朱治佳,袁明**,韓冬偉,張笛,王振,孫浩月,王淑榮,王連霞,李敏敏
(1.黑龍江省農業(yè)科學院齊齊哈爾分院,黑龍江 齊齊哈爾 161006;2.聊城市農業(yè)科學院,山東 聊城 252000)
大豆富含豐富的蛋白質和脂肪,是重要的糧油作物。因其含有動物新陳代謝必須的氨基酸和大量非飽和脂肪酸被應于多個領域。相關研究表明,大豆抗原蛋白是引起機體發(fā)生過敏反應的主要物質,其可打破動物免疫系統(tǒng)平衡,觸發(fā)機體免疫應激反應[1]。自上世紀發(fā)現該蛋白可引發(fā)腸胃柔弱的嬰幼兒產生消化系統(tǒng)疾病以來,大量研究證實大豆中某些蛋白可引起人和牲畜過敏[1]。目前,大豆已被列為食物過敏原之一[2],由大豆過敏引起的病發(fā)癥,相對消化系統(tǒng)健全的成年人患病率較低,但在嬰幼兒中卻高達10%以上[3]。此外,一些國家還針對以大豆為原料的食品進行特殊標注,用來提醒人們對大豆過敏原的攝入。因此,如何提高人們對大豆過敏原的認識和加強低致敏型大豆培育對保障國民健康安全具有重要意義。
本文對大豆致敏抗原蛋白種類、低致敏型大豆篩選、鑒定及其食品加工等方面的內容進行介紹總結,以期為我國低致敏型大豆選育和豆制品加工提供理論依據。
大豆中蛋白含量約為40%[4],根據沉降系數不同分為4 種組分,分別為2S、7S、11S 和15S[5]。其中11S 球蛋白由含硫氨基酸較多的大豆球蛋白組成,占比最多,分子質量為320 ku 以上。在pH 值為中性時,11S 球蛋白為多種亞基圍成的框架結構,亞基由2 條以化學鍵連通不同酸堿度的多肽鏈組成,等電點處pH 值約為5.8[6]。7S 球蛋白由2 種大豆伴球蛋白(β、γ)和堿性7S 球蛋白組成。其中β-伴大豆球蛋白含量最多,分子質量約為200 ku,在pH 值為中性時,為3 種亞基凝聚而成[7]。
據相關研究證實,引起人和動物過敏反應的大豆蛋白主要為7S 與11S 球蛋白[8]。Catsimpools等[9]利用免疫電泳法將β-伴大豆球蛋白分成3 種不同物理結構的伴大豆球蛋白,證實其均為動物過敏原并致使動物產生過敏應激反應。目前已有21 種大豆抗原被研究證實并公布為過敏原[10]。其中的7S 球蛋白致敏性最強,其次為11S 球蛋白[11]。研究者通過對多種致敏蛋白進行比較研究表明,63%的致敏蛋白含有β-伴大豆球蛋白,其中以Gly m Bd 60K、Gly m Bd 30K 和Gly m Bd 28K 致敏性最強[12]。
隨著生物育種技術進步,調控性狀表達的基因功能不斷被挖掘,相較其他功能基因,調控蛋白表達基因功能追溯工作較為復雜。陳慶山等[12]通過基于QTL 元分析的方法對2 種致敏球蛋白相關基因進行分析,篩選出18 個此類型相關基因。武小霞等[13]利用區(qū)間作圖法對1 個染色體片段代換系群體進行11S/7S QTL 定位,獲得3 個相關QTL,并從中篩選出1 個參與調控7S 與11S 球蛋白含量的相關基因。簡爽等[14]利用基因分型與線性回歸方法對標記與性狀進行相關分析,發(fā)現5 個與11S/7S 比值相關的QTL。劉順湖等[15]采用區(qū)間作圖法對11S、7S 及其亞基等性狀進行QTL 分析,定位到得到相關位點。
大豆籽粒中蛋白的組成種類是固定的,各類蛋白含量比例存在差異化。相關研究表明,我國不同大豆種質中球蛋白11S/7S 比值的極值跨度較大(0.69~4.6)[17],表明其種質資源較為豐富。目前,眾多專家學者圍繞大豆籽粒11S/7S 蛋白含量比值進行相關品種篩選研究。劉順湖等[18]通過對不同地區(qū)778 份種質進行SDS-PAGE 電泳分析表明,11S/7S 比值在不同地區(qū)品種內均有較大變異,并篩選出8 份高11S/7S 比值種質。姜瑩等[19]通過相同方法,在343 份浙江省大豆種質材料中篩選出26 份11S/7S 比值大于3 的種質。
目前,已有學者針對篩選出的種質資源進行新品種選育應用研究。郭方亮等[20]通過對204 份大豆種質進行聚丙烯酰胺凝膠電泳(SDS-PAGE)分析,從中獲得5 份球蛋白含量11S/7S 比值高于3 的種質,并以此為親本進行種資資源創(chuàng)制,得到3 份球蛋白11S/7S 值高于3.4 的F2代種質資源。韓艷婧等[21]通過以7Sα'-亞基缺失型種質為供體親本進行回交轉育,利用SDS-PAGE 電泳方法對其后代進行鑒定,得到7 份綜合農藝性狀表現優(yōu)異的7Sα'-亞基缺失型種質資源。國博文等[22]以多亞基缺失型育種材料為親本,利用回交轉育方法獲得7 份7S 和11S 亞基缺失型種質資源。
隨著生活水平提高,人們對優(yōu)質大豆,特別是專用型大豆需求量不斷攀升[23]。研究表明,11S/7S 球蛋白組分比值是豆腐、豆?jié){加工生產上的重要參數,是衡量豆制品質構特性、口感及致敏性的關鍵指標[24-25]。彭任文等[26]利用6 份不同大豆種質對大豆球蛋白亞基組成及與豆腐相關的物化指標進行研究表明,大豆籽粒11S/7S 球蛋白組分比值是判斷豆腐產量和質構特性的良好指標,采用11S/7S 球蛋白組分比值小的原料制作的豆腐質地偏軟、蛋白凝膠微觀結構疏松且孔洞較多。李若姝等[27]以53 個大豆種質為原料進行豆?jié){加工,利用因子分析方法進行相關研究,結果表明11S/7S 比值與蛋白質轉移率呈顯著正相關,并篩選出5 個適宜作豆?jié){的大豆種質。程翠林等[28]對13 份不同大豆種質進行SDS-PAGE 電泳并運用數學歸一法進行球蛋白(11S/7S)比值測定,結果表明球蛋白(11S/7S)比值與豆腐出品率呈極顯著正相關,并篩選出3 份適合作豆腐的專用種質。
目前,在大豆食品生產中,除豆腐、豆?jié){不需進行發(fā)酵外,醬油、豆瓣醬、腐乳和納豆等大豆制品均為發(fā)酵加工,且需通過熱加工、超高壓、酶解和發(fā)酵等加工工藝,迫使大豆致敏原蛋白內部結構發(fā)生改變,使其過敏性和抗原性逐漸降低[29-31]。因此經過發(fā)酵、加熱等過敏性消減技術處理后的豆制品不易引發(fā)過敏反應。
近年來,隨著人們生活水平提高,對飲食健康的安全意識不斷加強,健康攝取低致敏型大豆受到人們廣泛關注。目前,大豆蛋白作為食物過敏原之一,其致敏機制研究還不夠深入,低致敏型大豆育種還處于起步階段,相關食品加工工藝還需完善。因此,深入研究低致敏型大豆致敏機制,加大其基因功能挖掘,擴大其在育種推廣領域中應用成為當前研究熱點。今后需整合現有低致敏型大豆資源,結合現代育種技術,進行低致敏型大豆種質資源創(chuàng)制與推廣,以此滿足國民對低致敏型大豆需求。