由于超高静压能够改变蛋白质分子的空间构象和促进溶质扩散,因此也用于消减过敏食物的致敏性。来自天津商业大学生物技术与食品科学学院的王星璇、胡志和和柳澜昱等人利用超高静压能够促进溶质扩散和引发蛋白质空间构象变化的性能,采用超高静压处理南美白对虾的鲜虾仁,在保留虾仁结构完整的基础上,消减其致敏性,为利用超高压技术降低水产品致敏性提供参考。
1. 高压处理时间对虾仁蛋白质溶出量的影响
不同保压时间处理的虾仁蛋白质溶出量均有显着性差异(P<0.05)。在室温、300.0 MPa下,保压时间在10~30 min内,随着保压时间的延长,蛋白质溶出量增多,当保压时间为30 min时,蛋白质溶出量最高,为25.69 mg/g;在30~50 min范围内,随着保压时间的延长,其蛋白质的溶出量逐渐降低。
2. 压力对虾仁的蛋白质溶出量及剩余量的影响
超高压处理会使虾仁中蛋白质溶出,各压力下蛋白质溶出量均高于对照组(0.1 MPa);当压力小于200.0 MPa时,随压力提高,溶出蛋白量逐渐增高;当压力大于200.0 MPa时,随压力增大,蛋白溶出量逐渐降低。在实验的压力范围内,200.0 MPa时蛋白溶出量最多,为37.9 mg/g。另外,虾仁中残留的蛋白质含量在200.0 MPa时最低,为146.1 mg/g;因此,200.0 MPa的处理条件有利于蛋白质的溶出。其原因可能是因为当压力在200.0 MPa时,蛋白质极性基团的暴露增多,蛋白质的水化作用增强,溶解性得到极大提高,导致虾仁蛋白质更多地溶出。随着压力的继续增大(300.0~900.0 MPa),虾仁蛋白溶出量随压力增大而减小。
3. 不同压力下虾仁溶出蛋白质的分子质量分布
结果表明,对照组虾仁共有26 种蛋白质溶出,与虾仁粗提蛋白种类一致。经超高压处理后,压力为100.0 MPa时,没有分子质量为106.7 kDa的蛋白质溶出;在200.0~300.0 MPa压力处理条件下,虾仁溶出蛋白种类一致,有2 种蛋白(106.7 kDa和191 kDa)没有溶出;压力不低于400.0 MPa时,分子质量超过106 kDa的5 种蛋白没有溶出;当压力为500.0 MPa时,有14 种蛋白没有溶出;当压力在600.0~900.0 MPa之间时,溶出蛋白种类相同,有17 种蛋白没有溶出。
采用凝胶电泳成像仪对电泳图谱的分析发现,在200.0 MPa下处理虾仁,溶出蛋白中36 kDa蛋白占较高的比例;这一结果为高压溶出消减虾仁致敏性提供了理论依据。
4. 高压处理后虾仁提取蛋白及溶出蛋白的致敏性变化
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高压处理后虾仁提取蛋白的致敏性变化
加压可以降低虾仁的致敏性,不同的高压条件下虾仁致敏性的消减率有显着差异(P<0.05)。压力在100.0~600.0 MPa的范围内,随着压力的增加,抗体与抗原结合的OD492 nm随之减小;当压力在600.0~900.0 MPa范围内,抗体与抗原结合的OD492 nm随压力增大而提高,且采用兔抗TM的IgG为一抗抗体和用过敏者血清为一抗抗体检测结果的趋势一致。在600.0 MPa下致敏性消减效果最好,与未处理的虾仁提取蛋白(OD492 nm为0.34)相比,用过敏者血清为一抗检测,致敏性消减了41.82%;用兔抗TM的IgG为一抗检测,致敏性消减了44.15%。
当压力在0.1~300.0 MPa范围内,其致敏性变化与虾仁中残留蛋白含量正相关,与溶出蛋白含量负相关;压力在400.0~900.0 MPa之间,其致敏性变化与虾仁蛋白的残留量和溶出量无关。因此,可以推断在0.1~300.0 MPa范围内,虾仁致敏性消减与虾仁蛋白溶出有关;在400.0~900.0 MPa范围内,致敏性变化与虾仁蛋白变性有关。
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高压处理后蛋白溶出量及变性与致敏性关系
压力在0.1~300.0 MPa范围内,其致敏性变化与蛋白溶出量正相关;在100.0、400.0 MPa和500.0 MPa下处理的虾仁的溶出蛋白含量无显着差异,但溶出蛋白的致敏性存在显着差异;因此,当压力大于400.0 MPa时,虾仁蛋白的致敏性与溶出量无关,与其构象的变化(变性)有关。
压力在0.1~600.0 MPa范围内,随着压力的增大,其致敏性逐渐降低,在600.0 MPa时,致敏性最低,与未处理虾仁蛋白相比,消减率为59.85%,且100.0 MPa和200.0 MPa时致敏性无显着差异;当压力在600.0~900.0 MPa范围内,随压力的增加,其致敏性反而增大。
高压处理会改变蛋白构象,从而导致其某些性质的变化,包括溶解性,进而导致致敏性变化;但蛋白构象变化程度(变性程度)不同,导致其溶解性及致敏性变化程度不同,在较低的压力下(≤300.0 MPa),虾仁蛋白只有2 种蛋白不能溶出,致敏性消减率只有25.53%(300.0 MPa);400.0 MPa压力下,有5 种蛋白没有溶出,且均为大分子蛋白(分子质量大于等于106 kDa),致敏性消减率为29.41%;但当压力大于500.0 MPa时,有14~17 种蛋白没有溶出,且致敏性消减率为54.18%(500.0 MPa)。
5. 蛋白溶出与变性相结合消减虾仁致敏性
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在200.0 MPa下多次处理对虾仁致敏性的消减
处理4、5、6 次的蛋白溶出量和虾仁致敏性均无显着性差异(P>0.05),与处理3 次相比,存在显着差异(P<0.05)。因此,从蛋白溶出量分析,处理4 次即可。综上,200.0 MPa、室温、保压处理30 min,经4 次处理,虾仁的致敏性降低到较平稳水平(OD492 nm为0.107),与未处理虾仁蛋白(OD492 nm为0.340)相比,致敏性消减率为68.53%。
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蛋白溶出与变性结合处理对虾仁致敏性消减效果
采用单一蛋白溶出(200.0 MPa)或蛋白变性(600.0 MPa)均不能较好地消减虾仁的致敏性,而采用二者结合,先用200.0 MPa处理30 min,再用600.0 MPa处理20~30 min,就能够较好地降低虾仁的致敏性,虾仁在200.0 MPa下处理30 min后,再用600.0 MPa处理30 min,虾仁的致敏性消减率大于80%。
结 论
在200.0 MPa下保压处理30 min,有利于虾仁蛋白的溶出;当压力大于等于500.0 MPa时,可引起虾仁蛋白的变性;当压力在600.0 MPa时,虾仁蛋白的致敏性最小。将虾仁在200.0 MPa下处理30 min后,再用600.0 MPa处理30 min,虾仁的致敏性消减率大于80%。因此,高压处理可消减虾仁的致敏性,采用适合蛋白溶出与变性相结合的压力处理,能够提高虾仁致敏性消减效果。