超声辅助糖基化伴随构象修饰降低黄粉虫蛋白的 IgE 交叉反应性

《Food Chemistry》：Ultrasound-assisted glycation reduces the IgE cross-reactivity of yellow mealworm protein with conformational modification

　　

• •
  超声辅助糖基化使YMP的IgE结合能力降低高达53.9%。
• •
  U-XOS-YMP抑制了KU812细胞的脱颗粒和IL-4分泌。
• •
  糖基化改变了YMP中主要的IgE反应性40和66 kDa蛋白条带。
• •
  疏水性降低和无规卷曲的增加限制了表位的可及性。
• •
  结构—致敏性相关性支持低致敏性YMP的设计。

引言

预计到2050年全球人口将达到98亿，这将推动对膳食蛋白质需求的大幅增长（K?obukowski等人，2025）。传统动物蛋白生产面临日益严峻的挑战，包括土地稀缺、水资源枯竭和高温室气体排放。因此，探索可持续、高效且具有成本效益的替代蛋白来源迫在眉睫（Li等人，2025）。可食用昆虫因其营养价值高、环境足迹低和资源利用效率高，已成为极具前景的替代蛋白来源（Xu等人，2025）。与常规畜牧业相比，昆虫养殖可将温室气体排放减少高达100倍，同时所需土地和水资源减少50%至90%，这与全球循环经济的目标高度契合（Gautam等人，2025）。联合国粮食及农业组织（FAO）已将可食用昆虫认定为确保未来粮食安全的关键资源。从监管角度来看，欧洲食品安全局（EFSA）已批准包括黄粉虫（Tenebrio molitor）在内的四种昆虫作为人类食品来源（Lisboa等人，2025）。冷冻、干燥和紫外线处理的T. molitor幼虫产品已获准上市，为其食品用途和大规模生产提供了法律依据。营养学研究表明，T. molitor的干基蛋白质含量在48%至67%之间，其必需氨基酸组成符合FAO/WHO参考模式，表明蛋白质质量优良（Nachtigall等人，2025）。

尽管具有上述优势，可食用昆虫作为食品的广泛应用仍受到安全隐忧的阻碍，尤其是其致敏潜力。多项临床和免疫学研究表明，食用昆虫可能引发过敏反应，这主要归因于IgE与系统发育相关的节肢动物（包括甲壳类和尘螨）之间的交叉反应性。原肌球蛋白和精氨酸激酶是节肢动物中高度保守的泛过敏原，被认为是主要的交叉反应性过敏原（Hollstein等人，2025）。对虾或尘螨致敏的个体通常会表现出对可食用昆虫蛋白质的阳性IgE结合，且已记录到交叉致敏现象（Pali-Sch?ll等人，2019）。因此，开发有效的策略来降低昆虫蛋白的交叉致敏性，对于其在食品工业中的安全应用至关重要。

各种食品加工技术，包括热处理、pH调节和酶解，已被用于修饰昆虫蛋白的致敏性（Khammeethong等人，2024）。其中，糖基化——即还原糖通过美拉德反应与蛋白共价结合——因其反应条件温和、成本低且能改善功能特性而受到越来越多的关注（Hu等人，2024）。最近的证据表明，糖基化可通过掩蔽抗原表位和诱导蛋白构象变化来降低蛋、鱼和甲壳类过敏原的IgE结合能力（Liu等人，2025）。然而，糖基化对黄粉虫蛋白（YMP）致敏性的影响及其结构机制仍不清楚。此外，超声预处理已被证明可以通过部分展开蛋白结构并暴露额外的反应位点来提高糖基化效率，从而可能促进糖基化并降低IgE反应性（Jiang等人，2025；Mirzapour-Kouhdasht等人，2024）。尽管超声辅助糖基化已在多种食品过敏原中得到研究，包括乳蛋白、芝麻和花生蛋白（Huang等人，2024；Jiang等人，2025；Shao等人，2020），但其在黄粉虫蛋白中的应用仍然有限，特别是在与甲壳类和尘螨致敏相关的交叉反应性IgE结合方面。

因此，本研究旨在探讨超声辅助木寡糖（XOS）糖基化对YMP结构和交叉反应性的影响。致敏性评价采用iELISA、毛细管Western blot和KU812细胞脱颗粒试验进行，结构变化则通过多种光谱方法进行表征。这些发现为YMP的结构—IgE反应性关系提供了初步见解，并突出了超声辅助糖基化在开发低致敏性昆虫蛋白成分方面的潜力。

部分摘要

化学品和材料

黄粉虫幼虫购自兴丰生态家庭农场（中国江苏）。葡萄糖（G）、多聚葡萄糖（DEX）、半乳寡糖（GOS）和8-氨基-1-萘磺酸铵盐（ANS）购自麦克林生物化学（中国上海）。XOS和4-硝基苯基N-乙酰-β-D-氨基葡萄糖苷由圆叶生物技术（中国上海）提供。BCA蛋白测定试剂盒购自开吉生物技术（中国江苏）。3,3′,5,5′-四甲基联苯胺

修饰YMP的糖基化程度和褐变

为评估超声辅助糖基化对YMP的影响，以游离氨基含量和DG作为糖基化程度的指标进行测定。如图1A和B所示，仅超声处理（U-YMP）与未处理的YMP相比显著增加了游离氨基含量（p < 0.05），这可能归因于超声诱导的结构展开以及先前埋藏的氨基暴露增加（Cui等人，2023）。相比之下，XOS-YMP和U-XOS-YMP表现出

结论与展望

总之，本研究证明超声辅助XOS糖基化是降低脱脂YMP提取物IgE反应性的有效方法。联合处理降低了IgE结合能力和效应细胞激活，其中糖基化是主要贡献因素，超声预处理在甲壳类过敏血清池中提供了额外益处。这些变化伴随着构象变化，包括α-螺旋含量增加以及

CRediT作者贡献声明

Jian Wang：撰写—审查与编辑，调查，形式分析。Jingqi Tang：撰写—原稿，方法论，调查。Jian He：验证，资源。Zhaowei Yang：监督，资源。Ying Tian：调查，形式分析。Yule Xu：验证。Long Sun：监督，资源。Qiaozhi Zhang：撰写—审查与编辑，验证，概念化。Linglin Fu：验证，监督，资源。

利益冲突声明

作者声明不存在可能影响本文所报告工作的已知竞争性经济利益或个人关系。

致谢

本研究得到国家乳品技术创新中心开放项目（编号：2024-KFKT-009）、浙江省省重点高校基本科研基金（编号：FR24001Z）和2022年杭州市生物医药与健康产业发展支持科技专项（编号：2022WJC055）的资金支持。

Jian Wang|Jingqi Tang|Jian He|Zhaowei Yang|Ying Tian|Yule Xu|Long Sun|Qiaozhi Zhang|Linglin Fu