牛乳蛋白致敏性的靶向消减关键技术及产业化应用-江西省教育厅
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  • 牛乳蛋白致敏性的靶向消减关键技术及产业化应用

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    来源:南昌大学             发布时间:2024-06-25             
  • (一)成果简介

    项目瞄准过敏反应的物质基础-表位,提出了基于表位精准消减乳过敏原蛋白致敏性的理论,将噬菌体展示技术、肽扫描和生物信息学方法相结合,解析了牛乳主要过敏原表位结构特征,获得了牛乳主要过敏原表位结构数据,包括差异人群的特征表位、共有表位以及关键氨基酸信息等。基于靶向破坏表位结构筛选蛋白水解酶,基于T/B细胞表位结构信息,创建了降解乳过敏原酪蛋白T细胞表位和乳清蛋白B细胞表位的两种酶解新技术,集成创建了基于体外细胞和体内动物学评估相结合评估水解乳蛋白致敏性的方法,并创制了低致敏乳清蛋白粉和低敏水解乳蛋白婴幼儿配方奶粉等。本项目的开展依托南昌大学科技部食物过敏创新团队,项目成果通过了由江西省食品科学技术学会组织的成果评价,项目整体技术水平达到国际领先水平。发表相关学术论文24篇(IF>10论文2篇,SCI一区论文16篇),获授权专利7件,撰写相关标准5项。

    技术优势:

    1.低致敏乳清粉原料致敏性显著降低,T细胞和B细胞表位残留率最低。(1)抗体结合能力对比:特异性抗体结合能力是B细胞表位的残存率指标。靶向消减制备的乳清粉抗体结合能力显著低于市售适度水解乳清产品,与市售深度水解乳清产品效果相当。同时对不同样品中残存的肽段与B细胞表位及核心表位对比分析,证明靶向消减制备的乳清粉无B细胞表位残存,且少于市售部分水解乳清粉。(2)肽段对比:蛋白质谱对比不同乳清样品中的肽段含量可知,靶向消减的乳清粉中未见预测的表位,与T细胞表位相似长度肽段(1-3kDa)含量最少,靶向消减乳清粉(59.45%)<市售深度水解乳清粉 (66.29%)<市售部分水解乳清粉(75.78%),即靶向消减乳清粉中T细胞表位潜在残存率最少,其潜在致敏性最低。

    2.无明显苦味,风味与普通乳清粉相近:靶向消减乳清粉的苦味、涩味和酸味值均低于两款市售水解乳清粉原料,而鲜味和后味则优于其它产品。因此靶向消减乳清粉整体风味评估优于两种市售低致敏乳清粉原料,且水分、灰分、蛋白质含量符合要求。  

    技术创新点:

    1.颠覆了水解乳蛋白工业生产中以酶解程度评价产品致敏性的技术,集成创建了基于体外细胞和体内动物学评估相结合的致敏性评估技术,实现了产品致敏性的科学评估。在工业生产中,水解乳蛋白致敏性的评价是以产物中1kDa或3kDa以下的肽段含量来衡量乳蛋白的酶解程度,1kDa或3kDa以下的肽段含量越多就判断为致敏性越低。该方法科学依据不充分,事实上,乳蛋白致敏性的物质基础是致敏性表位,分子量在0.69-2.07kDa,且具有特定的结构,随机酶解产物中就会出现大量残存的表位。本成果集成免疫学技术,从生物学功能的角度评价致敏性,实现了水解乳蛋白致敏性的科学评估。

    2.基于靶向破坏表位筛选蛋白水解酶,突破了精准消减过敏原蛋白致敏性的酶解新技术,创建了以牛乳主要过敏原表位为靶点制备低致敏乳蛋白的新方法。定向筛选了破坏乳过敏原T细胞表位的蛋白酶,结合体内外致敏性评价方法建立了复合酶解消减酪蛋白致敏性的关键技术。基于T细胞表位信息,通过蛋白酶模拟酶切和实验结果的对比,筛选和优化出木瓜蛋白酶结合胰凝乳蛋白酶进行复合酶解,可定向打断酪蛋白所有T细胞表位,酶解后的产物无法刺激动物实验体内T细胞的增殖及破坏Th1/Th2平衡;体外IgG和IgE结合能力显著降低,激发KU812细胞株和LAD2细胞株的生物活性物质的能力显著下降。基于过敏原B细胞表位筛选了高效水解乳蛋白水解酶,建立了精准消减乳清蛋白致敏性的关键技术。借助生物信息学软件预测乳中主要过敏原B细胞表位,并对牛乳蛋白进行模拟酶切,比较各个蛋白酶对牛乳主要过敏原表位的破坏情况,筛选出精准破坏乳清过敏原表位的最佳蛋白酶并优化条件,确定最佳的酶解参数。通过细胞模型和动物学模型对本产品进行评估后,确定了机体对脱敏产品的转运吸收能力良好,在小鼠中诱导机体产生特异性IgG1/IgE和炎症因子的水平显著降低,无法刺激机体发生过敏反应。

    技术成熟度:通过中试

    知识产权情况:

    1.一种用于降低牛乳过敏蛋白潜在致敏性的方法 专利号:ZL201010102333.7

    2.一种用于改变牛乳过敏原蛋白免疫特性的脉冲电场加工方法 专利号:ZL201410148142.2

    3.一种用于天然蛋白分子分离鉴定的梯度电泳方法 专利号:ZL201310613929.7

    (二)应用情况

    本项目已建立乳清蛋白肽的关键制备工艺,完成了低致敏乳清蛋白粉的产品研发,用于生产供牛乳过敏患者安全食用的低致敏乳清蛋白粉。该项目具有绿色、安全,高效等特点,产品市场前景广阔,经济效益和社会效益显著。对脱敏乳清粉进行小试制备后,产品性质稳定、风味较好,有效降低潜在牛乳致敏性的风险,可用于牛乳过敏风险人群的安全食用。

    (三)市场化前景

    我国脱敏乳清粉需求量在2020年已达4.08万吨,而国内的脱敏乳粉流通量只有0.81吨且均为国外进口,存在3.27万吨的市场供需差值,且市面上的脱敏奶粉质量良莠不齐,无法为过敏婴幼儿提供足量高质的低致敏奶粉。因此,加快我国优质低致敏奶粉的自主研发刻不容缓。本项目依托科技部首个食物过敏创新团队,提出了国际领先的基于表位靶向脱敏新理念,拥有完全自主知识产权的核心过敏原表位序列,并创建了国内首创的定向脱敏技术,靶向破坏致敏表位,实现精准消减乳蛋白致敏性,有助于推动我国婴幼儿特医食品高质量发展,填补我国低敏乳蛋白制造技术与产品空白。  

    (四)期望合作方式技术转让


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