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食品安全风险及其控制措施

摘要:针对动物性食物及其制品所导致的食物过敏问题,总结动物性食品过敏的致敏机制、研究现状和发展进程等,并对动物性食品过敏所带来的食品安全与风险问题控制措施,如过敏成分的检测与鉴定、食品标签、脱敏方法等进行介绍。旨在为动物性食品致敏风险的控制与消除提供参考。

关键词:动物性食品;过敏;脱敏;致敏物检测;食品标签

食物过敏,医学上也称为食物变态反应或过敏性胃肠炎,主要是免疫球蛋白E(IgE)介导的超敏反应与非IgE介导的病症,包括嗜酸性粒细胞性食道炎症、过敏性直肠结肠炎症及食品蛋白质诱导的小肠结肠炎症。食品过敏的典型症状是对皮肤组织、呼吸系统、心血管和胃肠道的干扰,大多涉及多个器官或系统,严重时诱发危及生命的低血容量休克和呼吸危害[1]。根据流行病学调查结果,全球不同国家和地区的食物过敏发生率具有较大差异。数据显示,食物过敏率最高的国家为澳大利亚,10%的婴儿至少对一种食物表现出过敏症状;欧洲和美国等其他发达地区的食物过敏发生率为1%~15%[2]。发展中国家的食物过敏发生率往往呈现增长趋势,主要原因可能是人们对食物过敏的认知能力和过敏原检测技术水平相对滞后。在中国,研究者采用相同检测方法,开展2项间隔10年(1999年与2009年)的横断面研究,对同一医院0~24个月婴儿的过敏和经证实的食物过敏发生率进行统计,结果显示,1999年对至少一种食物过敏的发生率为9.9%,10年后增加至18%[3]。因此,发展中国家对食物过敏的监测技术手段与风险管理策略,应根据最新研究数据改进和完善。近年来,在食物致敏原的筛选与鉴定、致敏机制的研究与探索等方面不断取得进展,为食物过敏风险防控措施的制定、脱敏治疗方案的研发提供方法和思路。生活中的食物过敏原种类繁多,联合国粮食与农业组织(FAO)研究报告中,将花生、大豆、鸡蛋、牛奶、甲壳类、鱼类、坚果、小麦等8种类食物及其制品列为最常见的致敏原来源,其中,以动物性食物及其制品(包括牛奶、鸡蛋、水产品、肉类)为主。基于此,通过论述几种动物性食物过敏原及其致敏机制,结合动物性食品过敏的控制措施进行系统分析,以期为动物性食品的致敏风险防控提供理论参考。

1动物性食品过敏原及其致敏机制

1.1牛奶过敏及其致敏机制。牛奶及其分馏成分,由于其独特的营养和生物学特性而被广泛应用于作为功能和技术试剂的配制食品中。牛奶蛋白是最好且最广泛表征的食品蛋白质体系之一,不仅包含均衡水平的必需氨基酸,而且还具有重要且有益的生物化学和生物功能,与消化率和免疫系统调节相关[4]。由此,牛奶成为婴幼儿除母乳外最主要且最重要的食品来源。牛乳蛋白过敏症(CMPA)是婴幼儿时期最早出现也是最普遍的食品过敏性疾病,在国内外均受到广泛关注,被很多国家认定为公共卫生事件。CMPA除了会引发患儿肌肤、胃肠道、呼吸道及神经系统过敏症状外,症状严重时还会导致全身过敏性休克甚至有生命危险。据调查,中国的婴幼儿CMPA的发病率为2.0%~7.5%[5],一般随着年龄的增长,CMPA会自动消失。CMPA致敏机制有IgE型、非IgE型和混合型。IgE型是指食物中未被消化的过敏原,刺激免疫B细胞产生的IgE抗体和肥大细胞特异性结合导致的过敏反应,再次接触相同过敏原会更加快速地引发严重的过敏症状[6]。非IgE型是由T细胞、相关促炎介质及体液免疫共同介导的免疫过程,一般引发肠道消化系统病症[7]。回避治疗是预防和治疗婴幼儿牛奶过敏的首选措施,临床使用的回避措施主要有氨基酸配方、深度水解配方、部分水解蛋白配方和豆奶配方4种配方奶[8-9]。游离氨基酸配方奶粉/深度水解配方奶粉的惯序诊疗方法用于牛奶蛋白过敏的患儿,可以有效减缓牛奶致敏蛋白质导致的过敏症状,同时能为患儿的生长发育提供充足的营养素和能量物质[10]。1.2鸡蛋过敏原及其致敏机制。鸡蛋含有丰富的营养素,是蛋白质和脂类的最佳来源之一。然而,鸡蛋会引发较为严重的致敏反应,尤其是对婴幼儿和儿童。大量调查显示,鸡蛋作为八大主要过敏原食物之一,是仅次于牛乳的第二大食品致敏原。国外流行病学调查表明,有2.5%成年人和6%~8%儿童对某些食物过敏,其中鸡蛋导致的过敏症状占儿童食品过敏的35%,占成人食物过敏的12%[11]。临床治疗记录显示,大约有2/3因鸡蛋过敏的儿童在5~6岁时过敏症状会有所减轻甚至消失,但仍有1/3儿童的过敏症状会持续出现[12]。食物中的致敏原大多是蛋白质,且多是糖蛋白,鸡蛋中含有丰富的蛋白质,研究证实鸡蛋中至少含有23种糖蛋白。鸡蛋中的过敏原大都存在于蛋清中,包括卵清蛋白(Ovalbumin)、卵类黏蛋白(Ovomucoid)、卵转铁蛋白(Ovotransferrin)、溶菌酶(Lysozyme)以及卵黏蛋白(Ovomucin),除溶菌酶外均是糖蛋白[13]。鸡蛋致敏主要是由IgE介导的速发型超敏反应,具有发生快且消退快的特征,会引发生理紊乱,但不会损伤组织细胞,有显著的个体差异与遗传倾向。鸡蛋过敏的致敏机制[14]大致为:过敏原诱导原特异性Th0细胞分化为效应Th2细胞,导致B细胞分化成抗体分泌浆细胞产生过敏原特异性IgE,特异性IgE与存在于肥大细胞或嗜碱性粒细胞表面的高亲和力Fc受体(FcεRI)结合。当已经发生过敏的机体再次接触同种过敏原时,IgE受体的交联形成脱颗粒。继而引发生物活性介质的释放,以及各种花生四烯酸衍生的炎症介质的合成,最终导致鸡蛋过敏临床症状(包括特应性皮炎、荨麻疹、血管瘤等)。拒绝食用任何含鸡蛋的食物是避免鸡蛋过敏带来的食品安全问题最有效的方法,但几乎难以实现。1.3水产品过敏及其致敏机制。2018年,中国水产品年总产量为6469万t,水产养殖总量与水产贸易总额在世界稳居榜首。水产品在日常消费中占据有很重要的地位,因其含有多种蛋白质和不饱和脂肪,且肉质鲜美而被人们喜爱。同时,水产品作为一种食物致敏原,也会引起食品过敏反应。与其他食物引起的过敏性疾病不同,水产品过敏有明显的个体差异,不同人对同一种水产品过敏的症状持续时间都有差异。据国外流行病学报道,在美国有超过690万人对水产品过敏,约占总人口数的2.3%。八大食物过敏原来源食物中,鱼类和甲壳类均属于水产品。近几年,愈来愈多种类的水产品致敏原不断地被发现,按种类大致可分为鱼类、甲壳类动物及软体动物3大类。水产品食物中的小清蛋白(Parvalbumin)、精氨酸激酶(ArginineKinase)、胶原蛋白(Collagen)等被认为是主要致敏原物质,引起的过敏反应可导致患者出现急性荨麻疹导致皮肤红肿、哮喘、鼻炎、过敏性肠胃炎等过敏性症状,严重者还伴随休克,甚至有生命危险[15]。鱼与甲壳类过敏机制与鸡蛋过敏类似,主要是由IgE介导的I型超敏反应,同样是包括变应原致敏激活时期与效应时期两个阶段。过敏原初次暴露有肠道黏膜APC呈递,激活幼稚CD4+T细胞分化成辅助T细胞,其中的TH2细胞分泌细胞因子IL-4、IL-5和IL-13等,刺激诱导B细胞转换并产生特异性IgE,与肥大细胞及嗜碱性粒细胞表面的受体FcεRI结合,机体开始免疫应答而处于致敏状态。当相同过敏原再次暴露时,FcεRI与IgE-过敏原复合物交联,迅速引发肥大细胞和嗜碱性粒细胞脱颗粒,释放组胺、白三烯等大量过敏性炎性介质,进而引发IgE介导的Ⅰ型超敏反应[16]。1.4肉及肉制品过敏。肉是日常生活中最常见的优质蛋白之一,营养学上按外观颜色将肉分为白肉和红肉。红肉是指尚未烹调但肉色呈红色的一类,如牛、羊、猪、袋鼠、鲸等动物的肉,而白肉则包含有禽肉、鱼肉等。相比于前述3种类型的食物过敏原,肉类制品所导致的过敏反应极少。2003年,中国发现一名23岁的年轻男子因食用猪肉水饺,被诊断为食物过敏反应。据2009年的报道,在美国及欧洲部分国家,有人在食用红肉后6h之内发生多次严重的过敏症状,然而,此类过敏反应也可以由蜱虫叮咬引起。红肉过敏(RMA)的特征是在摄入含有抗原α-半乳糖(α-Gal)的哺乳动物肉后3~6h出现荨麻疹,血管神经性水肿,胃肠道症状或过敏反应[17]。原因是红肉中的α-半乳糖是在乳糜微粒(CM)与极低密度脂蛋白(VLDL)被消化以后开始释放,这一过程一般需要数个小时[18]。因而RMA发作大多适逢深夜,使得不少患者因不被及时发现而引发致死性过敏性休克而死亡[19]。RMA尚未有根治之法,最普遍使用且有效的方法为避免食用红肉及脏器。经过加工而获得的肉制品,不仅含有蛋白质、脂肪和水,还含有多种其他成分。通常包括盐、磷酸盐、植物蛋白(大豆、小麦粉)和动物蛋白(牛奶蛋白、血浆)、增稠剂(明胶、淀粉、糊精、果胶、纤维素)、膳食纤维、转谷氨酰胺酶、香料等。为增强肉制品的功能特性、营养价值或风味而有目的地添加食品添加剂,这些添加剂中的一种或多种成分可能引起食物过敏反应[20]。由于肉制品中不仅有肉其本身,故而其可能为食物过敏原的食物多种多样,包括各类谷物、牛奶、鸡蛋和香料等。Besler等[21]指出,芹菜(Apiumgraveolens)因其独特的口味而添加到肉、内脏或即食肉类菜肴中。但它含有可能引起急性过敏反应的物质,如Bet-v-1-同源Apig1、profilin(Apig4)、Apig5。芥末是另一种经常添加入的香料,可以增强肉制品的味道,但芥末中的过敏原具有热稳定性和抗酶性。据估计,7%的食物过敏可能是由芥末引起。这种过敏的发生在法国特别高,可能是由于长期的高芥末消费需求[22]。

2动物性食品过敏的控制措施

食物过敏作为一个普遍但又难以攻克的问题,一直困扰着消费者和生产企业。目前还没有可以完全治愈食物过敏的方法。因而,管理食物过敏便尤为重要。近年来的科技研究成果与实际实践表明,食物中的过敏原可以从致敏原致敏性的抑制或消除、食品标签管理、致敏原检测技术及食品过敏治疗等方面着手控制。2.1食品标签管理。日本作为全球第一个建立强制性食物过敏标识体系,同时加以立法保护的国家,已形成健全的食品致敏原标签管理体系[23]。国际上均认可对食品致敏原进行标识管理,为了最大力度保护食品过敏群体,部分发达国家专门出台法律,强制要求所有食物包装袋上要明确标识出食物致敏原,包括澳大利亚、新西兰、欧盟、美国、加拿大、韩国等。2004年,中国香港在的第85号法规公告中指出,强制要求标注预包装食品中过敏原成分。致敏原包括FAO公布的8种常见致敏原与浓度超过10%的亚硫酸盐,规定标签文字可使用中文或英文或中英文兼用。2011年,中华人民共和国卫生部颁布首部对食物过敏原提出要求的法规《食品标签通用标准》,在全国范围内施行。与香港不同的是,标准并没有强制要求所有食品需要标注过敏原。倘若将标准中所涉及过敏原食品的一种或多种用作配料时,须在配料表中使用易辨识的名称,或在配料表邻近位置加以标志[24]。对于强制性食物过敏标志,中国尚未建立起完善的制度体系,现行的GB7718—2011《食品安全国家标准预包装食品标签通则》中规定“致敏物质”为推荐标注内容。2.2动物性食品过敏原的检测。体内诊断技术在皮肤试验(SPT)和双盲安慰剂对照食物激发试验(DBPCFC)等试验体系中应用[21]。体外检测技术有基于蛋白质和基于核酸2种方法,通过检测过敏患者的血液或可替代的体液,因过敏原不直接用于人体,而具有比体内检测技术更高的安全性,且影响检测结果的因素更少。基于蛋白质的检测技术,建立在电泳法、色谱法和免疫学方法的基础上,杂交电泳试验、免疫印迹、酶联免疫吸附试验(ELISA),它们均属于免疫学方法。ELISA是目前检测食物过敏原应用范围最广的分析方法,具有特异性高、费用低、敏感性强、操作简便、结果快捷等优点,可以达到比较精准的定量检测目的。免疫印迹(Immunoblotting)是一种将高分辨率凝胶电泳与免疫化学分析技术完美结合的杂交技术,该法能不破坏分离得到的多肽生物学活性,是致敏原鉴定的主要技术之一。而基于核酸的检测技术,主要包括有PCR和荧光PCR,这2种技术被广泛使用于食物过敏原检测。相比蛋白质,核酸具有更高的稳定性,不会因为过敏原本身的降解而影响检测结果。除此之外,基于蛋白芯片、基因芯片等技术开发的生物传感器微生物传感器、DNA传感器、酶传感器和可视膜生物传感器等,可高通量、快速准确地检测到致敏原,能同时检测同一样品中的多种成分,并且检测样本所需剂量小[25],是过敏原检测技术的发展趋势。国外利用此方法检测食物中过敏原较多,如Bremer等[26]用生物传感器检测橄榄油中的致敏性成分榛子蛋白,检测限为0.08μg/g。此外,借助建立的动物模型来评价食物中的过敏原强弱的手段也很常见,尽管动物模型对过敏原的反应与人类存在一定差异,但其仍具有不可比拟的参考价值。2.3动物性食品过敏原致敏性的抑制和消除。不同的加工方法会导致食品中过敏原蛋白的一级结构甚至三级结构发生异变,从而降低蛋白的致敏性。可以通过物理、化学或生物方法,对食品进行处理,通过改变食品中过敏原的结构,从而降低或消除其致敏性。基于现有研究结果,致敏蛋白的致敏性还不能通过生产加工完全消除,在不考虑加工成本条件下,多种加工方式复合使用可以最大程度地降低食物的致敏性。常用的物理处理包括热处理、超声处理、超高压处理等。热处理是一种有利于提高微生物安全性,消除毒素,改善食物的品质的传统加工方法。食物中过敏原成分的结构在热处理后趋于改变,这解释为什么热处理可以使变应原性最小化[27]。马涛等[28]研究结果表明超声处理可使三文鱼得致敏蛋白质小清蛋白的构象发生改变从而降低其致敏性。谢丹丹等[29]利用超高压技术对虾进行处理,发现能减弱虾的致敏性。超高压处理的脱敏效果最优,但对水产品中蛋白质结构破坏程度也最大。另外一些非热加工技术包括辐照,微波处理、高压脉冲电场等均显示出有希望减少鸡蛋过敏反应且不损害产品的营养质量和安全性的结果[30]。常用的化学处理法是化学修饰改性,包括致敏蛋白质的糖基化、磷酸化、酰基化等。化学修饰改性是在食品加工中常用的另一种脱敏处理工艺。如糖基化反应通过屏蔽IgE结合表位来改变蛋白的过敏性,其中最常见的是美拉德反应,Usui等[31]研究美拉德反应对大豆蛋白特性的影响,大豆蛋白与壳聚糖在干热条件下进行美拉德反应,极大降低大豆蛋白的致敏性。常用的生物法包括酶解法和微生物发酵法等。酶解法通过损坏蛋白质的线性表位,进而损坏蛋白质的构象表位,是一种能极大程度减小过敏原致敏性的加工方式[32]。酶解法与微生物发酵法是常用的生物处理方法,不仅能够降低食品中的有害成分,还能够改善食品的一些特性,在开发低致敏性或无致敏性大豆及豆制品方面显示出巨大的应用潜力[33]。另有研究发现,生物技术法生产的重组蛋白及突变型重组蛋白,可使鸡蛋的致敏性有目的且有效地降低。如Rupa等[34]利用用基因重组技术表达卵类黏蛋白,获得低致敏性的重组蛋白,可使得已过敏的Balb/c小鼠脱离过敏。2.4动物性食品过敏的治疗。过敏患者多次或长期低剂量摄入致敏物,可使其免疫系统逐渐适应致敏原的刺激、不再对过敏原产生过激的免疫反应,从而实现对食物过敏原的脱敏治疗。摄入的途径包括口服、舌下和表皮注射等。其中,口服是最有效的,然而,口服免疫疗法的全身反应和胃肠道症状的风险最高。因此,与食品口服免疫疗法的治疗益处相比,治疗期间的致敏风险需谨慎评估,特别是对婴儿和儿童过敏患者[35]。另一种新的脱敏技术是通过DNA疫苗暴露过敏原。溶酶体相关膜蛋白(LAMP)的DNA质粒疫苗是用于编码LAMP-1与过敏原序列的新型疫苗。在小鼠模型中,编码日本红柏中发现的主要过敏原的CryJ1和CryJ2-LAMP诱导了强烈的TH1型免疫反应。由AstellasPharma,Inc(日本东京)开发的一种用于治疗花生过敏的DNA-LAMP疫苗ASP0892,也可用于治疗由日本红柏引起的变态反应[36]。

3结语与展望

因接触或摄入食物导致的过敏反应尚未有根治的方法,最有效控制食物过敏的方法是完全避免过敏原。近年来由于动物性食物过敏而导致的过敏性疾病越来越多地困扰人民的健康生活,不断研究与探索过敏原导致过敏反应的机理,加快发展食物过敏成分检测与分析技术,加强对相关过敏食物的控制管理,均有利于管理和控制食物过敏所带来的食品安全风险。另外,强制性食品标签管理方法,各种脱敏技术的研发与建立,新型生物芯片技术的开发与利用,均有利于帮助食物过敏患者远离过敏反应带来的危害。随着科学技术的进步,减少甚至清除食物过敏反应带来的食品安全问题指日可待。

作者:肖静 邹萍萍 田琳 张苗 王金秋 肖宇 单位:成都大学农业农村部杂粮加工重点实验室

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