Alergie pokarmowe i alergia na białka mleka – charakterystyka i środki kontroli
Tabela 2. Wpływ wybranych zabiegów technologicznych na właściwości alergenne białek mleka
| Rodzaj zabiegu | Wpływ na immuno-reaktywność | Wyszczególnienie |
|---|---|---|
| Ogrzewanie (termizacja) |
↓ | Obróbka termiczna niszczy strukturę trzeciorzędową białek (pofałdowanie łańcucha polipeptydowego utworzone przez mostki disiarczkowe, oddziaływania hydrofobowe, siły van der Waalsa), co powoduje zmianę struktury konformacyjnej epitopów, dzięki czemu układ ABS przeciwciał (IgE, IgG) nie pasuje do zmienionej konformacji białka i nie skutkuje to indukowaniem reakcji alergicznych. |
| Homogenizacja | ↑ | Zmniejszenie średnicy kuleczek tłuszczu mlekowego powoduje, że zwiększa się prawdopodobieństwo przeniknięcia kuleczki tłuszczowej przez barierę nabłonkową w jelicie cienkim. W konsekwencji białka związane z otoczką kuleczki tłuszczowej mogą wywoływać reakcję systemu immunologicznego. |
| Pasteryzacja niska i wysoka |
↓ | W temperaturach pasteryzacji ulega zniszczeniu struktura trzecio- i drugorzędowa (struktura spiralna łańcucha polipeptydowego tworzona przez wiązania wodorowe), co prowadzi do podobnego efektu, jak przy termizacji. |
| Pasteryzacja wysoka | ↓↑ | Białka, które uległy wcześniej denaturacji w temp. > 90°C ulegają dalszym zmianom konformacyjnym wskutek procesów agregacji. Skutkiem takich przemian może być zmniejszenie immunoreaktywności, ale równie dobrze może dojść do utworzenia nowych epitopów, co będzie prowadziło do wzrostu immunoreaktywności. |
| Fermentacja mlekowa (dojrzewanie serów, dojrzewanie mlecznych napojów fermentowanych) |
↓ | Bakterie fermentacji mlekowej wytwarzają bardzo złożone układy enzymów proteolitycznych (endo- i egzopeptydaz), które powodują zmiany struktury pierwszorzędowej białek (sekwencji aminokwasów) w wyniku defragmentacji łańcucha polipeptydowego białek. Uzyskana w ten sposób zmiana struktury liniowej epitopów zmniejsza immunoreaktywność białek mleka. Jakkolwiek, w nielicznych przypadkach polipeptydy powstające wskutek proteolizy mogą tworzyć nowe układy antygenowe, powodując że immunoreaktywność nie ulega zmniejszeniu. |
Objaśnienia: ↑ - wzrost, spadek, nz – nieznany.
Źródło: opracowanie własne na podstawie [23, 26, 28, 31].
Opanowanie zagrożenia
Środki kontroli umożliwiające opanowanie zagrożenia alergennego obejmują sferę dobrych praktyk przede wszystkim w zakresie działań zapobiegawczych. Wynika to z faktu, że osoby cierpiące na alergie pokarmowe muszą znać czynnik, na który są uczulone oraz muszą za wszelką cenę eliminować ten czynnik ze swojej diety, a do tego jest potrzebna informacja uzyskiwana od producenta żywności. Ponieważ informowanie konsumenta o składnikach alergennych jest kluczem w minimalizowaniu ryzyka wystąpienia reakcji alergicznych u osób z alergią pokarmową, obowiązek ten nie może dotyczyć wyłącznie zakładów przetwórstwa żywności, ale także zakłady żywienia zbiorowego, podające informacje o alergenach w jadłospisach lub kartach dań [7].
W sferze dobrych praktyk minimalizujących ryzyko pojawienia się reakcji alergicznej u konsumenta, warto także wziąć pod uwagę możliwość przechowywania składników alergennych z dala od żywności niezawierającej alergenów (np. przez stosowanie zamykanych pojemników lub przez wydzielenie miejsca w magazynie na warzywa alergenne takie jak np. seler). Eliminacja lub minimalizowanie ryzyka zanieczyszczenia krzyżowego składnikami alergennymi są przedmiotem wymagań standardów zarządzania jakością i bezpieczeństwem żywności (BRC Global Standard for Food Safety oraz International Food Standard).
W szczególnych przypadkach środki kontroli nad alergenami pokarmowymi mogą obejmować działania redukujące lub nawet eliminujące niektóre alergeny, zwłaszcza białka natywne, kiedy to składniki alergenne są poddawane odpowiednim modyfikacjom. Istota środków kontroli stosowanych w celu zmniejszenia immunoreaktywności alergenów pokarmowych polega na dokonaniu zmian w strukturze trzecio- i drugorzędowej antygenu pod wpływem czynników fizycznych, biochemicznych i biologicznych (rys. 1).
Chemiczne modyfikacje białek żywności obejmują procesy acetylacji, sukcynylacji oraz koniugacji z glikolem polietylenowym, w wyniku których anytgenowość białek może być zredukowana o ponad 99% [25]. Redukcja alergenności białek na drodze enzymatycznej polega na kontrolowanym przebiegu enzymatycznej hydrolizy białek. przy zastosowaniu enzymów proteolitycznych z grupy endo- i/lub egzopeptydaz [1, 5, 21, 31].
Konformacja białek może być zmieniona także w wyniku oddziaływania czynników fizycznych, takich jak np. ogrzewanie lub promieniowanie jonizujące. Zmiany denaturacyjne zachodzące wskutek ogrzewania w temp. powyżej 60oC niszczą epitopy konformacyjne, ale najczęściej nie zmieniają epitopów sekwencyjnych [25].
Obróbka radiacyjna od wielu lat jest stosowana do redukcji antygennych właściwości orzechów ziemnych, krewetek, białka jaja kurzego oraz białek mleka [3, 17, 30]. Promieniowanie jonizujące zmienia zarówno epitopy konformacyjne, jak i linearne, co nasila się ze wzrostem dawki promieniowania, ale po przekroczeniu dawki 10kGy pojawiają się niekorzystne zmiany sensoryczne [8]. W wyniku działania promieniowania gamma (0,2-10kGy) można w istotny sposób zredukować alergenność m.in. β-laktoglobuliny mleka, globuliny jaja kurzego oraz trypomiozyny krewetek [3].
W przypadku promieniowania jonizującego zastosowanie tej metody wiąże się z trudnościami wynikającymi z ograniczonego dostępu do urządzeń radiacyjnych, a ponadto w niektórych przypadkach promieniowanie jonizujące zmienia teksturę żywności. Natomiast podczas stosowania obróbki enzymatycznej pojawiają się problemy wynikające z powstałych produktów reakcji enzymatycznych, które w sposób znaczący zmieniają smak żywności (pojawia się intensywna goryczka). Z tych powodów poszukuje się wciąż nowych metod, do których należy zastosowanie ultradźwięków. Li i wsp. [17] wykazali, że w przypadku krewetek obróbka ultradźwiękowa (30kHz, 800W) znacząco osłabia immunoreaktywność białek zawartych w krewetkach, ale bez niekorzystnych zmian tekstury. Fale ultradźwięki powodują kawitację z lokalnym wytworzenie znacznych ilości ciepła oraz powstaniem wysokich ciśnień, które wywołują zmiany konformacyjne. Zmiany te są bezpośrednim następstwem zniszczenia struktury drugorzędowej, przemieszczenia wiązań disiarczkowych oraz będące efektem nowych interakcji międzycząsteczkowych [17].
W ostatnich latach były podejmowane próby wywołania zmian konformacyjnych białek mleka przy zastosowaniu promieniowania ultrafioletowego. Tammineedi [22] poddał białka mleka działaniu promieniowania UV-C (100-280 nm), w wyniku którego alergenność kazein zmniejszyła się o 25%, a białek serwatkowych o 28%. Niemniej, w tego rodzaju badaniach zawsze należałoby ocenić wpływ zastosowanej dawki promieniowania na straty składników odżywczych (np. witaminy C) oraz zmiany oksydacyjne tłuszczu mlekowego, które nasilaja się pod wpływem promieniowania UV [9].
Rysunek 1. Metody stosowane do redukcji immunoreaktywności białek żywności
Źródło: Opracowanie własne na podstawie (wróblewska Szymkiewicz Jędrychowski; wróblewska Jędrychowski; li, zhenxing, tammineedi 2012)
dr inż. Waldemar Dzwolak
Katedra Mleczarstwa i Zarządzania Jakością
Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie