不同热处理对婴儿配方奶粉蛋白模型理化性质、胃肠消化及体外致敏性相关反应的影响

《International Dairy Journal》:Effects of different thermal treatments on physicochemical properties, gastrointestinal digestion, and in vitro allergenicity-related responses of an infant formula protein model

【字体: 大 中 小 】 时间:2026年10月05日 来源:International Dairy Journal 3.1

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   •热加工历史影响了消化及过敏原相关反应。•PM在消化后表现出最低的IgE结合反应数值。•UHTM表现出最高的β-HEX、组胺和IL-4数值。•五组中共同存在六种推测的过敏原相关肽段。•肽组学、IgE结合和KU812反应提供了互补性证据。引言牛奶蛋白过敏(CMPA)是婴幼儿和幼

  
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    热加工历史影响了消化及过敏原相关反应。
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    PM在消化后表现出最低的IgE结合反应数值。
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    UHTM表现出最高的β-HEX、组胺和IL-4数值。
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    五组中共同存在六种推测的过敏原相关肽段。
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    肽组学、IgE结合和KU812反应提供了互补性证据。

引言

牛奶蛋白过敏(CMPA)是婴幼儿和幼儿中最常见的食物过敏之一(Flom & Sicherer, 2019; Halken等, 2021; Vandenplas等, 2024)。在IgE介导的CMPA中,与牛奶蛋白表位结合的过敏原特异性IgE与高亲和力FcεRI受体结合,启动效应细胞活化。β-乳球蛋白(β-LG)、α-乳白蛋白(α-LA)和酪蛋白是主要的牛奶过敏原。其过敏原决定簇包括依赖于天然三维结构的构象表位以及在线性序列区域,这些区域在蛋白质展开或胃肠道蛋白水解后可能仍然可被识别(Villa等, 2018; F. Yang等, 2022)。因此,了解热处理如何影响这些蛋白质的消化命运和残余体外过敏原性是婴儿配方奶粉研究中尤为重要的一环。
婴儿配方奶粉的生产采用不同的温度-时间组合以确保微生物安全性和产品稳定性。这些处理方式不能仅根据峰值温度进行排序。巴氏杀菌和超巴氏杀菌采用中等温度和较短时间,而超高温处理则结合更高温度和仅几秒钟的停留时间。相比之下,罐内灭菌采用的峰值温度低于超高温处理(UHT),但保持时间明显更长。这些不同的热加工历史可引发不同程度的蛋白质展开、疏水基团暴露、巯基-二硫键交换、乳清蛋白-酪蛋白结合、聚集以及乳糖介导的糖基化(Bhat等, 2021; Li等, 2021; Van Lieshout等, 2020; Xiong等, 2023)。因此,不同的处理方式可能产生相对解离的蛋白质结构或更大的异质性聚集体,具体取决于温度与暴露时间之间的平衡(Mariana等, 2025; Yu等, 2021)。
热诱导的结构变化可通过竞争性机制进一步影响胃肠道消化。部分展开可能暴露此前不可及的胃蛋白酶或胰蛋白酶切割位点,促进蛋白水解;而紧密的聚集体、蛋白质复合物或糖基化结构可能屏蔽切割位点并延迟酶的作用(Chauvet等, 2023; Li等, 2021; F. Yang等, 2025)。粒径、表面电荷和胃内聚集的变化可能进一步改变消化酶可利用的界面面积。因此,更高的加工温度并不一定导致更彻底的消化;结果取决于完整的温度-时间历史所产生的结构以及周围的蛋白质-乳糖基质。
热加工与过敏原性之间的关系同样是非线性的。蛋白质展开可能破坏构象表位,同时暴露此前埋藏的线性IgE结合区域。聚集可能掩盖部分表位,但增加可及决定簇的密度或多价性;而美拉德反应衍生的修饰可能限制抗体可及性或产生改变的识别模式(Geiselhart等, 2021; Huang等, 2024; Xiong等, 2023; J. Yang等, 2024)。胃肠道消化进一步增加了复杂性,因为它可能破坏IgE反应区域、释放含有表位的肽段或留下耐消化的过敏原相关片段(Komatsu等, 2024; Matsuo等, 2015; Ning等, 2023)。因此,检测到过敏原衍生肽段本身并不能证明该肽段具有足够的丰度、可及性或多价性来结合IgE并激活致敏细胞。
因此,体外过敏原性评估需要互补的分析终点。肽组学可识别消化后持续存在的过敏原相关序列区域,而IgE结合测定则评估血清抗体对完整消化物的识别。血清致敏细胞模型提供了额外的功能层面,因为FcεRI介导的活化取决于能够交联细胞结合IgE的决定簇的可及性、间距和多价性。在致敏KU812细胞中测量释放的β-己糖胺酶活性、组胺和IL-4可能揭示依赖于处理方式的细胞反应,这些反应可能不会与IgE结合反应呈现相同的顺序(Cui等, 2023; Xu等, 2023; Zhang等, 2024)。这些终点是互补的,任何单一终点都不能证明临床低致敏性。
先前的研究通常检查纯化的牛奶过敏原、单一加工条件或单一过敏原性相关终点。在同一婴儿配方奶粉蛋白质模型中直接比较多种与工业生产相关的热处理,并将初始蛋白质状态与胃肠道降解、肽段持续性、IgE识别和致敏细胞反应相结合的研究仍然有限(Chauvet等, 2023; Cui等, 2023; Lau等, 2025; F. Yang等, 2025)。因此,本研究比较了未处理、巴氏杀菌、超巴氏杀菌、超高温处理和罐内灭菌的婴儿配方奶粉蛋白质模型。将粒径、zeta电位、Native-PAGE、还原SDS-PAGE、肽组学、相对IgE结合反应性和血清致敏KU812细胞终点相结合,以确定不同的热加工历史如何影响蛋白质组织、胃肠道降解和体外过敏原相关反应。

章节摘要

材料

乳清蛋白分离物购自Fonterra(新西兰)。乳糖和酪蛋白购自北京索莱宝科技有限公司(北京,中国)。电泳凝胶购自上海基孚生命科技有限公司(上海,中国),电泳上样缓冲液和考马斯亮蓝染色液购自碧云天生物技术(上海,中国)。用于模拟消化的分析级胃蛋白酶、胰蛋白酶、胆汁盐及其他试剂

热处理改变粒径分布和表面电荷

在模拟胃肠道消化后测定粒径分布和zeta电位,以表征消化产物的理化状态。为了更清晰地展示主要的亚微米颗粒群体,图1A聚焦于1000 nm以下的粒径范围。在此范围内,消化产物表现出异质性的粒径分布,表明胃肠道消化并未产生单一的均匀颗粒群体。相反,

结论

不同的温度-时间历史对婴儿配方奶粉蛋白质模型的理化性质、胃肠道降解、肽段谱、IgE结合反应性和血清致敏KU812细胞反应产生了不同的影响。模拟胃肠道消化后,PM、UPM和UHTM产生的平均粒径小于MM,而ICSM保留了相对较大的平均粒径并表现出最小的负zeta电位。Native-PAGE和还原SDS-PAGE

CRediT作者贡献声明

谭怡萱:初稿撰写,可视化,软件,方法学,调查,形式分析,概念构思。向慧雨:初稿撰写,可视化,软件,方法学,调查,形式分析,概念构思。曹颖:审阅与编辑。吕思怡:初稿撰写,软件。陶伟兵:审阅与编辑。陈昌希:初稿撰写,资源。吴佳福:可视化,软件。张星宇:初稿撰写,

利益冲突声明

作者声明不存在已知的可能影响本文报告工作的竞争经济利益或个人关系。
谭怡萱|向慧雨|曹颖|吕思怡|陶伟兵|陈昌希|吴佳福|张星宇|孙晓梦
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