综述|水产品过敏：发生、机制与措施

作者：Linglin Fu（傅玲琳），Chong Wang（王翀），Yang Zhu（朱阳），Yanbo Wang（王彦波）

作者单位：浙江工商大学食品与生物工程学院

杂志：Trends in Food Science & Technology

影响因子：6.609 1区

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0924224417304302

DOI：10.1016/j.tifs.2019.03.025

校对：王翀

水产品过敏是一个严重的食品安全问题，会影响生活质量甚至威胁生命。水产品过敏是一个复杂的生理过程，由各类不同的细胞、细胞因子，以及其他免疫成分共同通产生。如今有效的食物过敏免疫疗法非常有限，因此对于大多数人来说，回避过敏原依旧是最好的选择，而过敏原的检测、消减和标注是行之有效的措施。

水产品过敏

水产品过敏的类型

将水产品分为两类：鳍鱼和甲壳类，鳍鱼分为硬骨鱼和软骨鱼，甲壳类分为软体类和甲壳类（尤其是虾和蟹）。

鳍鱼过敏原包括：

1. 小清蛋白

2. 胶原蛋白

3. 明胶

甲壳类过敏原包括：

1. 原肌球蛋白

2. 精氨酸激酶

3. 肌球蛋白轻链

水产品过敏原的结构和表位

小清蛋白首先作为鳕鱼中一种主要的过敏原发现，取名为Gad c 1。小清蛋白是一种钙转运肌肉蛋白。小清蛋白家族有两个完全不同的亚基，分别是小清蛋白α和小清蛋白β。虽然二者都存在于鳍鱼，但是小清蛋白β是鳍鱼中最主要的过敏原（图1A）。

原肌球蛋白首先被发现存在于虾中，是一种热稳定的IgE结合抗原。原肌球蛋白是细胞骨架的组成部分，同时存在于肌肉细胞和非肌肉细胞中，能够调节肌钙蛋白-肌动蛋白复合体的反应，从而调节横纹肌的收缩。虽然不同来源的原肌球蛋白存在很高的同源性，但是软体动物和甲壳类动物的原肌球蛋白的表位却完全不同。儿童的IgE表位识别能力要强于成年人，因此对虾的过敏反应更强（图1B）。

水产品过敏原的交叉反应

不同种类的水产品的小清蛋白或原肌球蛋白存在高度的序列同源性和结构相似性。此外，相比鳍鱼，甲壳类之间的交叉反应更加普遍，且物种特异性更低。因此，对于一种水产品过敏的人群来说，在摄食其他水产品的时候也要格外小心。

水产品过敏原引起的过敏反应

水产品过敏原进入肠道，和肠道粘膜的免疫系统接触。总的来说，过敏反应分为两个阶段：致敏阶段和效应阶段（图1C、表1）。

1. 致敏阶段

过敏原与肠道表皮细胞接触，并进入肠道淋巴系统。抗原呈递细胞将抗原通过MHC II类分子递呈至细胞表面。在其它共刺激信号和细胞因子的作用下，过敏信号激活初始T细胞，诱导Th2细胞生长。Th2细胞分泌细胞因子，并与B细胞直接作用，调节抗原特异B细胞分化为产IgE浆细胞和特异性记忆B细胞。最后，浆细胞分泌抗原特异性IgE抗体，抗体通过高亲和力受体FcεRI结合至肥大细胞或嗜碱细胞粒细胞表明，使机体处于致敏状态。

2. 效应阶段

如果再次接触到同一种抗原，抗原则结合至肥大细胞或嗜碱细胞粒细胞表面对应的IgE上，并引起FcεRI的交联，导致细胞脱粒，分泌各种过敏调节因子，例如组胺和PGD2，刺激目标组织器官，引发过敏反应，例如呕吐、水肿、瘙痒、荨麻疹，以及血管栓塞等。

图1 水产品常见过敏原表位结构，以及过敏反应过程

表1 水产品过敏反应

用于检测水产品过敏原的新方法

毛细管电泳法

毛细管电泳法能够检测食品中的多种小分子物质，例如氨基酸和生物胺，以及生物大分子，包括DNA、碳水化合物、蛋白质。

近期，本实验室将离子交换色谱法和毛细管电泳法结合，仅需一次跑样即可对三种主要的水产品过敏原进行定量（图2）。

图2 结合离子交换色谱法和毛细管电泳法检测水产品过敏原

多通道PCR

多通道实时定量PCR能够在一次检测中对多种目标序列进行定量，被广泛应用于对编码食品过敏原的基因的检测与定量，间接对过敏原进行定量。该方法能够对复杂食品中的虾或蟹的成分进行定量，检测限为0.1-1 ppm，且灵敏度不受烹饪的影响。有研究表明，该方法可靠性不亚于ELISA等直接方法。

生物亲和传感器

当生物分子被特定的适配器结合，链接的传感器的性质就会被改变（例如电化学特性或光学特性），然后就可以被检测到并定量，最后通过数学方法转化为生物分子的浓度。相比传统的亲和检测方法，生物亲和传感器具有高灵敏度、快速反应、低成本、设备相对小型化，以及操作简单等优点。应用最广的用于检测抗原的适配体是抗体，但由于抗体的制备过程较为复杂，且稳定性较差，因此可以选择核酸适配体取代抗体。

无标记定量质谱分析法

无标记定量质谱分析法无需在质谱分析前对蛋白质进行标记，因此可以节省时间，且更加经济，能够提供更大的动态范围，更好的分析深度，并且对平行组数没有限制。在检测食物抗原过程中，该方法能够通过一次跑样即可检测一个样品中的多种抗原。

表2 检测水产品过敏原的新方法

目前，在抗原检测方法的研究上已经有了很大的进步，但是在某些应用方面还是不能达到要求，还需要研发更加快速、方便，且高通量，高灵敏性的检测方法。

消减水产品过敏原的加工工艺

用于消减水产品过敏原的化学方法（例如酸法或金属离子处理）和生物方法（例如酶消化和发酵）都非常有效。然而，目前物理方法依旧是应用最广的方法，其优点在于没有残留，食物风味损失较少，食物质构变化较小，且相对来说成本较低。

表3 用于消减食品过敏原的物理方法

电介质加热

大部分的水产品过敏原（例如小清蛋白和原肌球蛋白）都有较好的热稳定性，传统的加热处理很难降低其抗原特性，还会增加这些过敏原的表位，从而提升其抗原特性。电介质加热过程是通过电磁波对介电材料进行加热。根据频率的不同，电介质加热可分为射频加热（10-50 MHz）和微波加热（>100 MHz）。目前，只有微波加热被广泛应用于过敏原消减的研究，其优点在于更高效，且引起蛋白质变性的能力更强。

但是，加热手段并不是消减水产品过敏原的首选工艺。相比其他方法，微波加热法的效果有限，因此不适于实际应用。

高压处理

加热处理通常会破坏蛋白质的整体结构，甚至会破坏共价键，而高压处理只会影响弱键（例如离子键、氢键，以及疏水键），对共价键无影响，能保护蛋白质的二级结构。由于蛋白的高级结构对于过敏原引起过敏作用非常重要，因此高压处理（100-1000 MPa）对于消减过敏原更加有效。此外，高压处理能够分离食物中的抗原，同时杀死微生物并灭酶。

高压脉冲电场

高压脉冲电场是一种广泛应用的非热工艺，对液体食物施加一个瞬时的高压电场（1-600 μs，5-50 kV/cm），对食物进行杀菌和灭酶。该方法能够在常温常压下，几秒钟内实现杀菌和灭酶过程。这种温和的工艺条件不仅能够节省能源，还能最小化地降低加工引起的风味损失。该方法用于食物过敏原的消减主要是通过破坏蛋白质的疏水性，引起蛋白质的断裂、变性，以及聚合，同时保持蛋白质二级结构的完整性。

低温等离子体

低温等离子体（或非热等离子体）是由高温电子和常温离子组成的等离子体，最终呈现常温状态。由于电子活性较高，低温等离子体能够破坏生物活性物质的结构，从而对食物实现杀菌，尤其是针对表面比较脆的食品。为了避免过敏原的交叉污染，低温等离子体能够去除依附在食品加工设备的固体表面上的蛋白质。此外，低温等离子体能够引起蛋白质的变性。然而，这种方法的穿透能力较弱，因此仅应用于液体食物或者固体食物的表面。

超声波

超声波应用时食品加工过程中的波长范围通常是20-30 kHz。超声波能够在食物中形成具有破坏能力的气泡，在局部产生高压和高温（达到1000 atm，5000 K），从而破坏细胞膜，引起蛋白质的变性。该方法可用于去除食物中的过敏原，并维持质构的完整。

脉冲紫外线

脉冲紫外线的强度是传统紫外线的几千倍。脉冲紫外线能够让分子离子化，从而改变过敏原的结构组成，或导致蛋白变性，从而更高效地消减过敏原。

多种方法组合使用

虽然上述的工艺方法能够在一定程度上有效消减食物过敏原，但是没有任何一种可以保证给容易过敏的消费者提供无过敏原的食物。将多种方法结合使用，能够有效增强消减过敏原的效果。

水产品过敏原标签和消费习惯

给包含水产品及其成分的食品添加标签能够提醒那些对水产品过敏的消费者，避免过敏风险。一切国家和国际组织，例如国际食品法典委员会（CAC）、欧盟（EU）、美国、加拿大、日本、韩国、澳大利亚、新西兰、南非，都已经针对食物过敏原标记建立相关法律和标准（表4）。

过敏原标签管理条例

AC早在1999年就以对8中食物中的过敏原进行了标记。

欧盟在2003年11月25日颁布条例2003/89/EC，强制要求对最常见的食物过敏原进行标记，之后又添加了12种过敏原。

美国的《食物过敏原标签及消费者保护法案》（FALCPA）列举了最常见的过敏原来源。

加拿大、澳大利亚、新西兰也有和欧盟、美国类似的过敏原列表。

日本作为第一个强制要求进行过敏原标签添加的国家，在这方面有相对健全的法律体系。

在中国，虽然香港地区早在2004年就已经开始对9种食物过敏原添加标签，但是在大陆地区，目前只是建议少数的食品加工厂进行过敏原标签。在2008年北京夏奥会/残奥会期间，曾推出临时的管理条例，要求对提供给运动员和其他参会者的预包装食品和餐厅食物中的过敏原进行标签。

表4 各个国际组织和国家有关过敏原标签的法规

注：在即将发布的GB7718-201X《预包装食品标签通则》中，将生产加工中直接使用致敏物质配料时的标示要求由推荐条款转变为强制条款，但如果使用相关配料的非蛋白部分，可免于标示。当生产加工过程中可能带入致敏物质时，如共用生产车间、共用生产线且无法彻底清除时，可自愿进行提示性标示。

过敏食物的购买

根据全球范围内的一些调研结果，即使在食物过敏的人群中，也只有少部分完全了解过敏食品消费者管理条例的重要意义。

1. 在美国和加拿大，只有29%的食物过敏消费者了解针对主要食物过敏原标签的法规。

2. 在韩国，消费者对过敏原标签几乎不感兴趣，认为食品包装上对其他信息的标签更加重要，例如价格和营养成分。

总的来说，虽然一些国际组织和国家已经制定了过敏原标签法规和管理条例，但是在一些欠发达国家，还是缺乏相关的管理措施。此外，即使在一些制定了相关法规的国家，消费者可能还是没有对法规的细节有所了解，或者对相关管理条例并不熟悉。

挑战与展望

目前的相关研究必须要阐明过敏发生的机制，研发更先进的手段以去除过敏原（图3）。

图3 应对水产品过敏原的方法

为了确保避免水产品过敏原给易过敏人群的生活质量和健康带来的威胁，同时保证食品的品质，需要科学界、食品工业、政府机关、公众团体共同协作努力。

结论

水产品过敏与许多“不友好”的生理过程有关。为了能够评估水产品过敏原，需要研发一系列全新的具有更高敏感度、更有效的方法。另外，为了消除水产品过敏原，食品物理加工方法以及多种方法联用是非常重要的。最后，为了能够更好提醒消费水产品过敏原的存在，需要在全球范围内推行水产品过敏原标签管理条例。

排版：王雅清