黄智本，唐婷，顾萱，闵星，施一凡，邢广良*
（常熟理工学院生物与食品工程学院，江苏常熟215500）
关键词：食物过敏；致敏性；体外胃肠道消化模型；体内胃肠道消化模型；消化稳定性
图1食物过敏原蛋白致敏过程Fig.1Theallergicreactionprocessoffoodallergenproteins
食物过敏发生时可涉及身体多个器官系统，严重时可能会危及生命，影响过敏患者的生活质量，因此广大科研工作者致力于食物过敏原的潜在致敏性研究，检测和评价食物过敏原的潜在致敏性越来越受到重视。体外胃肠道消化实验是食物过敏原潜在致敏性评价体系的重要环节之一，可帮助人们更好地了解食物过敏原自身特性及其对人体免疫系统的影响，已广泛应用于食物过敏原致敏性评价中。体外胃肠道消化模型主要可分为静态消化模型和动态消化模型。静态消化模型提供一种廉价且易操作的方法评估食物过敏原，动态消化模型最接近体内条件，相比于静态消化模型更适合于研究食物过敏原的消化，然而需要复杂昂贵的设备且维护成本高。Mulet-cabero等[4]设计了一种中间模型，即半动态消化模型，它在静态模型基础上增加了胃液分泌、胃排空等动态过程，且易于操作，不需要昂贵或复杂的设备。
本文系统介绍体外胃肠道消化模型的种类及其应用，并综述体外消化模型与体内消化模型相比的优缺点，最后对食物过敏原消化稳定性与潜在致敏性的关系进行探讨，以期为食物过敏原潜在致敏性评价研究中体外模拟消化方法的应用及消化结果分析提供参考。
体外静态消化模型是最早使用的模型，根据研究目的，模型可由口腔、胃、小肠等消化阶段组成。大多数静态模型使用一个锥形烧瓶、试管或烧杯，放置在37℃恒温振荡水浴槽中进行模拟消化，各个消化阶段在一个反应容器中完成，且每个阶段的pH值、酶和电解质等生理数据均固定。Hur等[6]详细介绍了各种静态体外消化在食品方面的应用，并对各个消化模型的消化参数进行了归纳。
研究者们曾设计多种静态消化模型，但是不同模型之间消化参数的差异往往导致消化结果呈现不同程度的差异性。因此Minekus等[7]将消化参数标准化，提出一种标准化INFOGEST静态体外消化方法,规定实验条件和程序，使不同实验室间消化结果的可比性和重复性得到增强。Brodkorb等[8]在前者基础上进行改进，提出INFOGEST2.0体外静态消化方法，如图2所示，它对消化液、操作步骤、设备等进行更详细的说明，并对酶活性的测定、消化过程中样品的采集和处理给出了详细的方案。现阶段体外静态消化模型在食物过敏原潜在致敏性的评价中已得到广泛应用。
图2INFOGEST2.0体外消化法流程图Fig.2FlowdiagramoftheINFOGEST2.0digestionmethod
SGF.模拟胃液；SIF.模拟肠液；SSF.模拟唾液。
表1主要动态消化系统及其主要特征Table1Thedynamicdigestionsystemsinvestigatedandtheirmaincharacteristics
注：+表示有；-表示无；N/A表示不适用于该模型。
模型体温控制肠道微生物HGS+++N/AN/AN/AN/AARCOL+N/AN/AN/A+++DIDGIR+++++--TIM+++++++SHIMER+++++++胃pH值控制胃蠕动及排空肠道pH值控制肠道转运肠道吸收
研究食物过敏原潜在致敏性最理想的方法是在人体志愿者体内或实验动物体内进行研究，体内消化实验可以直接反映食物过敏原在体内的真实情况。然而，体内消化实验的费用昂贵，且受到伦理道德上的限制，还往往存在实验结果重复性差、实验个体间存在差异以及难以形成标准化评估技术等问题。因此，作为体内消化实验替代方案的体外消化模型在试验研究中得到广泛应用。
表2体内及体外胃肠道消化模型的优缺点对比Table2Comparisonofadvantagesanddisadvantagesofinvivoandinvitrogastrointestinaldigestionmodels
模型优势劣势体内消化模型可准确反映过敏原在体内的真实情况成本高，受伦理道德约束，结果重现性差等静态体外消化模型简单便捷，费用低，重现性好，不受伦理道德约束无法模拟动态消化过程，如蠕动吸收、酶分泌等动态体外消化模型动态消化过程，运行可靠，重现性好，不受伦理道德约束不适用于昂贵纯化过敏原分析，不涉及所有消化过程，胃肠道的形态、肠道微生物等未考虑在内
联合国粮农组织和世界卫生组织曾对蛋白的致敏性评估提出一些参考指标，其中包括体外消化稳定性这一指标[23]。体外消化稳定性一词有多种性质，不仅包括蛋白质酶水解稳定性，还包括耐热性、耐酸性和物理稳定性（例如聚集趋势）等[24]。在体外消化系统对过敏原的研究中，Astwood等[25]通过模拟胃液消化实验对16种已知食物过敏原（乳球蛋白、卵清蛋白、大豆蛋白等）和9种非过敏蛋白（大豆种子的脂氧合酶、小麦仁中的蔗糖合成酶、大麦仁中的茁-淀粉酶等）进行评估，发现过敏蛋白有很强耐消化性，而非过敏蛋白在消化过程中被完全降解，可以通过消化稳定性区分过敏蛋白和非过敏蛋白。然而随着研究的深入，已有越来越多的试验研究与此结论相矛盾，研究表明并非所有的食物过敏原都有强耐消化性。例如，Akkerdaas等[26]对5种已确定的“完全过敏原”以及它们各自的4种功能性非/低致敏同系物进行模拟胃液消化，结果表明大多数蛋白质，包括过敏原和非过敏原，都对胃蛋白酶具有高度耐消化性。这说明食物过敏原的消化稳定性虽然可能有助于增加其引发过敏反应，但食物过敏原的消化稳定性与其致敏性没有必然关联。
通常，对消化和加工具有高度稳定性的食物过敏原能够进入到小肠并被吸收，以其IgE反应形式到达胃肠道免疫系统，并引发严重的过敏反应[27]。Scheurer等[28]提到过敏原至少需要两个IgE结合表位，才能促进肥大细胞和嗜碱性粒细胞的IgE交联和活化而导致过敏反应。也有研究指出，具有致敏性肽段的相对分子量下限大约为3.5kDa[29]。然而，最近的研究表明，一些食物过敏原在消化成小肽片段时，仍可能保留致敏蛋白和IgE反应的潜力。
综上所述，食物过敏原的消化稳定性可能有助于增加其引发过敏反应，但食物过敏原消化稳定性与其致敏性没有必然关联。食物过敏原要保持其致敏性除了需耐受胃肠道消化，其消化产物也需有含抗原表位的蛋白片段，此外，其致敏性还与蛋白片段的抗原表位丰度等因素有关。
体外胃肠道消化实验是食物过敏原潜在致敏性评价体系的重要环节之一，可帮助人们更好地了解食物过敏原自身特性及其对人体免疫系统的影响，已广泛地应用于食物过敏原致敏性的评价中。本文系统介绍了体外胃肠道消化模型的种类及其应用，发现目前虽有许多的体外消化系统已经被开发出来，可以应用于食物过敏原潜在致敏性的研究，但是不同的体外消化模型对食物过敏原潜在致敏性的评价有不同的结果。这表明建立一个合适、标准的模型非常重要，标准化的消化模型可以增加实验间的可比性和重复性。此外，对于评估食物过敏原时模型的选择，建议从不同食物过敏原的特性出发，选择最合适的消化系统，因为每种类型的消化模型都有其自身的优势和局限性。
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ResearchProgressintheEvaluationofAllergenicityofFoodAllergensbyinvitroGastrointestinalDigestionModel
HUANGZhiben，TANGTing，GUXuan，MINXing，SHIYifan，XINGGuangliang*（SchoolofBiologyandFoodEngineering，ChangshuInstituteofTechnology，Changshu215500，Jiangsu，China）
Abstract：Foodallergyhasattractedextensiveattention.Moreattentionhasbeenpaidtothedetectionandevaluationofthepotentialallergenicityoffoodallergens.Invitrogastrointestinaldigestiontestisoneoftheimportantlinksofthepotentialallergenicityevaluationsystem.Thispapersystematicallyintroducedthetypesandapplicationsofinvitrogastrointestinaldigestionmodels，summarizedtheadvantagesanddisadvantagesofinvitrodigestionmodelscomparedwithinvivodigestionmodels，andfinallydiscussedtherelationshipbetweendigestivestabilityandpotentialallergenicityoffoodallergenstoprovidereferencesfortheapplicationofinvitrosimulationdigestionmethodsandanalysisofdigestiveresultsintheevaluationofpotentialallergenicityoffoodallergens.
Keywords：foodallergy；allergenicity；invitrogastrointestinaldigestionmodel；invivogastrointestinaldigestionmodel；digestivestability
DOI：10.12161/j.issn.1005-6521.2023.16.030
基金项目：江苏省高等学校自然科学研究面上项目（20KJB550009）；常熟理工学院创新创业“金种子”计划项目（JXJ202222）；常熟理工学院科研启动经费（KYZ2019036Q）
作者简介：黄智本（2000—），男（汉），本科在读，研究方向：食物过敏原消减技术。
*通信作者：邢广良（1991—），男（汉），讲师，研究方向：食品生物技术及食物过敏。
引文格式：
黄智本，唐婷，顾萱，等.体外消化模型评估食物过敏原致敏性研究进展[J].食品研究与开发，2023，44（16）：213-219.
HUANGZhiben，TANGTing，GUXuan，etal.ResearchProgressintheEvaluationofAllergenicityofFoodAllergensbyinvitroGastrointestinalDigestionModel[J].FoodResearchandDevelopment，2023，44（16）：213-219.