اثر فراوری بر آلرژن‌های موادغذایی

نوع مقاله : مقاله کامل علمی پژوهشی

نویسندگان

1 استاد گروه علوم و صنایع غذایی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری، ساری، ایران

2 دانشجوی کارشناسی ارشد علوم و صنایع غذایی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری، ساری، ایران

چکیده

سابقه و هدف: امروزه آلرژی‌های غذایی در جوامع مختلف در حال افزایش است و مصرف‌کنندگان در مورد حساسیت‌های غذایی از جمله آلرژی‌ها آگاه‌تر شده‌اند و آموزش‌های لازم را می‌بینند. اخیرا، طرح الزامات برچسب‌گذاری آلرژی‌زای غذایی در اتحادیه اروپا و ایالات متحده، آگاهی مصرف‌کنندگان، تولیدکنندگان مواد‌غذایی و آژانس‌های نظارتی را نسبت به آلرژی‌های غذایی افزایش داده است. توجه به این نکته مهم است که داده‌های سیستماتیک و معتبر آماری در مورد آلرژی‌های غذایی واقعی در سطح جهانی وجود ندارد. همچنین ممکن است در کشورهای توسعه نیافته و در حال توسعه نیز کمتر گزارش شود یا به سادگی تشخیص داده نشود. با توجه به اینکه کشورهای آسیایی بخش عمده‌ای از جمعیت جهان را تشکیل می‌دهند، بروز واقعی آلرژی‌های غذایی ممکن است به طور قابل توجهی بالاتر از برآوردها و یا مستندات باشد. بنابراین باید در کاهش آلرژی‌زایی موادغذایی تلاش کرد.
یافته‌ها: آلرژن‌های غذایی تقریباً همیشه از جنس پروتئین هستند، همان‌طور که مطالعات نشان داده‌اند، دناتوره شدن پروتئین و یا هیدرولیز در طی فرآوری مواد‌غذایی می‌تواند برای تولید محصولات ضد آلرژی استفاده شود. طبق یافته‌ها فرآوری موادغذایی می‌تواند بر آلرژی‌زایی پروتئین‌های ماده‌غذایی تأثیر بگذارد، پروتئین‌های کوچک آلرژی‌زا می‌توانند به طور فیزیکی از برخی غذاها حذف شوند. در مقابل درمورد پروتئین‌های بزرگ‌تر، هیدرولیز آنزیمی، اصلاح شیمیایی یا ترکیبی از فرآیندهای فیزیکی، شیمیایی و بیوشیمیایی اغلب برای کاهش یا حذف ژن‌های آلرژی‌‌زای ماده‌غذایی مورد نیاز است.
نتیجه گیری: همانطور که گفته شد آلرژی غذایی در حال افزایش و یک نگرانی بهداشت جهانی است. از جمله تدابیر اندیشیده شده برای کاهش آلرژی به موادغذایی تکنیک‌های فرآوری مواد‌غذایی نسبتا موثر وجود دارد، به ویژه روش‌های حرارتی و اولتراسوند که برای کاهش آلرژی‌زایی پروتئین‌های موادغذایی با تغییر اپی‌توپ‌های ساختاری از طریق افزایش اتصال عرضی پروتئین‌ها یا با اصلاح اپی‌توپ‌های خطی از طریق قطعه قطعه شدن مفید می‌باشند. همچنین انجام مطالعات بیشتری بر اثرات فرآیند موادغذایی بر واکنش‌پذیری مرتبط بالینی آلرژن‌های غذایی در بدن ضروری است. این مقاله، مروری کوتاه بر آثار فرآیند حرارتی خشک و مرطوب‌ مواد‌غذایی، پرتودهی، اوالتراسوند، تخمیر، فرآیند پروتئولیز، پلاسمای سرد و... در این زمینه است. در ادامه نمونه‌هایی از اثرات فرآیند‌ها بر پایداری آلرژن‌های غذایی ارائه می‌شود.
فرآوری غذاها می‌تواند بر حساسیت‌زایی پروتئین‌های مواد‌غذایی تأثیر بگذارد. میزان اثرات به عوامل مختلفی بستگی دارد، از جمله آلرژن و خواص بیوشیمیایی و ایمونولوژیکی آن، ماتریکس غذا، شرایط فرایند، ترمو دینامیک آلرژن - تعامل IgE، و حساسیت بیمار (آستانه، تحمل و ماندگاری آلرژن، واکنش آلرژیک به یک آلرژن خاص). برای حذف پروتئین‌های بزرگ‌ آلرژی‌زا، هیدرولیز آنزیمی، اصلاح شیمیایی یا ترکیبی از فرآیندهای فیزیکی، شیمیایی و بیوشیمیایی اغلب برای کاهش یا حذف ژن‌های آلرژی‌کننده غذایی مورد نیاز است. الیگومریزاسیون پروتئین، در نتیجه فرایند، یکی از عوامل اصلی کمک کننده در نحوه فرایند آلرژن‌ها به حساب می رود. از سوی دیگر، پروتئین‌های الیگومری ناپایدار ممکن است تحت جداسازی پلی پپتیدهای تشکیل دهنده قرار گیرند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Effect of processing on food allergens

نویسندگان [English]

  • Jafar Mohammadzadeh Milani 1
  • Mohadeseh sadat Mousavi Hoseini 2
1 Professor, Department of Food Science and Technology, Sari Agricultural Sciences and Natural Resources University, Sari, Iran
2 M.Sc. student, Department of Food Science and Technology, Sari Agricultural Sciences and Natural Resources University, Sari, Iran
چکیده [English]

Background and objective: Today, food allergies are increasing in different societies, and consumers have become more aware of food sensitivities, including allergies, and receive the necessary training. Recently, proposed food allergen labeling requirements in the European Union and the United States have increased awareness of food allergies among consumers, food manufacturers, and regulatory agencies. It is important to note that there is a lack of systematic and statistically valid data on true food allergies worldwide. It may also be underreported or simply undiagnosed in underdeveloped and developing countries. Considering that Asian countries constitute a major part of the world's population, the actual incidence of food allergies may be significantly higher than estimates and/or documentation. Therefore, efforts should be made to reduce food allergens.
Findings: Food allergens are almost always proteins. As studies have shown, protein denaturation and/or hydrolysis during food processing can be used to produce anti-allergenic products. According to the findings, food processing can affect the allergenicity of food proteins. Small allergenic proteins can be physically removed from some foods. In contrast, for larger proteins, enzymatic hydrolysis, chemical modification, or a combination of physical, chemical, and biochemical processes are often required to reduce or eliminate food allergenic genes.
Conclusion: As mentioned, food allergy is increasing and a global health concern. Among the measures thought to reduce food allergies, there are relatively effective food processing techniques, especially thermal and ultrasound methods that reduce the allergenicity of food proteins by changing structural epitopes through increasing cross-linking of proteins or they are useful by modifying linear epitopes through fragmentation. Also, more studies on the effects of food processing on the clinically relevant reactivity of food allergens in the body are necessary. This article is a short review on the effects of dry and wet heat process of food, irradiation, ultrasound, fermentation, proteolytic process, cold plasma, etc. in this field. In the following, examples of the effects of processes on the stability of food allergens are presented.Food processing can affect the sensitizing of food proteins. The extent of the effects depends on various factors, including the allergen and its biochemical and immunological properties, food matrix, processing conditions, thermodynamics of the allergen - IgE interaction, and patient sensitivity (threshold, tolerance and persistence of the allergen, allergic reaction to a specific allergen). To remove large allergenic proteins, enzymatic hydrolysis, chemical modification, or a combination of physical, chemical, and biochemical processes are often required to reduce or eliminate food allergenic genes. Protein oligomerization, as a result of the process, is considered one of the main contributing factors in the process of allergens. On the other hand, unstable oligomeric proteins may undergo dissociation into constituent polypeptides.Food processing can affect the sensitizing of food proteins. The extent of the effects depends on various factors, including the allergen and its biochemical and immunological properties, food matrix, processing conditions, thermodynamics of the allergen - IgE interaction, and patient sensitivity (threshold, tolerance and persistence of the allergen, allergic reaction to a specific allergen). To remove large allergenic proteins, enzymatic hydrolysis, chemical modification, or a combination of physical, chemical, and biochemical processes are often required to reduce or eliminate food allergenic genes. Protein oligomerization, as a result of the process, is considered one of the main contributing factors in the process of allergens. On the other hand, unstable oligomeric proteins may undergo dissociation into constituent polypeptides.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Allergy
  • Allergen
  • Processing
  • Food substance
  1. 1.Sathe, S. K., & Sharma, G. M. 2009. Effects of food processing on food allergens. Molecular nutrition & food research, 53(8): 970-978.‏

    2.Murch, S. 2005. Clinical manifestations of food allergy: The old and the new, Eur. J. Gastroenterol. Hepatol, 17: 1287-1291.

    3.Nayak, B., Li, Z., Ahmed, I., & Lin, H. 2017. Removal of allergens in some food products using ultrasound. In Ultrasound: Advances for food processing and preservation. Academic Press, 267-292.

    4.Hauser, M., Egger, M., Wallner, M., Wopfner, N., Schmidt, G., & Ferreira, F. 2008. Molecular properties of plant food allergens: a current classification into protein families. The Open Immunology Journal, 1: 1-12.

    5.Yu, W., Freeland, D. M. H., & Nadeau, K. C. 2016. Food allergy: immune mechanisms, diagnosis and immunotherapy. Nature Reviews Immunology, 16(12): 751-765.‏

    1. Satitsuksanoa, P., Jansen, K., Głobińska, A., Van de Veen, W., & Akdis, M. 2018. Regulatory immune mechanisms in tolerance to food allergy. Frontiers in immunology, 9: 2939.‏

    7.Verma, A. K., Kumar, S., Das, M., & Dwivedi, P. D. 2012. Impact of thermal processing on legume allergens. Plant foods for human nutrition, 67(4): 430-441.‏

    8.Yuan, S., Li, C., Zhang, Y., Yu, H., Xie, Y., Guo, Y., & Yao, W. 2021. Ultrasound as an emerging technology for the elimination of chemical contaminants in food: A review. Food Science & Technology, 109: 374-385.‏

    9.Aalami, M., Ziaiifar, A. M., & Maghsoudlou, Y. 2021. Effect of heat-moisture treatment of brown rice flour and natural additives on the properties of gluten-free frozen cake batter. Food Processing and Preservation, 13(3): 115-131.‏ (In Persian)

    10.Sathe, S. K., & Sharma, G. M. 2009. Effects of food processing on food allergens. Molecular nutrition & food research, 53(8): 970-978.‏

    1. Mondoulet, L., Paty, E., Drumare, MF., Ah-Leung, S., Scheinmann, P., Willemot, RM., Wal, JM., & Bernard, H. 2005. Influence of thermal processing on the allergenicity of peanut proteins. Agricultural and Food Chemistry, 53: 4547-4553.

    12.Palladino, C., & Breiteneder, H. 2018. Peanut allergens. Molecular immunology, 100: 58-70.‏

    13.Cuadrado, C., Cabanillas, B., Pedrosa, MM., Muzquiz, M., Haddad, J., Allaf, K., Rodriguez, J., Crespo, JF., & Burbano, C. 2011. Effect of instant controlled pressure drop on IgE antibody reactivity to peanut, lentil, chickpea and soybean prote. Int Arch Allergy Immunol, 156: 397-404.

    1. Cuadrado, C., & Pedrosa, M. 2017. Legume Allergenicity: The effect of food processing In Legumes for Global Food Security. Jimenez-Lopez, JC, Clemente, A., Eds.‏

    15.Kumari, D., Kumar, R., Sridhara, S., Arora, N., Gaur, SN., & Singh BP. 2006. Sensitization to black gram in patients with bronchial asthma and rhinitis: Clinical evaluation and characterization of allergens. Allergy 61: 104–110.

    16.Mine, Y., & Zhang, J. W. 2002. Comparative studies on antigenicity and allergenicity of native and denatured egg white proteins. Agricultural and Food Chemistry, 50: 2679-2683.

    1. Li, Z., Caolimin, L., Jamil, K., 2006. Reduction of allergenic properties of shrimp (Penaeus Vannamei) allergens by high intensity ultrasound. European Food Research and Technology 223: 639-644.

    18.Choudhary, R., Gautam, D., Perez-Alvarado, G., Kinsel, M., 2013. Effect of high intensity ultrasound treatment in reducing the allergenicity of isolated cow’s milk and soy proteins. In: Presented during IFCON 2013 in CFTRI Mysore Dec 18-21.

    19.Maleki, S. J., & Sathe, S. K. 2006. The effects of processing methods on allergenic properties of food proteins. Food allergy, 309-322.‏

    20.Brenna, O., Pompei, C., Ortolani, C., Pravettoni, V., et al., 2000.Technological processes to decrease the allergenicity of peach juice nectar, J. Agric. Food Chem. 48: 493-497.

    21.Van Beresteijn, E. C., Peeters, R. A., Kaper, J., Meijer, R. J., Robben, A. J., & Schmidt, D. G. 1994. Molecular mass distribution immunological properties nutritive value of whey protein hydrolysates. Journal of Food Protection, 57(7): 619-625.‏

    1. Naei, V. Y., Sankian, M., Moghadam, M., Farshidi, N., Ayati, S. H., Hamid, F., & Varasteh, A. R. 2019. The influence of gamma radiation processing on the allergenicity of main pistachio allergens. Biochemistry & molecular biology, 7(2): 150.‏

    23.Lee, J. W., Kim, J. H., Yook, H. S., Kang, K. O., Lee, S. Y., Hwang, H. J., & Byun, M. W. 2001. Effects of gamma radiation on the allergenic and antigenic properties of milk proteins. Journal of food protection, 64(2): 272-276.‏

    24.Byun, M. W., Kim, J. H., Lee, J. W., Park, J. W., Hong, C. S., & Kang, I. J. 2000. Effects of gamma radiation on the conformational and antigenic properties of a heat-stable major allergen in brown shrimp. Journal of food protection, 63(7): 940-944.‏

    25.Moriyama, T., Yano, E., Kitta, K., Kawamoto, S. I., Kawamura, Y., & Todoriki, S. 2013. Effect of gamma irradiation on soybean allergen levels. Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry, 77(12): 2371-2377.‏

    26.Golkar, A., Milani, J. M., & Vasiljevic, T. 2019. Altering allergenicity of cow's milk by food processing for applications in infant formula. Critical reviews. Food science and nutrition, 59(1): 159-172.‏

    27.Ehn, B. M., Allmere, T., Telemo, E., Bengtsson, U., & Ekstrand, B. O. 2005. Modification of IgE binding to β-lactoglobulin by fermentation and proteolysis of cow's milk. Agricultural and Food Chemistry, 53(9): 3743-3748.‏

    28.Bu, G., Luo, Y., Zhang, Y., & Chen, F. 2010. Effects of fermentation by lactic acid bacteria on the antigenicity of bovine whey proteins. Journal of the Science of Food and Agriculture, 90(12): 2015-2020.

    29.Poms, R. E., & Anklam, E. 2004. Effects of chemical, physical, and technological processes on the nature of food allergens.  AOAC International, 87(6): 1466-1474.

    1. Mohajer Khorasani, S., Aalami, M., Kashaninejad, M., & Shahiri Tabarestani, H. 2021. Effect of adding millet flour and Xanthan gum on the physicochemical and sensorial properties of gluten-free cake. Food Processing and Preservation, 13(1): 57-70.‏ (In Persian)
    2. Sathe, S. K., Teuber, S. S., & Roux, K. H. 2005. Effects of food processing on the stability of food allergens. Biotechnology advances, 23(6): 423-429
    3. Ivens, K. O., Baumert, J. L., Hutkins, R. L., & Taylor, S. L. 2017. Effect of proteolysis during Cheddar cheese aging on the detection of milk protein residues by ELISA. Journal of Dairy Science, 100(3): 1629-1639.

    33.Poms, R. E., & Anklam, E. 2004. Effects of chemical, physical, and technological processes on the nature of food allergens.  AOAC International, 87(6): 1466-1474.

    34.Yao, Y., Jia, Y., Lu, X., & Li, H. 2022. Release and conformational changes in allergenic proteins from wheat gluten induced by high hydrostatic pressure. Food Chemistry, 368: 130805.‏

    35.Dong, X., Wang, J., & Raghavan, V. 2021. Critical reviews and recent advances of novel non-thermal processing techniques on the modification of food allergens. Critical reviews. Food science and nutrition, 61(2): 196-210.

    1. Li, Y., Zhang, S., Ding, J., Zhong, L., Sun, N., & Lin, S. 2022. Evaluation of the structure-activity relationship between allergenicity and spatial conformation of ovalbumin treated by pulsed electric field. Food Chemistry, 388, 133018.‏

    37.Venkataratnam, H., Cahill, O., Sarangapani, C., Cullen, P. J., & Barry-Ryan, C. 2020. Impact of cold plasma processing on major peanut allergens. Scientific reports, 10(1): 1-11.‏

    38.Zhang, Q., Cheng, Z., Zhang, J., Nasiru, M. M., Wang, Y., & Fu, L. 2021. Atmospheric cold plasma treatment of soybean protein isolate: Insights into the structural, physicochemical, and allergenic characteristics. Journal of Food Science, 86(1): 68-77.

    39.Kielkopf, C. L., Bauer, W., & Urbatsch, I. L. 2021. Sodium dodecyl sulfate–polyacrylamide gel electrophoresis of proteins. Cold Spring Harbor Protocols, 2021(12): pdb-prot102228.‏

    40.Kurien, B. T., & Scofield, R. H. 2012. Extraction of proteins from gels: a brief review. Protein electrophoresis: methods and protocols, 403-405.‏

    41.Yu, M., Zhou, Y., Wang, X., Xie, M., Zhang, B., Yu, H., & Sun, Z. 2021. Effect of ultrasonic pre-treatment on Ara h 1 in peanut sprouts. Ultrasonics Sonochemistry, 75:  105607.‏

    42.Marsh, J. T., Palmer, L. K., Koppelman, S. J., & Johnson, P. E. 2022. Determination of Allergen Levels, Isoforms, and Their Hydroxyproline Modifications Among Peanut Genotypes by Mass Spectrometry. Frontiers in Allergy, 3.‏

    43.Gu, S., Chen, N., Zhou, Y., Zhao, C., Zhan, L., Qu, L., ... & Ding, Y. 2018. A rapid solid-phase extraction combined with liquid chromatography-tandem mass spectrometry for simultaneous screening of multiple allergens in chocolates. Food Control, 84: 89-96.

    44.Shefcheck, K. J., & Musser, S. M. 2004. Confirmation of the allergenic peanut protein, Ara h 1, in a model food matrix using liquid chromatography/tandem mass spectrometry (LC/MS/MS). Journal of agricultural and food chemistry, 52(10): 2785-2790.‏

    45.Jayasena, S., Koppelman, S. J., Nayak, B., Taylor, S. L., & Baumert, J. L. 2019. Comparison of recovery and immunochemical detection of peanut proteins from differentially roasted peanut flour using ELISA. Food chemistry, 292: 32-38.

    1. Benedé, S., López-Fandiño, R., & Molina, E. 2017. Assessment of IgE reactivity of β-casein by western blotting after digestion with simulated gastric fluid. Food Allergens: Methods and Protocols, 165-175.
    2. Meng, S., Li, J., Chang, S., & Maleki, S. J. 2019. Quantitative and kinetic analyses of peanut allergens as affected by food processing. Food Chemistry: X, 1: 100004.‏