发酵过程中苦荞蛋白过敏原的变化规律及机制研究

作     者：佘宣明 

作者单位：上海应用技术大学 

学位级别：硕士

导师姓名：周一鸣

授予年度：2022年

学科分类：0832[工学-食品科学与工程（可授工学、农学学位）] 08[工学] 083202[工学-粮食、油脂及植物蛋白工程] 

主      题：苦荞蛋白 过敏原蛋白 发酵 蛋白构象 

摘      要：苦荞中富含蛋白质、淀粉、黄酮类物质及膳食纤维等多种营养素。尤其是荞麦蛋白具有降血糖、调节血脂、增强人体免疫力等作用。但研究已证实人体摄入苦荞蛋白后可能会引起机体过敏反应,成为制约苦荞产品开发亟待解决的问题。目前,发酵被认为是能够有效降低食物过敏反应的加工手段之一,通过改变、破坏、掩藏和修饰过敏原表位可以降低食物的致敏性。本文通过对自然发酵的苦荞酸面团中微生物多样性分析,筛选出潜在的具有降低致敏性的菌株,并从宏观和微观角度探究发酵处理后蛋白构象变化对苦荞过敏原蛋白的影响。主要研究结论如下:(1)采用老面加工工艺制备自然发酵的苦荞酸面团,利用16S r RNA和ITS测序技术,确定了魏斯氏属、乳球属、酵母菌属为自然发酵的苦荞酸面团中的优势微生物菌属。同时,自然发酵的苦荞酸面团中还有乳杆菌属和片球菌属等常见微生物菌属。此外,在种水平上确定了Weissella cibaria(WC)、Lactococcus taiwanensis(LT)、Pediococcus pentosaceus(PP)、Lactobacillus curvatus(LC)4种乳酸菌和Wickerhamomyces anomalus(WA)1种酵母菌的存在,尤其是Lactococcus taiwanensis为首次在酸面团产品中发现。(2)采用ELISA初步证实了发酵能够降解苦荞中的过敏原蛋白。同时,为了进一步明确微生物发酵对苦荞中过敏原蛋白的影响。将筛选出的4株乳酸菌(WC、LT、PP和LC)和1株酵母菌(WA)分别接入苦荞面团中进行单一菌种发酵。并利用ELISA技术对发酵后苦荞中的过敏原蛋白进行定量,结果显示2株乳酸菌(LT和PP)发酵12-20 h的苦荞中过敏原蛋白含量较低,且与其他样品之间存在显著差异(p0.05)。(3)通过主成分分析可以发现,Lactococcus taiwanensis(LT)和Pediococcus pentosaceus(PP)主要通过改变苦荞蛋白的蛋白构象达到降低苦荞致敏性的目的。但与可溶性蛋白、面团的pH及菌落计数等因素相关性较低。此外,研究还发现Pediococcus pentosaceus在发酵16 h(PP16)后,不仅能够降低苦荞中的过敏原还能够保留一定的蛋白构象,使得苦荞蛋白的营养价值得到较好的保留。(4)为了进一步揭示发酵对苦荞过敏原蛋白的影响,通过分析发酵后的苦荞中的多肽序列并与未发酵的苦荞多肽进行对比,采用纳升流速HPLC系统,将PP16和UTB中的多肽进行分离,结果共获得多肽片段2042条,且与过敏原蛋白相关的多肽片段有756。其中发酵后表达量上调的片段为213条,表达量下降了71.83%。后续通过与已知的荞麦过敏原表位进行对比和筛选,并对可能的具有致敏性多肽片段进行生物活性预测,发现IWDHNTPEF、PSYSNAPYITF、ADVFNPRAGRIN、PSYSNAPYI、YVIQPGGLLL、FRQNVNRPSRADVFNPRAGRIN这6条来源于Fagt 1的多肽片段可能是造成PP16具有残余致敏性的主要原因之一。而其他过敏原蛋白相关的多肽片段失去生物活性或是在PP16发酵中被完全水解,从而使得PP16的致敏性大幅降低。综合以上实验结果可知,适度的微生物发酵处理能够有效破坏过敏原表位,从而降低致敏性。