VOEDSELALLEGENEN : TO BE OR NOT TO BE -

Transcriptie

1 VOEDSELALLEGENEN : TO BE OR NOT TO BE - TECHNOLOGISCHE ASPECTEN IN VERBAND MET ALLERGISCHE EIGENSCHAPPEN EN DETECTIE PROFESSOR BRUNO DE MEULENAER VAKGROEP VOEDSELVEILIGHEID EN VOEDSELKWALITEIT - UNIVERSITEIT GENT Bruno.DeMeulenaer@UGent.be Coupure Links 653, 9000 Gent Voedselallergenen kunnen beschouwd worden als voedselcomponenten die aanleiding geven tot allergische reacties. Deze reacties kunnen op verschillende manieren in ons lichaam ontstaan. Een belangrijke groep van voedselallergieën wordt bewerkstelligd door de IgE immunoglobulinen welke specifieke eiwitten herkennen die aanwezig in ons voedsel. In de context van deze lezing zal de impact van technologische processen zoals deze worden toegepast in de levensmiddelenindustrie op het gedrag van deze specifieke voedselallergenen worden toegelicht. Hierbij zijn twee elementen belangrijk. Vanzelfsprekend dient de vraag beantwoord te worden wat er gebeurd met de allergische eigenschappen van het eiwit: blijven deze ongewijzigd, induceert het eiwit meer allergische reacties of juist minder? Een tweede belangrijke vraag betreft de invloed op de detectie van deze soms levensbedreigende eiwitten: kan hun aanwezigheid nog aangetoond worden of net niet? Naast de impact van processen op de eigenschappen van allergenen is echter ook belangrijk om stil te staan bij de manier waarop de voedingsindustrie omgaat met de allergeenproblematiek en wat de gevolgen ervan zijn op de werkvloer. Landbouwgrondstoffen ondergaan tal van be-en verwerkingsprocessen vooraleer ze als levensmiddelen hun weg vinden naar de consument. Tijdens deze processen treden er in de grondstoffen en levensmiddelen chemische en fysicochemische reacties op die een belangrijke impact kunnen hebben op eiwitten en dus ook op allergenen. Eiwitten zijn immers gezien hun 3 dimensionale structuur gevoelig voor denaturatie, een proces waarbij onder invloed van bijvoorbeeld hitte, deze structuur verloren gaat. Anderzijds zijn de aminozuurresiduen aanwezig in een eiwit gevoelig voor verschillende chemische reacties, waardoor op zijn beurt terug structurele wijzigingen in het eiwit kunnen ontstaan. Het belang van deze structuurwijzigingen wordt duidelijk als kort wordt stil gestaan bij de interacties die optreden tussen een allergeen en de specifieke IgE immunoglobulinen van een Symposium Allergie Ziekte van de toekomst? Danone Instituut 21/10/2006 1

2 allergische patiënt. De eigenlijke allergische reactie ontstaat namelijk ten gevolge van de binding van een allergeen eiwit op 2 IgE moleculen. Deze binding grijpt plaats op heel specifieke plaatsen op het allergene eiwit, die epitopen worden genoemd. Kleine structurele wijzigingen in het epitoop zijn reeds voldoende om de binding tussen het IgE en het allergeen drastisch te wijzigen. De structurele wijzigingen in (allergene) eiwitten tijdens de be-en verwerking van landbouwgrondstoffen tot levensmiddelen kunnen dus een belangrijke impact hebben op de allergene eigenschappen. Hierdoor wordt er dikwijls verkeerdelijk van uitgegaan dat ten gevolge van een verhitting van levensmiddelen de allergene eigenschappen verdwijnen. In dit verband is het opmerkelijk dat het eerste deskundig beschreven geval van voedselallergie net het omgekeerde illustreerde: een patiënt met een allergie tegen gekookte maar niet tegen rauwe vis. Het is ondertussen duidelijk geworden dat er moeilijk algemene trends kunnen geschetst worden omtrent de impact van de wijzigingen in de eiwitstructuur op de allergische eigenschappen van het eiwit. Dit wordt bovendien versterkt door het feit dat een voedselallergie typisch een persoongebonden aandoening is en dus bijgevolg sterk onderhevig is aan de natuurlijke variabiliteit tussen verschillende individuen. Het is bijgevolg niet uitgesloten dat één bepaalde wijziging in een epitoop bij 1 patiënt wél effect heeft en bij een andere patiënt niet. In het geval van eiwitdenaturatie is het belangrijk om een onderscheid te maken tussen twee soorten epitopen, namelijk de lineaire en de conformationele. De lineaire of continue epitopen bestaan uit korte aangesloten aminozuurketens of peptiden. De conformationele of discontinue epitopen hangen af van de drie dimensionele eiwitstructuur. Het is duidelijk dat de conformationele epitopen veel minder stabiel zijn en dus verloren kunnen gaan ten gevolge van denaturatie, zoals bijvoorbeeld β-lactoglobuline in melk. De lineaire epitopen, zoals aanwezig in het belangrijke aardnootallergeen Ara h 1, verliezen hun structuur niet ten gevolge van een denaturatie van het eiwit en bijgevolg blijven de allergische eigenschappen behouden. Naast het behoud van de allergene eigenschappen, dient echter ook rekening gehouden te worden met de vorming van zogenaamde neoallergenen of nieuwe allergenen. Een typisch voorbeeld betreft terug aardnootallergie. Door de verhitting van aardnooteiwitten in de aanwezigheid van (reducerende) suikers ontstaan geglycosyleerde eiwitderivaten die enerzijds resistenter blijken te zijn aan vertering en anderzijds nieuwe epitopen bevatten die allergische reacties induceren. Het resultaat is dan ook dat door het roosteren van pinda s de allergeniciteit toeneemt. Lineaire epitopen kunnen theoretisch gezien enkel geïnactiveerd worden door deze te doorbreken of ze te wijzigen. Verschillende studies toonden reeds aan dat door de substitutie van bepaalde aminozuren in deze epitopen de allergene eigenschappen drastisch gewijzigd kunnen worden. In de praktijk zou deze substitutie kunnen gebeuren door genetische manipulatie. Naast het beperkte maatschappelijke draagvlak van deze technologie moet echter ook rekening worden gehouden met mogelijke wijzigingen in eiwitfunctionaliteit én het introduceren van nieuwe allergenen. Het doorbreken van de lineaire epitopen zou tevens kunnen bewerkstelligd worden door de spijsvertering. Het blijkt echter dat vele allergene eiwitten in een belangrijke mate resistent blijken te zijn tegen de proteolytische afbraak tijdens de spijsvertering. Dit verklaart tevens waarom ze zich als allergeen kunnen manifesteren. Het alternatief voor deze proteolyse in vivo is een doorgedreven enzymatische eiwithydrolyse in vitro die kan gecombineerd worden Symposium Allergie Ziekte van de toekomst? Danone Instituut 21/10/2006 2

3 met een ultrafiltratie om grotere peptiden alsnog te verwijderen. Deze technologie wordt gebruikt voor de productie van hypoallergene zuigelingenvoeding op basis van melk. Een gedeeltelijke hydrolyse zoals deze bereikt wordt tijdens fermentatieve processen blijkt echter onvoldoende om de allergene eigenschappen te reduceren tot een aanvaardbaar niveau. De allergische eigenschappen van eiwitten verdwijnen dus veelal niet na een technologische transformatie. Daarom lijkt de meest voor de hand liggende manier om problemen met allergenen te vermijden er voor te zorgen dat deze niet in het levensmiddel aanwezig zijn. Voor bepaalde producten zoals soja- of arachideolie is dit vrij eenvoudig. Het toepassen van een afdoende raffinage laat toe de kleine hoeveelheden allergenen aanwezig in de niet geraffineerde olie alsnog te verwijderen. In de meeste gevallen echter is het technisch gezien onmogelijk om specifiek één of meerdere allergene eiwitten te verwijderen zonder de karakteristieken van het product drastisch te wijzigen. Bijgevolg ziet de voedingsindustrie zich genoodzaakt om met ingrediënten te werken die de allergene eiwitten niet bevatten. Hierbij is het element controle vanzelfsprekend heel belangrijk. Hier stelt zich echter een andere probleem, namelijk het correct kwantificeren van een allergeen eiwit. De meeste courante methoden om allergene eiwitten kwantitatief te bepalen zijn gebaseerd op zogenaamde immunologische testen. Deze testen maken gebruik van dierlijke antilichamen die specifiek gericht zijn naar een groep (allergene) eiwitten aanwezig in de oorspronkelijke landbouwgrondstof. Hierdoor vertonen ze inherent twee belangrijke gebreken. In de eerste plaats meten ze niet het allergisch potentieel van een bepaald staal. Ten tweede blijken ze in veel gevallen weinig betrouwbaar te zijn. De structurele wijzigingen die een eiwit ondergaat tijdens de technologische transformatie van landbouwgrondstoffen tot levensmiddelen leiden er bijvoorbeeld toe dat de gebruikte antilichamen het gewijzigde doeleiwit niet meer erkennen. Aangezien echter mag aangenomen worden dat in de meeste gevallen de allergische eigenschappen van het doeleiwit niet verloren gaan ten gevolge van deze wijzigingen, ontstaan dus vals negatieve analyse resultaten. Bovendien blijkt dat de hoeveelheid eiwit die uit een levensmiddel kan geëxtraheerd worden sterk afhankelijk is van de voorgeschiedenis van het product. Aangezien enkel deze eiwitten worden gekwantificeerd die kunnen geëxtraheerd worden, stelt zich dus een analoog probleem. Door het gebrek aan betrouwbare detectietechnieken ontstaat bovendien een probleem ter hoogte van de handhaving van de nieuwe wetgeving voor wat betreft de etikettering van allergenen. De nieuwe wetgeving op etikettering van allergenen verplicht producenten van voorverpakte levensmiddelen om een selectie van bepaalde allergenen te vermelden als ingrediënt indien ze bewust werden toegevoegd. Allergenen die door een zogenaamde kruiscontaminatie in het levensmiddel terecht gekomen zijn, ook wel bekend als de verborgen allergenen, dienen niet opgenomen worden. Kruiscontaminatie kan ontstaan bij de leverancier van de grondstoffen of in het bedrijf zelf tijdens de opslag of het productieproces. Gezien de ernst van de problematiek wordt echter in het opstellen van HACCP plannen rekening gehouden met het risico van de verborgen allergenen. Indien uit een risicoanalyse kan besloten worden dat er een actueel risico bestaat op de aanwezigheid van een verborgen allergeen wordt vanuit de sectorgidsen geadviseerd om het bewuste allergeen op het etiket te vermelden, bij voorkeur in de onmiddellijke nabijheid van de ingrediëntdeclaratie. Naast het uitvoeren van deze risicoanalyse worden bedrijven ook vanuit de HACCP aanpak verplicht om Symposium Allergie Ziekte van de toekomst? Danone Instituut 21/10/2006 3

4 beheersmaatregelen vast te leggen in verband met de allergeenproblematiek. Deze maatregelen zijn soms eenmalig maar daarom niet minder ingrijpend : vb. drastische investeringen voor de constructie van afzonderlijke productielijnen of het aanpassen van de receptuur. Ook de algemene beheersmaatregelen zoals reinigen, sensibilisatie van het personeel, etc. betekenen in de praktijk dat de allergeenproblematiek een niet meer weg te denken element is in de bedrijfsvoering van een hedendaags voedingsbedrijf. Vanuit technologisch standpunt kan dus besloten worden dat het aantal mogelijkheden om de allergische eigenschappen van eiwitten te modificeren gering zijn. Daarom is de voedingsindustrie verplicht om doordachte beheersmaatregelen te formuleren en te implementeren om het risico dat aan voedselallergenen verbonden is, te reduceren tot een aanvaarbaar minimum. Symposium Allergie Ziekte van de toekomst? Danone Instituut 21/10/2006 4

5 REFERENTIES Besler, M., Steinhart, H. en Paschke A. (2001) Stability of food allergens and allergenicity of processed foods. Journal of Chromatography B 756: Maleki, S.J., Chung, S-Y., Champagne, E.T. en Raufman, J.-P. (2000) The effect of roasting on the allergenic properties of peanut proteins. Journal of Allergy and Clinical Immunology 108: Jacxsens, L. en Moens, E. (Kwaliteitscel Laboratorium Levensmiddelenmicrobiologie- en conservering, Vakgroep Voedselveiligheid en Voedselkwaliteit, UGent) (2006) Allergenenbeleid. De Meulenaer, B., De La Court, M., Acke, D., De Meyere, T. & Van de Keere, A. (2005). Development of an enzyme-linked immunosorbent assay for peanut proteins using chicken immunoglobulins. Food and Agricultural Immunology 16: Poms, R.E. and Anklam, E. (2004) Effects of chemical, physical and technological processes on the nature of food allergens. Journal of the AOAC International 87: Symposium Allergie Ziekte van de toekomst? Danone Instituut 21/10/2006 5