超声波协同糖基化对α-乳白蛋白致敏性的影响及低敏性蛋白的研发

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牛乳营养丰富,易于人体吸收。不仅能为人体提供能量,还能满足身体的营养物质需求。牛乳α-乳白蛋白(α-lactalbumin,α-LA)是主要乳清蛋白,也是幼儿最早接触的过敏原之一。对于牛乳过敏的人群来说,完全拒绝食用牛乳看似是最好的选择,但是牛乳所提供的营养又是人们不可缺少的,尤其是其中所含有的必需氨基酸,若从牛乳过敏患者的饮食中除去牛乳,势必造成其营养失衡。因此,亟须建立一种降低牛乳致敏性的新方法。前期研究表明,糖基化能够降低α-LA的致敏性,但比较不同构型己醛糖对超声波预处理α-LA的结构和致敏性影响研究较少,超声波预处理后的α-LA经糖基化改性后在体外模拟消化过程中消化特性和致敏性变化之间的关系也有待深入研究。因此,本论文以α-LA为研究对象,采用超声波协同不同还原糖对其进行糖基化修饰;借助高分辨率质谱、SDS-PAGE、圆二色谱、荧光光谱、红外光谱等技术对糖基化α-LA及其消化产物的结构进行表征;运用间接竞争ELISA法,以IgE、IgG结合能力为指标,分析糖基化α-LA及其消化产物的致敏性,探究超声波结合糖基化修饰对α-LA致敏性的影响与消化特性之间的关系;通过单因素实验和正交实验优化低致敏性乳清蛋白的制备工艺,得出以下结论:(1)以IgE、IgG结合能力为指标,研究不同还原糖(葡萄糖、阿洛糖、甘露糖)对超声波预处理的α-LA结构和致敏性的影响。结果表明:糖基化增加了α-LA分子量,降低α-LA的自由氨基含量,其中己醛糖糖基化反应活性排序为:D-葡萄糖<D-甘露糖<D-阿洛糖。糖基化会影响α-LA二级结构,α-螺旋结构含量减少,β-折叠增加。糖基化使得α-LA的结构逐渐展开,α-LA发生去折叠,从而引起表面疏水性、内源荧光强度的降低及λmax发生红移,其中D-阿洛糖对α-LA的构象修饰最强烈。糖基化降低α-LA的IgG和IgE结合能力,超声波预处理进一步降低α-LA的IgG和IgE结合能力,其中D-阿洛糖降低α-LA致敏性的效果最好。(2)超声波协同糖基化反应的α-LA在模拟消化过程中致敏性显著降低。由于D-阿洛糖糖基化位点与线性过敏表位接近,仅阿洛糖糖基化修饰的α-LA糖基化位点有9个,超声波预处理后糖基化位点增加到10个,从而阻碍了IgG/IgE抗体对线性过敏表位的识别。此外,部分消化酶的水解位点正好在其表位上,消化酶的切割作用破坏了致敏表位,所以糖基化α-LA及其消化物致敏性降低。超声波协同糖基化修饰的α-LA在体外模拟消化过程中,其胃肠道的水解度降低,这是由于单糖的获得影响了消化酶对糖基化位点附近肽键的裂解,从而降低了D-阿洛糖糖基化α-LA的消化率。此外,α-LA三级结构随着消化过程的变化而变化,暴露出更多的荧光发色基团,荧光强度增加,并逐渐增加了荧光团所在微环境的极性。(3)超声波协同糖基化反应可以降低乳清蛋白(whey protein isolate,WPI)对IgE的结合能力,从而降低其潜在致敏性,但是通过调节各条件强度所得到的抑制程度是有限的。通过单因素试验和正交试验得到WPI脱敏效果最佳的条件为:超声功率130 W,超声时间15 min,糖基化反应温度65℃,反应时间3h。基于得出的最佳工艺参数做验证试验,结果测得WPI-N的OD450值为0.207,糖基化后的OD450值为1.064,即IgE抑制率为26.376%,说明其降低致敏性的效果最好。
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