本文系Food Science and Human Wellness原創編譯，歡迎分享，轉載請授權。

Introduction

食物過敏（FA）是一個困擾廣大人群，嚴重時可危及生命的健康問題。過去50年間，食物過敏在發達國家顯著增加，據估計在成人中占比5%，兒童中占比8%。食物過敏迄今為止尚無治愈方法，只能通過嚴格的食物避免來預防。雞蛋是最常見的食物過敏原之一，而卵清蛋白（OVA）是雞蛋中最豐富的食物過敏原。

目前，糖基化已作為一種改善食物蛋白過敏原的有效方法被廣泛研究。有研究表明，糖基化有效地降低了動物蛋白（如OVA和蝦肌球蛋白）的IgE結合水平。不同的糖對糖基化的食物過敏原的IgG/IgE結合能力減少各有不同。與葡萄糖、果糖和乳糖相比，核糖和半乳糖的IgG/IgE結合能力最低。此外，對糖基化鷹嘴豆蛋白的一項體內實驗觀察到，糖基化的鷹嘴豆蛋白可促進過敏表型、血清免疫球蛋白和肥大細胞、嗜酸性粒細胞計數，以及Th2細胞因子及相關轉錄因子的蛋白表達的減少，表明經糖基化的鷹嘴豆蛋白的致敏性明顯降低。

結腸區域存在的腸道菌群逐漸顯示出其強大的調節功能。腸道菌群的分布易感于飲食的攝入，研究表明大豆蛋白和β-凝集素能增加玫瑰氏菌屬、丁酸梭菌屬和費氏菌屬的豐度，產生丁酸的數量。目前已經證實糖基化的OVA能夠減輕OVA誘導的過敏反應，但糖基化的OVA對胃腸道和腸道菌群的影響尚不清楚。

江西師范大學化學化工學院毛積華博士、生命科學學院劉俊副教授與涂宗財教授等在本文中以糖基化OVA的體外消化產物為研究對象，測定了糖基化OVA在消化過程中的結構變化與消化產物的分子量分布；通過IgG/IgE結合能力來表征消化產物的潛在過敏原性；鑒定了消化產物結腸發酵后的微生物群落，探索了糖基化OVA的消化產物對腸道菌群的影響。

Results and Discussion

使用消化率和分子量分布來評估蛋白質的消化穩定性，結果如圖1所示。糖基化OVA在模擬胃消化階段消化率低于同階段的未處理OVA。這表明糖基化對胃蛋白酶具有抑制作用。G-OVA的消化穩定性可能源自接枝葡萄糖的空間位阻，這可能減少了胃蛋白酶對G-OVA分子的接觸，從而防止了G-OVA分子的降解。G-OVA在胰蛋白酶消化過程中主要生成3 kDa以下的肽，而N-OVA在胃蛋白酶消化過程中主要生成3 kDa以上的肽，這驗證了糖化對胃蛋白酶消化的抗性。值得注意的是，在胰蛋白酶消化過程中，G-OVA和N-OVA的3~10 kDa之間的肽占比都顯著減少，這表明3~10 kDa之間的肽被胰蛋白酶消耗以產生低于3 kDa的肽。

圖1 糖基化OVA在體外消化后的消化率和分子量分布監測

紫外、熒光光譜

紫外吸收光譜和熒光光譜是檢測蛋白質三級結構變化的有效方法。圖2顯示了G-OVA、N-OVA及其消化產物的紫外吸收光譜、內源熒光光譜和同步熒光光譜。N-OVA的吸收峰在整個消化過程中逐漸發生了6 nm的藍移，而G-OVA沒有，表明糖基化可以防止OVA的共軛基團結構在消化過程中遭到破壞。此外，G-OVA的吸光值從0.825降至0.671，在胃蛋白酶消化期間，然后在胰蛋白酶消化期間從0.671增加到0.710，這表明胰蛋白酶對G-OVA構象的影響。

內源熒光由芳香族氨基酸殘基產生，主要是色氨酸（Trp）、酪氨酸（Tyr）和苯丙氨酸（Phe）。如圖2C和D所示，N-OVA的熒光強度在胃蛋白酶消化期間從1 591降至1 510，并在胰蛋白酶消化期間從1 510降至1 198。G-OVA的熒光強度從1 357降至1 318，降至882.8。這些結果驗證了消化引起的熒光猝滅，胰蛋白酶處理是導致熒光強度降低的主要原因。

熒光基團氨基酸殘基的微環境通過同步熒光光譜得以反映（圖2E-H）。Δλ= 15 nm和Δλ = 60 nm的熒光光譜分別顯示了酪氨酸和色氨酸殘基的特征信息。消化過程中酪氨酸或色氨酸的熒光強度通常會下降（圖2E-H），這表明在消化過程中熒光猝滅效應逐漸增加。在消化過程中，N-OVA和G-OVA在色氨酸光譜的熒光峰都發生了2 nm紅移，表明了消化酶對蛋白質結構的影響。N-OVA的酪氨酸光譜在胃蛋白酶和胰蛋白酶消化期間分別經歷了2 nm和4 nm藍移，而G-OVA在胰蛋白酶消化期間發生了8 nm的藍移，而胃蛋白酶消化期間沒有變化，這表明G-OVA對胃蛋白酶的消化不敏感。

圖2 糖基化OVA在體外消化后的紫外吸收、內源及同步熒光光譜

IgG/IgE結合能力

使用間接競爭ELISA法分別測定了樣品的IgG和IgE結合能力，如圖3所示。G-OVA的IgG（36.3%）和IgE（44.8%）結合能力明顯低于N-OVA（分別為59.5%和64.6%），證實了糖基化可以通過掩蔽效應降低OVA的IgG和IgE的結合能力。作者觀察到N-GI-2h的IgG結合活性高于N-GI-1h，這可能是由于在胰蛋白酶消化過程中OVA球狀結構內部過敏原位點的釋放所致。在圖3B中，G-OVA的IgE結合能力從44.8%（G-OVA）降至36.5%（G-G-2h），然后降至7.8%（G-GI-2h）。此外，N-OVA在胃蛋白酶和胰蛋白酶消化過程中分別減少了5.0%（從64.6%降至59.6%）和25.2%（從59.6%降至34.4%）。這一結果表明，IgE結合能力的降低主要發生在胰蛋白酶消化過程中。對于G-OVA，胰蛋白酶消化引起的IgE結合能力降低是胃蛋白酶消化的3.5 倍，這表明G-OVA的過敏表位可能在胰蛋白酶消化過程中被破壞，這與G-OVA對胰蛋白酶的弱抵抗力有關（圖1A）。

圖3 糖基化OVA在體外消化后的IgG/IgE結合力

腸道菌群分析

為了探究糖基化OVA的弱消化性對腸道菌群潛在的影響，作者用糖基化OVA及未處理OVA的消化產物進行了體外結腸發酵實驗，結果如圖4所示。圖4A和B顯示微生物群落以Bacteroidota和Firmicutes為主導，其次是Actinobacteriota和Proteobacteria。與N-OVA組相比，G-OVA組多一個優勢門Verrucomicrobiota。與對照組和消化產物組相比，G-OVA/N-OVA組的Actinobacteriota、Patescibacteria和Desulfobacterota的相對豐度較低。這些結果表明消化產物有助于緩解G-OVA或N-OVA引起的微生物群落結構不穩定的不平衡。如圖4C和D所示，微生物群落在屬水平上主要由Bacteroides、Alistipes、norank_f_Ruminococcaceae、Parabacteroides、norank_f_norank_o_RF39、UCG-002、Prevotella、Barnesiella主導。與G-OVA組相比，G-GI-1h和G-GI-2h組的Subdoligranulum、Collinsella和Bifidobacterium的比例相對較高（圖4H），其中富含Bifidobacterium的腸道微生物對避免雞蛋過敏起著積極作用。相反，G-OVA組中Prevotella、norank_f_Eubacterium_coprostanoligenes_group、Odoribacter和Butyricimonas的豐度明顯高于其他組，包括對照組和G-OVA消化產物組，說明具有高免疫原性的G-OVA對Prevotella、norank_f_Eubacterium_coprostanoligenes_group、Odoribacter和Butyricimonas有促進作用。在圖4G中觀察到了相同的趨勢，即N-OVA顯著增加了Prevotella和Eubacterium_ventriosum_group的豐度，減少了Barnesiella的豐度。這些結果表明Prevotella可能與過敏有關。此外，G-OVA的Enterobacteriaceae/Bacteroidaceae（E/B比）比對照組更高，在消化后顯著降低（圖4I）。據報道，嬰兒E/B比率的增加與食物過敏有關，E/B比率下降表明消化后G-OVA的IgE結合能力下降。因此，糖基化OVA的消化產物可能會改變腸道微生物群的結構，甚至可能影響過敏反應。腸道微生物群與過敏反應之間的關系還有待進一步討論。

圖4 糖基化OVA及未處理OVA的消化產物對腸道菌群相對豐度的影響

作者

簡介

第一作者

毛積華，男，現為江西師范大學化學化工學院博士研究生，主要研究方向為極端條件下食品組分相互作用。以第一作者在國內外期刊發表論文3 篇，其中SCI一區2 篇，授權國家實用新型專利3 件。

通信作者

劉俊，男，副教授江西師范大學生命科學學院。1989年10月生，中共黨員，University of Massachusetts-Amherst聯合培養博士，碩士生導師。江西省主要學科學術和技術帶頭人青年人才，江西省優秀博士論文獲得者，江西省科技特派員，江西省藥學會藥物化學專業委員會委員，江西師范大學“1125”青年英才培育工程人選。研究方向為極端條件下食品組分相互作用，在國內外高水平期刊發表論文50 余篇，其中以第一或通信作者在JAFC，FC等雜志上發表30 篇，授權專利10 件，主持國家自然科學基金2 項，省自然基金2 項，獲江西省科技進步一等獎1 項，完成科技成果鑒定1 項（國際領先）；指導學生獲中國國際“互聯網+”大學生創新創業大賽全國金獎和銀獎、全國大學生生命科學競賽一等獎。

涂宗財，男，1965年2月出生，江西靖安人。中共黨員、工學博士、二級教授，南昌大學食品科學與工程、食品營養與衛生專業博士生導師，江西師范大學化學生物學專業博士生導師。現為國家大學科技園和國家自然科學基金等評審專家、江西省科協副主席、中國農業工程學會農產品加工與貯藏分會副理事長、江西省食品科學與技術學會副理事長等。

主要研究領域為水產品加工及高值化利用、極端條件下食品營養成分改性及相互作用和食物資源中有效成分提取與利用等，在JAFC、FCH等國內外權威雜志上發表學術論文300多篇，其中SCI/EI收150多篇，出版學術著作9部，獲得國家發明專利授權40件；主持國家“藍色糧倉”重點研發專項課題、國家自然科學基金、國家“863”課題、“973”課題等國家級項目25 項和省部級項目35 項。獲江西省自然科學一等獎、國家教育部高等學校科學研究優秀成果獎、江西省科技進步獎等省部級獎12 項，江西省優秀新產品獎1 項。入選“新世紀百千萬人才工程”國家級人選，享受國務院特殊津貼，是“全國優秀科技工作者”、國家現代農業技術體系崗位科學家，是江西省主要學科學術與技術帶頭人，高校中青年學科帶頭人，首批入選省“贛鄱英才555工程”，南昌大學食品科學與技術國家重點實驗室學科帶頭人。

Investigation into IgG/IgE binding capacity and gut microbiota of digestion products derived from glycated ovalbumin

Jihua Maoa, Yanhong Shaoa, Hui Wangb, Jun Liua,*, Zongcai Tua,b,*

a National R&D Center for Freshwater Fish Processing, College of Life Science, College of Chemistry and Chemical Engineering, Jiangxi Normal University, Nanchang 330022, China

b State Key Laboratory of Food Science and Technology, Nanchang University, Nanchang 330047, China

*Corresponding authors.

Abstract

Gut microbiota plays an important role in food allergy. The immunoglobulin G (IgG)/immunoglobulin E (IgE) binding capacity and human gut microbiota changes of digestion products derived from glycated ovalbumin (OVA) were investigated. Gastrointestinal digestion effectively destroyed the primary structure of glycated OVA, resulting in a significantly higher digestibility than gastric digestion, and more abundant peptides < 3 kDa. Moreover, gastric and gastrointestinal digestion products have different fluorescence quenching and red shift of fluorescence peaks, and possess different conformational structures. These changes resulted in a decrease in 28.7% of the IgE binding capacity of gastrointestinal digestion products beyond that of pepsin. Moreover, gastrointestinal digestion products of glycated OVA increased significantly the proportion of Subdoligranulum, Collinsella, and Bifidobacterium. Therefore, gastrointestinal digestion products of glycated OVA altered human intestinal microbiota, reducing the risk of potential allergy.

Reference:

MAO J H, SHAO Y H, WANG H, et al. Investigation into IgG/IgE binding capacity and gut microbiota of digestion products derived from glycated ovalbumin[J]. Food Science and Human Wellness, 2024, 13(6): 3633-3641. DOI:10.26599/FSHW.2023.9250045.

文章翻譯由作者提供

編輯：王佳紅；責任編輯：孫勇

封面圖片：圖蟲創意

為深入探討未來食品在大食物觀框架下的創新發展機遇與挑戰，促進產學研用各界的交流合作，由北京食品科學研究院、中國肉類食品綜合研究中心、國家市場監督管理總局技術創新中心（動物替代蛋白）及中國食品雜志社《食品科學》雜志、《Food Science and Human Wellness》雜志、《Journal of Future Foods》雜志主辦，西華大學食品與生物工程學院、四川旅游學院烹飪與食品科學工程學院、四川輕化工大學食品與釀酒工程學院、成都大學食品與生物工程學院、成都醫學院檢驗醫學院、四川省農業科學院農產品加工研究所（四川省農業科學院食物與營養健康研究所）、中國農業科學院都市農業研究所、四川大學農產品加工研究院、西昌學院農業科學學院、宿州學院生物與食品工程學院、大連民族大學生命科學學院、北京聯合大學保健食品功能檢測中心共同主辦的“第二屆大食物觀·未來食品科技創新國際研討會”即將于2025年5月24-25日在中國 四川 成都召開。

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