变有关。

在致敏性方面，发酵后的αs1-酪蛋白表现出显著的抗原抑制效果。具体表现为IgE和IgG的结合能力明显下降，这说明αs1-酪蛋白的致敏性得到了有效降低。通过肽组学分析，我们进一步揭示了αs1-酪蛋白在发酵过程中的降解情况。结果显示，在27小时的发酵后，αs1-酪蛋白被分解为50种肽片段，其中12种可能具有致敏性。然而，经过发酵处理后，仅有3种致敏肽被检测到，表明发酵过程能够有效去除或修饰这些致敏表位。这一发现不仅验证了植物乳杆菌JY067在降低αs1-酪蛋白致敏性方面的有效性，也为理解其脱敏机制提供了新的视角。

除了致敏性降低，发酵还对αs1-酪蛋白的其他功能特性产生了影响。例如，发酵后αs1-酪蛋白的溶解性、乳化性和起泡性均有所改善。这表明，除了降低致敏性外，发酵还能够提升乳制品的营养和功能性。在实际应用中，这一特性对于开发具有更高营养价值和更好感官特性的低致敏乳制品具有重要意义。

本研究的另一个重要发现是，植物乳杆菌JY067在发酵过程中不仅能够有效降低αs1-酪蛋白的致敏性，还能够保持其安全性和功能性。通过安全性评估，我们确认了该菌株在发酵过程中的稳定性以及其代谢产物的无害性。这表明，植物乳杆菌JY067是一种具有广泛应用前景的发酵菌株，能够在不破坏蛋白质原有功能的前提下，显著降低其致敏性。

综上所述，本研究通过系统的结构、理化性质和肽组学分析，揭示了植物乳杆菌JY067在降低αs1-酪蛋白致敏性方面的多重作用机制。发酵过程不仅改变了αs1-酪蛋白的结构，使其更易于被消化，还通过水解作用去除了部分致敏肽，从而显著降低了其致敏性。此外，发酵还改善了αs1-酪蛋白的溶解性和功能性，使其在乳制品中的应用更具可行性。这一研究成果不仅为乳制品行业提供了新的思路，也为婴幼儿乳制品的开发和改良提供了科学依据和技术支持。

在实际应用中，植物乳杆菌JY067的发酵工艺可以作为降低牛奶致敏性的有效手段。通过优化发酵条件，如温度、时间、pH值等，可以进一步提高其脱敏效率，同时确保乳制品的品质和安全性。此外，该菌株的使用还可以与其他技术相结合，如酶解或糖基化，以实现更全面的致敏性降低。未来的研究可以进一步探索该菌株在不同乳制品中的应用效果，以及其在不同人群中的脱敏作用，从而为个性化营养和功能性食品的开发提供更多可能性。

本研究的成果不仅在学术上具有重要意义，也在实际生产中展现出巨大的应用潜力。随着消费者对食品安全和健康需求的不断提高，开发低致敏性的乳制品已成为行业发展的必然趋势。植物乳杆菌JY067的发现和应用，为这一趋势提供了有力的技术支撑。同时，该菌株的使用还可以促进乳制品产业的可持续发展，减少对化学添加剂的依赖，提高产品的天然性和安全性。

此外，本研究还强调了发酵技术在食品加工中的独特优势。与传统的物理和化学处理方法相比，发酵技术能够通过微生物的代谢活动，实现对蛋白质的温和处理，既保留了其原有的营养成分和生物活性，又有效降低了其致敏性。这种“双赢”的效果，使得发酵技术成为食品加工领域中一个极具前景的方向。未来，随着对乳酸菌蛋白酶系统的深入研究，可以进一步优化发酵工艺，提高脱敏效率，同时开发出更多具有功能性、安全性和营养价值的乳制品。

总的来说，本研究为降低牛奶中αs1-酪蛋白的致敏性提供了一种高效、安全且可持续的方法。通过植物乳杆菌JY067的发酵作用，不仅能够显著改善乳制品的过敏特性，还能够提升其整体品质和功能性。这一成果对于推动乳制品行业的技术创新和产品升级具有重要的现实意义，同时也为食品过敏的预防和管理提供了新的科学依据。未来，随着更多研究的深入，植物乳杆菌JY067有望成为乳制品行业中降低致敏性的重要工具，为消费者的健康和安全保驾护航。