食品界

成军虎教授—等离子体处理对中国对虾原肌球蛋白结构和致敏性的影响

报告标题：

等离子体处理对中国对虾原肌球蛋白结构和致敏性的影响

虾类引起的过敏反应严重影响着过敏人群的身体健康和生活质量。原肌球蛋白（TM）是对虾的主要过敏原，具有热稳定性，传统的热加工手段无法消减其致敏性。低温等离子体作为一种新型的食品非热加工技术可以有效修饰过敏原的结构进而影响其致敏性。因此，本研究以中国对虾主要过敏原TM为研究对象，以低温等离子体介导的氧化微环境为切入点，探索等离子体氧化微环境对TM的结构及过敏原性的影响，阐释TM结构变化与致敏性变化之间的构效关系，进而揭示低温等离子体新型物理场消减虾类TM过敏原的内在机制，为甲壳类水产品过敏原的消除提供新的思路和解决方案，为推动等离子体技术在低敏性食品领域工程化应用奠定基础，具有重要的科学意义及开发价值。主要研究结果如下：

1）等离子体处理对TM结构和IgE结合能力的影响分析。随着等离子体处理时间延长（0～20 min），蛋白条带逐渐上升，蛋白浓度逐渐降低（降低了96.3%）；游离氨基酸含量增加至9.37 μmol/mL（增加了74.7%）；紫外光谱吸收峰强度逐渐增加，荧光光谱吸收峰强度逐渐降低，等离子体处理改变了TM结构，影响了Trp等芳香族氨基酸的分布；二级结构中，α-螺旋含量下降了69%，β-折叠含量上升了36%，无规则卷曲含量上升了26%；表面疏水性提高了57.8%，等离子体处理能够使TM蛋白展开，内部的疏水性基团暴露在TM表面。ELISA、Dot blot结果证实了等离子体处理能够降低TM与虾过敏患者血清IgE的结合能力（降低了96%），具有降低TM致敏性的潜力。等离子体处理一方面通过破坏过敏原与抗体结合的亲水性基础（溶解度下降）从而降低过敏原致敏性；另一方面，通过破坏蛋白质的一级结构从而破坏线性表位，导致致敏性下降。

2）等离子体处理对TM致敏性影响的细胞模型构建与分析。构建了KU812细胞致敏模型，等离子体处理20 min的TM能够使β-氨基己糖苷酶释放率降低32.5%、细胞内钙离子强度降低31.0%、组胺释放量降低37.3%、炎性细胞因子（IL-4、TNF-α）释放量分别降低51.7%、70.2%，说明了等离子体处理TM能够抑制细胞脱颗粒反应的发生。

3）等离子体处理对TM致敏性影响的小鼠模型构建与分析。构建了Balb/c小鼠致敏模型，与阳性对照组相比，等离子体处理能够减轻小鼠过敏症状，处理20 min时促使小鼠血清中IgG含量降低了54.9%，IgE含量降低了80.9%，IgG1含量降低了60.4%，IgG2a含量降低了38.8%，组胺含量降低了72.1%，mMCP-1含量降低了48.1%，脾细胞因子IL-10、IFN-γ释放量分别增加了182.6%、87.9%，IL-4释放量减少了59.3%，共同说明了等离子体处理能够通过激活Treg细胞，调节Th1/Th2平衡阻止过敏反应发生。Alpha多样性分析结果表明，过敏反应发生会引起Chao1和Ace指数的下降（分别下降了8.6%、5.6%），引起Shannon和Simpson指数的上升（分别上升了15.1%、2.4%）。Beta多样性分析结果表明，TM组与PBS组距离较远，说明这两个组物种组成差异大，也说明过敏反应的发生对菌群多样性影响很大；等离子体处理20 min的TM能够使厚壁菌门丰度下调33.9%，拟杆菌门丰度上调35.5%，普雷沃氏菌属丰度上调4.3%，拟普雷沃氏菌属丰度上调8.5%，拟杆菌属丰度上调14.1%，毛螺旋菌属丰度下调27.1%，其菌群结构、比例与PBS组接近，进一步验证了厚壁菌门、拟杆菌门、普雷沃氏菌属、拟普雷沃氏菌属、拟杆菌属、毛螺旋菌属与过敏反应密切相关。肠道切片结果表明，过敏反应发生能够破坏肠道结构，使小肠绒毛断裂、萎缩，而等离子体处理能够减弱这种破坏作用，使肠道结构趋于正常。

专家介绍

成军虎 教授

华南理工大学食品科学与工程学院

比利时鲁汶大学联合培养博士，华南理工大学食品科学与工程学院教授，博士生导师，科睿唯安“全球高被引科学家”，全球前2%顶尖科学家，全球前10万顶尖科学家，广东省企业科技特派员，广东省农村科技特派员，中国国际“互联网+”大学生创新创业大赛全国金奖指导教师。发表SCI学术论文100余篇，ESI高被引论文（1%）13 篇，H指数为47。申请发明专利46 件，授权18 件，专利转化1 件，PCT专利2 件。主持国家自然科学基金面上项目2 项、“十四五”国家重点研发计划课题1 项，子课题1 项，省部级及企业合作项目20余项。荣获广东省科技进步一等奖，教育部科技进步二等奖，全国发明展览奖金奖，中国食品科学技术学会科技创新奖等。中国食品科学技术学会食品装备与智能制造分会理事，Frontiers in Nutrition副主编、Food Science of Animal Products编委、Grain & Oil Science and Technology编委、河南工业大学学报-自然科学版》编委。

主要研究方向：1)食品非热加工与贮藏保鲜理论与技术；2)基于生物基功能材料的食品品质智能监控理论与技术；3.)微波食品加工理论与技术