周 楊，鄭樹(shù)貴

(沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科學(xué)與醫(yī)學(xué)學(xué)院，遼寧 沈陽(yáng) 110866)

1 前言

在養(yǎng)豬生產(chǎn)中，大豆作為主要的植物性蛋白質(zhì)來(lái)源，具有蛋白質(zhì)含量高和氨基酸平衡等特點(diǎn)，相比較于動(dòng)物性蛋白質(zhì)飼料原料，價(jià)格相對(duì)實(shí)惠，因此，大豆在飼料原料中一直占據(jù)著重要地位。同時(shí)，大豆中含有多種抗?fàn)I養(yǎng)因子，例如大豆抗原蛋白、脲酶、植酸等，能夠?qū)嗄套胸i生長(zhǎng)性能和腸道健康產(chǎn)生不良影響。早期，大豆被聯(lián)合國(guó)列為八大致敏食物之一，而大豆抗原蛋白是引發(fā)過(guò)敏反應(yīng)的主要物質(zhì)。由大豆抗原蛋白誘發(fā)的仔豬斷奶綜合征，也成為世界范圍內(nèi)的公共問(wèn)題[1]。因此探究大豆抗原蛋白的致敏機(jī)理并去除其免疫原性是提高養(yǎng)殖效益的重要途徑。本文對(duì)大豆抗原蛋白致敏和抗?fàn)I養(yǎng)作用以及如何緩解大豆蛋白對(duì)仔豬的不良影響進(jìn)行了系統(tǒng)地總結(jié)，以期為大豆及其制品科學(xué)應(yīng)用提供理論依據(jù)。

2 大豆抗原蛋白簡(jiǎn)介

大豆抗原蛋白是大豆中具有免疫活性的一類(lèi)大分子蛋白質(zhì)。因其遇熱不易被破壞，也是大豆抗?fàn)I養(yǎng)因子中具有熱穩(wěn)定性的一類(lèi)物質(zhì)。根據(jù)離心沉降系數(shù)值可將大豆抗原蛋白分為四類(lèi)分別是2S、7S、11S 和15S[2，3]。它們分別占大豆球蛋白的20%、30%、40%、10% 左右，其中大豆球蛋白(11S) 和β -伴大豆球蛋白(7S) 是抗原活性相對(duì)較強(qiáng)的蛋白質(zhì)[4]。相關(guān)研究表明，大豆球蛋白(11S) 和β -伴大豆球蛋白(7S) 是大豆制品中誘發(fā)免疫反應(yīng)的主要成分，并且相比較11S，7S 的免疫活性更強(qiáng)[5]。

2.1 大豆球蛋白

大豆球蛋白是11S 球蛋白，也是大豆中主要的儲(chǔ)藏蛋白，分子量為300 ～380kDa，由六個(gè)亞基組成，每個(gè)亞基由酸性肽鏈和堿性肽鏈通過(guò)二硫鍵連接起來(lái)[6]，大豆球蛋白之所以會(huì)引起免疫反應(yīng)主要是因?yàn)槠浣M成成分具有抗原性。其中酸性多肽是引起過(guò)敏反應(yīng)主要原因。

2.2 β-伴大豆球蛋白

β-伴大豆球蛋白是一類(lèi)復(fù)合糖蛋白質(zhì)，由α 亞基、α′亞基以及β 亞基組成[7]，3 個(gè)亞基通過(guò)非共價(jià)鍵的形式組成三聚體蛋白[8]。在Maruyama 等[9]的研究中分析了β-伴大豆球蛋白的結(jié)構(gòu)，其含有5%的α -螺旋、35%的β-折疊和60%的不規(guī)則結(jié)構(gòu)[10]，β-伴大豆球蛋白的抗消化性及熱穩(wěn)定性與其三聚體的結(jié)構(gòu)有關(guān)。研究表明β-伴大豆球蛋白更易引發(fā)過(guò)敏反應(yīng)[11，12]3 個(gè)亞基都具有免疫原性，但是β-伴大豆球蛋白致敏原是α 亞基[5]。

3 大豆抗原蛋白對(duì)斷奶仔豬的致敏機(jī)制

大豆抗原蛋白能夠引起斷奶仔豬發(fā)生過(guò)敏反應(yīng)，這是因?yàn)楫?dāng)大豆蛋白進(jìn)入小腸后，大部分蛋白在蛋白酶的作用下，被分解成氨基酸和小肽，而大豆抗原具有抗消化性，這部分未被消化的大分子抗原蛋白穿過(guò)消化道上皮后隨著血液循環(huán)系統(tǒng)進(jìn)入淋巴組織，促進(jìn)B 細(xì)胞產(chǎn)生特異性抗體(特異性IgE)，肥大細(xì)胞與IgE 結(jié)合致敏肥大細(xì)胞脫顆粒釋放組胺，進(jìn)而導(dǎo)致仔豬發(fā)生腹瀉、生長(zhǎng)性能下降等不良反應(yīng)。

4 大豆抗原蛋白對(duì)仔豬的抗?fàn)I養(yǎng)作用

4.1 大豆抗原蛋白對(duì)仔豬生長(zhǎng)性能的影響

許多研究表明，大豆抗原蛋白對(duì)仔豬生長(zhǎng)性能具有不良作用，能夠引起仔豬發(fā)生腹瀉以及降低日增重，增加料重比。SUN 等[13]在對(duì)大豆球蛋白致敏仔豬模型的研究中發(fā)現(xiàn)，大豆球蛋白刺激了過(guò)敏仔豬的局部和全身免疫反應(yīng)，對(duì)仔豬生產(chǎn)性能有負(fù)面影響。并且過(guò)敏反應(yīng)的嚴(yán)重程度與大豆球蛋白劑量成正比。劉欣等[14]在研究中發(fā)現(xiàn)，大豆球蛋白和β-伴大豆球蛋白通過(guò)誘導(dǎo)仔豬發(fā)生過(guò)敏反應(yīng)，造成仔豬發(fā)生腹瀉，進(jìn)而使仔豬生長(zhǎng)發(fā)育遲緩，甚至停滯。

4.2 大豆抗原蛋白對(duì)仔豬腸道屏障功能的影響

在腸道屏障功能方面，大豆抗原蛋白能夠破壞仔豬的腸道功能[15]，通過(guò)使小腸絨毛萎縮加強(qiáng)隱窩深度從而降低生長(zhǎng)性能。有研究表明，飼喂了大豆抗原蛋白的仔豬在血清中檢測(cè)到高濃度的二胺氧化酶(DAO)[16]，而DAO是反應(yīng)腸道損傷程度的指標(biāo)之一。

腸上皮細(xì)胞通過(guò)緊密連接的方式形成防御屏障預(yù)防外來(lái)物種的入侵，緊密連接蛋白對(duì)于仔豬腸道黏膜屏障和腸壁通透性具有重要作用。在李寶等[17]的研究中表明7S 和11S 均能使仔豬各腸段Claudin-1 基因的表達(dá)量顯著降低，造成仔豬腸黏膜損傷，并且對(duì)仔豬的損傷程度7S 高于11S[18]。

這與Tsuji 等[19]在研究中得到的結(jié)果相似，當(dāng)動(dòng)物采食富含大豆的飼糧后，大豆抗原蛋白誘發(fā)的免疫反應(yīng)抑制了腸道上皮細(xì)胞之間的緊密連接蛋白基因的表達(dá)，并且隨著大豆抗原蛋白劑量的增加，腸黏膜細(xì)胞的防御功能受損越嚴(yán)重。

4.3 大豆抗原蛋白對(duì)仔豬免疫因子水平的影響

在Sun 等[13]的研究中，探討了大豆球蛋白與過(guò)敏反應(yīng)嚴(yán)重程度的關(guān)系，該試驗(yàn)以早期斷奶仔豬為實(shí)驗(yàn)動(dòng)物，通過(guò)在飼料中添加不同濃度的大豆球蛋白進(jìn)行致敏試驗(yàn)，結(jié)果表明大豆抗原蛋白的添加顯著增加了腸道肥大細(xì)胞數(shù)、免疫球蛋白E (IgE) 水平、大豆球蛋白特異性IgG1、白細(xì)胞介素(IL) -4 和IL-10的濃度，隨著大豆球蛋白劑量的增加，仔豬反應(yīng)的過(guò)敏癥狀越嚴(yán)重。

在Zheng 等[20]的在鑒定β-伴大豆球蛋白的潛在致敏亞基的研究中得到了類(lèi)似的結(jié)果，在致敏的仔豬血清中，檢測(cè)到特異性IgG 和IgE 抗體，并得出β -伴大豆球蛋白的三個(gè)亞基均是仔豬潛在的過(guò)敏原。

可見(jiàn)，大豆抗原蛋白能夠增加仔豬體內(nèi)抗體以及免疫相關(guān)的細(xì)胞因子水平，誘導(dǎo)了仔豬的免疫反應(yīng)，造成仔豬一系列的不良反應(yīng)。

5 緩解大豆蛋白抗原性的方法

5.1 物理方法

5.1.1 熱處理 在Xi 等[21]的研究中探討了熱處理對(duì)大豆球蛋白抗原性和結(jié)構(gòu)性質(zhì)的影響。結(jié)果表明，大豆抗原蛋白在溫度為110 ℃條件下處理50 min 后，通過(guò)間接酶聯(lián)免疫吸附試驗(yàn)(ELISA) 檢測(cè)到的大豆球蛋白抗原性達(dá)到最低水平，并且熱處理促進(jìn)了小分子量蛋白亞基和濃縮蛋白的形成。孫鵬等[22]的研究中，首先將大豆經(jīng)過(guò)120 ℃蒸氣條件下處理7.5 min得到熟化的大豆，然后分別從生、熟大豆粉中分離并純化大豆球蛋白和β -伴大豆球蛋白，將純化的大豆球蛋白和β -伴大豆球蛋白通過(guò)小鼠皮下注射后檢測(cè)其血清中抗體水平，結(jié)果表明在經(jīng)過(guò)蒸氣處理的大豆中提取的大豆球蛋白已經(jīng)不具有免疫原性，但β -伴大豆球蛋白受蒸氣處理影響較小。說(shuō)明蒸氣處理能夠破壞大豆抗原蛋白，但不能完全消除。在另一項(xiàng)研究中，在同樣的蒸氣處理?xiàng)l件下探討了蒸氣處理全脂大豆粉對(duì)大豆抗原蛋白的影響，結(jié)果表明，蒸氣處理幾乎不會(huì)使大豆抗原蛋白失活[23]。

5.1.2 膨化加工處理 大豆在高溫高壓條件下突然減壓從而使大豆膨脹破碎被稱(chēng)為膨化處理，這個(gè)過(guò)程包含高溫加熱處理以及機(jī)械破碎。能夠使大豆抗原失活，減少動(dòng)物發(fā)生過(guò)敏反應(yīng)的概率，提高動(dòng)物的生長(zhǎng)性能。這在Li等[24]的研究中得到了專(zhuān)業(yè)的解釋?zhuān)谧胸i飼糧中分別添加膨化大豆和豆粕一定時(shí)間后將仔豬生長(zhǎng)性能等指標(biāo)進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)飼喂膨化大豆組的仔豬日增重以及飼料利用率更高。同時(shí)降低仔豬血清中抗大豆抗原蛋白的抗體水平，有效緩解仔豬過(guò)敏反應(yīng)。

在王紅云[25]的研究中探討了大豆膨化的參數(shù)以及在仔豬日糧中的應(yīng)用，結(jié)果表明膨化加工處理能夠降低大豆中抗原成分，有效降低仔豬過(guò)敏反應(yīng)，在仔豬生長(zhǎng)性能，飼料轉(zhuǎn)化率以及緩解腹瀉等方面均有積極作用。但是有研究表明，膨化過(guò)程的高溫會(huì)使大豆中氨基酸的含量不同程度的被破壞[26]。

5.2 化學(xué)方法

5.2.1 糖基化修飾 糖基化，也被稱(chēng)為美拉德反應(yīng)，具有改善蛋白質(zhì)的功能[27]。大豆分離蛋白在經(jīng)過(guò)美拉德反應(yīng)后得到糖基化復(fù)合物，通過(guò)ELISA 方法檢測(cè)能夠檢測(cè)到大豆球蛋白和β-伴大豆球蛋白的抗原均有不同程度上的降低，說(shuō)明糖基化反應(yīng)能夠緩解大豆抗原蛋白致敏性[28]。

在朱婷偉[29]的研究中表明，葡萄糖為降低大豆抗原蛋白致敏性的最有效的糖體供體，大豆經(jīng)過(guò)糖基化反應(yīng)后大豆抗原蛋白中β -伴大豆球蛋白所受到的影響最大，這可能是因?yàn)棣?伴大豆球蛋白本身就是一種糖蛋白，而大豆球蛋白之所以效果不顯著可能是與其具有相當(dāng)高的熱穩(wěn)定性有關(guān)。

如上所述，糖基化能夠在一定程度上緩解大豆抗原蛋白致敏性，但如果大規(guī)模地應(yīng)用，還需要進(jìn)一步的研究。

5.2.2 化學(xué)試劑法 對(duì)于大豆抗原蛋白來(lái)說(shuō)，熱穩(wěn)定的特性已成為棘手的問(wèn)題。僅依靠加熱對(duì)其抗原性影響很小。張克英等[30]在研究中使用70%的熱乙醇處理普通豆餅30 分鐘，后與未處理的豆餅分別飼喂斷奶仔豬，結(jié)果表明，含有乙醇處理過(guò)的豆餅的飼糧干物質(zhì)、有機(jī)物、能量和蛋白質(zhì)的消化率均有所提高，其中以蛋白質(zhì)消化率提高最大，但是對(duì)飼料利用效率和增重方面沒(méi)有顯著影響，其原因可能是乙醇處理過(guò)的豆餅有殘留并降低了適口性。

此外還有化學(xué)鈍化法，使用亞硫酸鈉處理大豆也有一定效果[31]，但是化學(xué)試劑的使用，可能存在殘留和影響適口性的缺點(diǎn)，所以在實(shí)際生產(chǎn)中不易推廣使用，有待進(jìn)一步研究。

5.3 生物方法

5.3.1 微生物處理 Aguirre 等[32]探討了乳酸菌對(duì)大豆抗原蛋白的影響，檢測(cè)了12 株乳酸菌在37℃大豆蛋白提取物上6 h 的蛋白水解活性。結(jié)果表明，乳酸菌能夠水解大豆蛋白，并且對(duì)β - 伴大豆球蛋白的作用大于大豆球蛋白。只有少數(shù)乳酸菌株對(duì)大豆球蛋白的堿性多肽有一定的作用。Mir 等[33]在39 ℃的條件下將豆粕放入牛的瘤胃液中發(fā)酵2.5 h，經(jīng)檢測(cè)大豆抗原蛋白的免疫活性顯著降低。微生物處理相對(duì)安全目前在乳豬飼料中應(yīng)用較廣泛，在其他動(dòng)物方面應(yīng)用較少。Zhu 等[34]在研究中比較了益生菌發(fā)酵豆粕與非發(fā)酵豆粕對(duì)斷奶仔豬生長(zhǎng)性能、血清指標(biāo)、免疫化學(xué)和腸道形態(tài)的影響。結(jié)果表明飼喂發(fā)酵豆粕的仔豬表現(xiàn)出平均日增重和飼料消耗量顯著降低，說(shuō)明有效提高了飼料效率，飼喂10%和15%發(fā)酵豆粕的仔豬生長(zhǎng)改善效果較好，十二指腸、空腸和回腸的絨毛高度也顯著升高，隱窩深度顯著降低。得到發(fā)酵豆粕可顯著改善斷奶仔豬的生長(zhǎng)、免疫功能和腸道健康并且以10% 發(fā)酵豆粕組的效果最佳的結(jié)論。

5.3.2 酶解處理 Wang 等[35]用地衣芽孢桿菌蛋白酶以及胰蛋白酶處理脫脂大豆，分別檢測(cè)大豆蛋白亞基的變化和抗原蛋白的含量，鑒定酶解法去除致敏蛋白的效果。結(jié)果表明，大豆中可以在酶的作用下使致敏蛋白減少或消失，大豆中β-伴大豆球蛋白和大豆球蛋白對(duì)地衣芽孢桿菌蛋白酶敏感性高于胰蛋白酶，并且β-伴大豆球蛋白的亞基更容易被水解。支盛等研究了外源酶制劑對(duì)大豆抗原蛋白的作用，結(jié)果表明，pH 值是抗原降解效率的影響因素之一，大豆球蛋白在酸性條件下更易被降解，而β-伴大豆球蛋白則在中堿性條件下易被降解。在Park 等的研究中，探討了在豆粕基礎(chǔ)飼糧中添加蛋白酶對(duì)豆粕中大豆球蛋白和β-伴大豆球蛋白的降解及腸道健康的影響，結(jié)果表現(xiàn)為添加蛋白酶有增加大豆球蛋白在體外胃內(nèi)降解的趨勢(shì)，并降低血清TNF -α 的濃度，但是蛋白酶對(duì)小腸組織形態(tài)無(wú)影響。蛋白酶胃內(nèi)增加大豆球蛋白降解、降低腸道通透性和血清促炎細(xì)胞因子濃度的趨勢(shì)，說(shuō)明蛋白酶可用于斷奶豬豆粕基礎(chǔ)飼糧中，達(dá)到改善腸道健康的目的。

5.4 創(chuàng)新型飼料添加劑的應(yīng)用

Hao 等研究中探討了連翹提取物減輕β -伴大豆球蛋白誘導(dǎo)的斷奶仔豬過(guò)敏反應(yīng)。仔豬通過(guò)口服純化的β-伴大豆球蛋白創(chuàng)建致敏模型。致敏后，在日糧中補(bǔ)充連翹提取物，通過(guò)分析仔豬的過(guò)敏癥狀、皮膚試敏實(shí)驗(yàn)、血漿組胺和腸道菌群以及細(xì)胞因子水平，結(jié)果表明連翹提取物通過(guò)顯著減少過(guò)敏抗體、肥大細(xì)胞脫顆粒和組胺的釋放來(lái)緩解β -伴大豆球蛋白引起的過(guò)敏癥狀。還顯著抑制了IL -4 的水平并調(diào)控了腸道微生物菌群的結(jié)構(gòu)，得到連翹提取物對(duì)過(guò)敏仔豬發(fā)生免疫反應(yīng)具有保護(hù)作用的結(jié)論。

Chang 等研究了果糖低聚糖是否能夠緩解大豆誘導(dǎo)的仔豬過(guò)敏反應(yīng)，結(jié)果表明經(jīng)過(guò)果糖低聚糖處理的仔豬組，白細(xì)胞介素4 (IL -4)和白細(xì)胞介素10 (IL -10) 水平降低，干擾素-γ (IF-γ) 水平升高，腸道中乳酸桿菌和雙歧桿菌有益菌的豐度增加，變形菌門(mén)的豐度減少，所以果糖低聚糖可以減輕大豆抗原引起的仔豬過(guò)敏反應(yīng)，而機(jī)制與調(diào)控腸道微生物菌群結(jié)構(gòu)密不可分。

5.5 多種方法聯(lián)合使用

在Meinlschmidt 等的研究以大豆分離蛋為原料，研究了酶制劑酶解前和酶解過(guò)程中的高壓處理對(duì)大豆分離蛋白β -伴大豆球蛋白免疫反應(yīng)性的影響。在400 ～500 MPa 的酶解之前和期間的高壓處理構(gòu)成了一種創(chuàng)新的方法，使用酶制劑高壓輔助酶解有效地降低了大豆蛋白的免疫反應(yīng)性。另一項(xiàng)研究探討超聲輔助酶解去糖基化對(duì)β-伴大豆球蛋白結(jié)構(gòu)及致敏性的影響。在超聲輔助酶解去糖基化處理?xiàng)l件下，β-伴大豆球蛋白中過(guò)敏原β -伴豆球蛋白分子量略微的減小。

6 小結(jié)

大豆制品因其含有的大豆抗原蛋白具有抗原性使其應(yīng)用受到了很大限制，隨著我國(guó)畜牧業(yè)的快速發(fā)展，如何提高飼料資源的利用效率，成為亟待解決的實(shí)際問(wèn)題。因此，繼續(xù)深入研究緩解大豆抗原蛋白致敏作用的方法，對(duì)于提高動(dòng)物健康提高養(yǎng)殖業(yè)效率具有重要意義。