成軍虎教授—等離子體處理對中國對蝦原肌球蛋白結(jié)構(gòu)和致敏性的影響
2023-10-13 23:43:56
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報(bào)告標(biāo)題：
等離子體處理對中國對蝦原肌球蛋白結(jié)構(gòu)和致敏性的影響
蝦類引起的過敏反應(yīng)嚴(yán)重影響著過敏人群的身體健康和生活質(zhì)量。原肌球蛋白（TM）是對蝦的主要過敏原，具有熱穩(wěn)定性，傳統(tǒng)的熱加工手段無法消減其致敏性。低溫等離子體作為一種新型的食品非熱加工技術(shù)可以有效修飾過敏原的結(jié)構(gòu)進(jìn)而影響其致敏性。因此，本研究以中國對蝦主要過敏原TM為研究對象，以低溫等離子體介導(dǎo)的氧化微環(huán)境為切入點(diǎn)，探索等離子體氧化微環(huán)境對TM的結(jié)構(gòu)及過敏原性的影響，闡釋TM結(jié)構(gòu)變化與致敏性變化之間的構(gòu)效關(guān)系，進(jìn)而揭示低溫等離子體新型物理場消減蝦類TM過敏原的內(nèi)在機(jī)制，為甲殼類水產(chǎn)品過敏原的消除提供新的思路和解決方案，為推動(dòng)等離子體技術(shù)在低敏性食品領(lǐng)域工程化應(yīng)用奠定基礎(chǔ)，具有重要的科學(xué)意義及開發(fā)價(jià)值。主要研究結(jié)果如下：1）等離子體處理對TM結(jié)構(gòu)和IgE結(jié)合能力的影響分析。隨著等離子體處理時(shí)間延長（0～20 min），蛋白條帶逐漸上升，蛋白濃度逐漸降低（降低了96.3%）；游離氨基酸含量增加至9.37 μmol/mL（增加了74.7%）；紫外光譜吸收峰強(qiáng)度逐漸增加，熒光光譜吸收峰強(qiáng)度逐漸降低，等離子體處理改變了TM結(jié)構(gòu)，影響了Trp等芳香族氨基酸的分布；二級結(jié)構(gòu)中，α-螺旋含量下降了69%，β-折疊含量上升了36%，無規(guī)則卷曲含量上升了26%；表面疏水性提高了57.8%，等離子體處理能夠使TM蛋白展開，內(nèi)部的疏水性基團(tuán)暴露在TM表面。ELISA、Dot blot結(jié)果證實(shí)了等離子體處理能夠降低TM與蝦過敏患者血清IgE的結(jié)合能力（降低了96%），具有降低TM致敏性的潛力。等離子體處理一方面通過破壞過敏原與抗體結(jié)合的親水性基礎(chǔ)（溶解度下降）從而降低過敏原致敏性；另一方面，通過破壞蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)從而破壞線性表位，導(dǎo)致致敏性下降。2）等離子體處理對TM致敏性影響的細(xì)胞模型構(gòu)建與分析。構(gòu)建了KU812細(xì)胞致敏模型，等離子體處理20 min的TM能夠使β-氨基己糖苷酶釋放率降低32.5%、細(xì)胞內(nèi)鈣離子強(qiáng)度降低31.0%、組胺釋放量降低37.3%、炎性細(xì)胞因子（IL-4、TNF-α）釋放量分別降低51.7%、70.2%，說明了等離子體處理TM能夠抑制細(xì)胞脫顆粒反應(yīng)的發(fā)生。3）等離子體處理對TM致敏性影響的小鼠模型構(gòu)建與分析。構(gòu)建了Balb/c小鼠致敏模型，與陽性對照組相比，等離子體處理能夠減輕小鼠過敏癥狀，處理20 min時(shí)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%，組胺含量降低了72.1%，mMCP-1含量降低了48.1%，脾細(xì)胞因子IL-10、IFN-γ釋放量分別增加了182.6%、87.9%，IL-4釋放量減少了59.3%，共同說明了等離子體處理能夠通過激活Treg細(xì)胞，調(diào)節(jié)Th1/Th2平衡阻止過敏反應(yīng)發(fā)生。Alpha多樣性分析結(jié)果表明，過敏反應(yīng)發(fā)生會(huì)引起Chao1和Ace指數(shù)的下降（分別下降了8.6%、5.6%），引起Shannon和Simpson指數(shù)的上升（分別上升了15.1%、2.4%）。Beta多樣性分析結(jié)果表明，TM組與PBS組距離較遠(yuǎn)，說明這兩個(gè)組物種組成差異大，也說明過敏反應(yīng)的發(fā)生對菌群多樣性影響很大；等離子體處理20 min的TM能夠使厚壁菌門豐度下調(diào)33.9%，擬桿菌門豐度上調(diào)35.5%，普雷沃氏菌屬豐度上調(diào)4.3%，擬普雷沃氏菌屬豐度上調(diào)8.5%，擬桿菌屬豐度上調(diào)14.1%，毛螺旋菌屬豐度下調(diào)27.1%，其菌群結(jié)構(gòu)、比例與PBS組接近，進(jìn)一步驗(yàn)證了厚壁菌門、擬桿菌門、普雷沃氏菌屬、擬普雷沃氏菌屬、擬桿菌屬、毛螺旋菌屬與過敏反應(yīng)密切相關(guān)。腸道切片結(jié)果表明，過敏反應(yīng)發(fā)生能夠破壞腸道結(jié)構(gòu)，使小腸絨毛斷裂、萎縮，而等離子體處理能夠減弱這種破壞作用，使腸道結(jié)構(gòu)趨于正常。
成軍虎 教授
華南理工大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院
比利時(shí)魯汶大學(xué)聯(lián)合培養(yǎng)博士，華南理工大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院教授，博士生導(dǎo)師，科睿唯安“全球高被引科學(xué)家”，全球前2%頂尖科學(xué)家，全球前10萬頂尖科學(xué)家，廣東省企業(yè)科技特派員，廣東省農(nóng)村科技特派員，中國國際“互聯(lián)網(wǎng)+”大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽全國金獎(jiǎng)指導(dǎo)教師。發(fā)表SCI學(xué)術(shù)論文100余篇，ESI高被引論文（1%）13 篇，H指數(shù)為47。申請發(fā)明專利46 件，授權(quán)18 件，專利轉(zhuǎn)化1 件，PCT專利2 件。主持國家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目2 項(xiàng)、“十四五”國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃課題1 項(xiàng)，子課題1 項(xiàng)，省部級及企業(yè)合作項(xiàng)目20余項(xiàng)。榮獲廣東省科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)，教育部科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)，全國發(fā)明展覽獎(jiǎng)金獎(jiǎng)，中國食品科學(xué)技術(shù)學(xué)會(huì)科技創(chuàng)新獎(jiǎng)等。中國食品科學(xué)技術(shù)學(xué)會(huì)食品裝備與智能制造分會(huì)理事，Frontiers in Nutrition副主編、Food Science of Animal Products編委、Grain & Oil Science and Technology編委、河南工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)-自然科學(xué)版》編委。 主要研究方向：1)食品非熱加工與貯藏保鮮理論與技術(shù)；2)基于生物基功能材料的食品品質(zhì)智能監(jiān)控理論與技術(shù)；3.)微波食品加工理論與技術(shù)
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