《Food Chemistry》：Polysaccharide structure influences the functional and allergenic properties of β-lactoglobulin conjugates: A comparative study of inulin, chitosan oligosaccharides and yeast β-glucan
编辑推荐：
•热诱导糖化与菊粉、壳寡糖和酵母β-葡聚糖结合，重塑了β-乳球蛋白（BLG）的构象。•糖化修饰改变了蛋白质构象，并调控了风味特性。•糖化产物降低了IgE、组胺和β-氨基葡萄糖苷酶的水平，并在致敏方面表现出积极效果。•糖化抑制了Th2型细胞因子（IL-4、IL-5、IL-13）
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热诱导糖化与菊粉、壳寡糖和酵母β-葡聚糖结合，重塑了β-乳球蛋白（BLG）的构象。
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糖化修饰改变了蛋白质构象，并调控了风味特性。
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糖化产物降低了IgE、组胺和β-氨基葡萄糖苷酶的水平，并在致敏方面表现出积极效果。
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糖化抑制了Th2型细胞因子（IL-4、IL-5、IL-13）的表达，并上调了IL-10。
引言
β-乳球蛋白（天然BLG）是乳清蛋白的主要成分，约占牛乳清蛋白的60%。BLG富含高生物学价值的氨基酸，且易于消化，是理想的蛋白质补充原料。然而，BLG也是牛奶中的主要过敏原之一，在儿童中的患病率为2–3%（Xie等，2024年）。BLG的致敏性与其独特的结构特征密切相关。该蛋白由162个氨基酸残基组成，分子量约为18.2 kDa，在生理条件下通常以二聚体形式存在。这一结构特征赋予BLG多种构象和线性表位。主要的IgE表位（AA41–60、AA102–124和AA149–162）位于β-折叠内，并由二硫键、氢键和疏水相互作用形成的桶状结构稳定（Zhang等，2024年）。尽管热处理可能破坏部分构象表位，但同时也可能暴露新的线性表位，甚至促进蛋白质聚集形成新的交叉反应性表位。这使得传统的热处理脱敏方法效果有限且不可控。近年来，糖化修饰策略受到了广泛关注。β-乳球蛋白（BLG）含有15个赖氨酸残基和一个N-末端氨基，极易与还原糖发生糖化反应（Luo等，2022年）。糖化的本质是Maillard反应，即还原糖的羰基与赖氨酸残基的ε-氨基或蛋白质的N-末端氨基之间发生反应。在初始阶段，羰基和氨基缩合形成不稳定的希夫碱，随后发生Amadori重排，生成相对稳定的Amadori产物。这一过程将糖链引入到蛋白质表面。这种共价修饰不仅通过空间位阻直接屏蔽抗原表位，还通过改变电荷分布和构象柔性间接调节蛋白质的功能特性。糖化程度通常通过接枝度（DG）或测量游离氨基含量的消耗来评估（El Hosry等，2025年）。然而，现有研究主要集中于单糖组成或糖链长度的影响（Chen、Zou、Shao、Tu和Liu，2025年）。多糖的关键结构特征，包括糖苷键类型、连接模式（如2→1、1→3、1→4）和支化程度，直接影响糖链的构象柔性、电荷分布和空间体积。这些结构参数随后影响糖化修饰的疗效。然而，迄今为止该领域的系统研究仍不充分。此外，这种结构属性决定了多糖-蛋白质相互作用的模式和效率，进而调节糖化产物的功能性和致敏潜力。为了研究糖苷键类型对糖化修饰效果的影响，本研究选择了三种具有代表性结构的多糖：菊粉（具有β-2,1键的线性果聚糖，呈现刚性螺旋构象（Kou等，2018年））、壳寡糖（具有β-1,4键的阳离子半刚性链（Liaqat和Eltem，2018年））和酵母β-葡聚糖（β-1,3键主链，β-1,6键分支，形成刚性三维网络结构），系统研究糖苷键架构如何决定所得BLG糖化产物的构象、理化性质和致敏特性。此外，糖化修饰深刻影响蛋白质的化学性质，通常伴随着二硫键重排和表面疏水性的变化（Wu等，2023年）。
此外，热处理和糖化过程显著影响BLG的风味特征。在加热过程中，含硫氨基酸的Strecker降解等一系列反应产生了一系列挥发性化合物，包括醛类、酮类、醇类，以及某些酯类和酸类。这些风味化合物在BLG上的结合位点主要是疏水区域和赖氨酸残基，这些位点往往与其IgE表位在空间上重叠。这表明糖化修饰可能同时调节BLG的风味特性和致敏性。研究系统调查了BLG与不同链长碳水化合物（半乳寡糖、麦芽糖、麦芽三糖、麦芽五糖）之间的糖化反应。结果表明，较短链糖的糖化效率更高，显著改变BLG的结构，有效遮蔽致敏表位（如K47、K91），降低IgE结合能力和细胞组胺释放，同时促进2,3-丁二酮等关键风味化合物的形成（Chen、Zou、Shao、Tu和Liu，2025年）。
最终，糖化处理在降低食物致敏性方面表现出多重优势。它通过空间位阻直接遮蔽或破坏线性和构象IgE表位（Wang等，2026年）。与传统方法相比，糖化作为一种绿色温和的加工方法，同时改善了蛋白质的功能特性，如乳化能力和热稳定性。因此，糖化处理已被广泛认为是开发低致敏或脱敏食品的一种极具前景的策略。先前的研究表明，利用实时定量聚合酶链反应评估Th1/Th2型细胞因子（如IL-4、IL-13和IFN-γ）和调节性细胞因子（IL-17和TGF-β）的mRNA表达水平，阐明了糖化修饰在分子水平上调节致敏性的免疫学机制（Kianmehr等，2018年）。关于通过糖化反应降低BLG致敏性的研究，结果表明超声辅助糖化通过遮蔽线性表位和改变构象表位有效降低了β-Lg的致敏性（Shao、Zhang、Zhu、Liu和Tu，2020年）。
本研究通过多种光谱技术（包括荧光光谱、圆二色性（CD）和红外光谱）表征BLG的构象变化。通过测量粒径、Zeta电位和扫描电子显微镜（SEM）分析表面性质。通过热分析和溶解度测定评估理化性质的改善。使用气相色谱-离子迁移谱（GC-IMS）研究热处理对BLG中关键风味化合物的影响。此外，使用细胞模型评估致敏性的变化，通过分析细胞因子表达谱探索潜在的免疫调节机制。本研究旨在建立一个全面的逻辑框架，涵盖从"糖苷键结构-蛋白质构象-理化性质-风味特性-致敏性调节"的级联过程。该研究为合理设计兼具低致敏性和理想风味特性的乳蛋白原料提供了理论基础和实验依据。
节选
材料
β-乳球蛋白购自北京索莱宝科技有限公司（中国北京）。菊粉和壳寡糖购自上海麦克林生化科技有限公司（中国上海）。酵母β-葡聚糖购自郑州百思康生物科技有限公司（中国郑州）。2,2-二苯基-1-苦基肼基（DPPH）和2,2′-联氮-双（3-乙基苯并噻唑-6-磺酸）（ABTS）购自上海麦克林生化科技有限公司（中国上海）。
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为了测试不同类型的糖苷键糖类在与BLG结合过程中对其结构和功能的影响，选择了三种具有代表性结构的糖类，包括菊粉（β-2,1键，线性刚性螺旋）、壳寡糖（β-1,4键，半刚性阳离子链）和酵母β-葡聚糖（β-1,3主链，刚性网络结构）。这些糖类在相同条件下通过热糖化与BLG结合。
结论
在本研究中，通过系统的多尺度表征和功能评估，热诱导糖化修饰是调节BLG结构、稳定性和免疫原性的有效策略。研究揭示了菊粉、壳寡糖和酵母β-葡聚糖与BLG的共价结合诱导蛋白质构象展开（β-折叠含量降低，无规则卷曲增加）和表面亲水化（显著降低）。
作者贡献
Yu Xuening进行了实验并起草了手稿。Rui Liu、Ningning Pan和Yang Guo参与了实验执行。Xiaoyang Liu设计了研究方案并参与了手稿的撰写。Dayong Zhou参与了讨论并编辑了手稿以供提交。
CRediT作者贡献声明
Yu Xuening：写作——原稿撰写、调查、正式分析、数据整理。Rui Liu：数据整理。Ningning Pan：数据整理。Yang Guo：数据整理。Xiaoyang Liu：写作——审阅与编辑、监督、资源、经费获取、概念化。Dayong Zhou：写作——审阅与编辑。
未引用参考文献
Chen、Zou、Shao、Tu和Liu，2025年
Shao、Zhang、Zhu、Liu和Tu，2020年
Yang、Wu和Martinez，1986年
利益冲突声明
作者声明，他们没有已知的可能影响本论文报告工作的竞争性财务利益或个人关系。
致谢
本研究获得"国家重点研发计划"（2023YFD2401502）的资助。
Yu Xuening|Rui Liu|Ningning Pan|Yang Guo|Xiaoyang Liu|Dayong Zhou
