Nachweis von Allergenen in prozessierten Lebensmitteln

Von Adrian Rogers – Senior Research Scientist, Romer Labs®

Die meisten Lebensmittel und Getränke, die wir konsumieren, werden in irgendeiner Weise verarbeitet oder verändert.

Durch die Verarbeitung werden viele Vorteile in Bezug auf Lebensmittelsicherheit, Haltbarkeit und Geschmack erzielt. Leider können hierdurch auch die Eigenschaften der Inhaltsstoffe verändert werden, aus denen die Lebensmittel hergestellt werden. Dabei sind Veränderungen, die bei allergenen Proteinen auftreten, von besonderem Interesse und können für die Allergendetektion relevant sein. Allergene Proteine können so z. B. während der Produktion hitzebeschleunigten chemischen Reaktionen unterliegen, darunter Maillard-Reaktionen und anderen Protein-Kohlenhydrat-Interaktionen, oder Proteinaggregation mit Verlust der Löslichkeit, Schereffekten auf die Proteinstruktur, Emulsionsbildung, pH-Effekten und Wasseraktivität. Neuere Studien haben gezeigt, dass die Verarbeitung von Allergenen auch deren Allergenität verändern kann und somit auch die Reaktion einer allergischen Person. Immunbasierte Methoden sind zum Nachweis von Lebensmittelallergenen auf spezifische Antikörper angewiesen. Daraus folgt, dass Verarbeitungsprozesse, die die Struktur der Allergene beeinflussen, den Nachweis dieser Allergene beeinträchtigen können.

Solche verarbeitungsbedingten Effekte müssen bei der Entwicklung neuer Analysemethoden berücksichtigt werden, entweder durch verbesserte Extraktionsmethoden, die darauf abzielen, die Löslichkeit der aggregierten Proteine zu erhöhen, oder durch eine Rückkehr zu den Ursprüngen und die Entwicklung neuer Antikörperserien, die speziell gegen prozessierte Allergene gerichtet sind.

Wie können „echte“ Proben mit prozessierten Allergen-Kontrollen hergestellt werden?
Für die Entwicklung von verbesserten Methoden zum Nachweis von Allergenen, sind neue Kontrollsubstanzen der prozessierten Proben erforderlich. Diese Kontrollsubstanzen stellen prozessierte Lebensmittelproben dar, denen während der Verarbeitung eine definierte Menge des Lebensmittelallergens zugegeben wurde, um so gut wie möglich die realen Bedingungen zu imitieren, unter denen die Probenmatrix üblicherweise hergestellt wird. Die Analyse der „echten“ Probe würde am ehesten der Wiederfindung und dem Ansprechen einer bestimmten Methode für diese bestimmte Matrix entsprechen. Doch die einzelnen Lebensmittelmatrizen und Verarbeitungsbedingungen variieren und es wäre nicht praktikabel, alle Möglichkeiten mit natürlich prozessierten Standards zu bewerten. Die Bewertung eines ELISA mit einer oder mehreren typischen Kombinationen aus Lebensmittelmatrix und Verarbeitungsbedingung ist jedoch eine nützliche Methode, um festzustellen, ob der ELISA im Einsatz mit prozessierten Lebensmitteln zuverlässige Ergebnisse liefern kann.

Steve Taylor vom „Food Allergy Research and Resource Program“ hat beschrieben, was bei der Erstellung von prozessierten Referenzmaterialien für die Analyse von Lebensmittelallergenen zu beachten ist. Im Wesentlichen schlägt er vor, dass die zu präferierende Matrix eine sein sollte, in der die allergenen Lebensmittelrückstände während der üblichen Verarbeitung in einem industriell hergestellten Lebensmittel in der Regel zu finden sind. Am einfachsten sieht man sich in einem Supermarkt um, um nach ähnlichen Produkten mit den spezifischen allergenen Komponenten und ohne diese zu suchen, z.B. einem Keks mit und ohne Milch. Es gibt mehrere Kriterien, die bei der Herstellung von prozessierten Materialien zu berücksichtigen sind. Derartige Materialien werden in der Regel in einer Pilotanlage oder Versuchsküche für die Lebensmittelverarbeitung hergestellt. Wichtig ist es, die Verarbeitungsanlage nach jeder Charge gründlich reinigen zu können; so wir sichergestellt, dass es nicht zu Kreuzkontaminationen von einer Charge zur nächsten kommt.

Die Qualitätskontrolle ist ein wichtiger Faktor bei der Herstellung von prozessierten Referenzmaterialien. Das Allergen, das in die Lebensmittelmatrix zugegeben werden soll, muss sehr gut charakterisiert sein. Wenn behördlich genehmigte Referenzmaterialien zur Verfügung stehen, sind diese in der Regel in den für die Herstellung der prozessierten Kontrollen erforderlichen Mengen nicht finanziell tragbar. Dennoch können alle behördlich genehmigten Referenzmaterialien zu Vergleichszwecken verwendet werden, um die Beschaffenheit des verwendeten Materials zu bestimmen. Darüber hinaus ist die Homogenität des der Lebensmittelmatrix zugesetzten Allergens für jeden Prozessschritt entscheidend. Um zu bestätigen, dass das Allergen homogen in das prozessierte Material eingearbeitet wird, sind mehrere Analysen der Teilproben des Lebensmittels an verschiedenen Stellen der Verarbeitung erforderlich; somit wird die gleichmäßige Verteilung des Allergens gewährleistet. Kreuzkontaminationen zwischen Chargen mit zunehmenden Allergenkonzentrationen können kontrolliert werden, indem mit der niedrigsten Konzentration begonnen wird und die Konzentrationen kontinuierlich erhöht werden.

Ein weiterer wichtiger Aspekt ist die Stabilität des prozessierten Materials. Die Verarbeitungseffekte, denen das Allergen ausgesetzt ist, lassen sich in der Regel während der Analyse schnell feststellen. Soll das prozessierte Material jedoch über einen längeren Zeitraum gelagert und zur Erstellung von realen Standardkurven für ein Analyseverfahren verwendet werden, so muss die Haltbarkeit des Materials ermittelt werden. Es kann vorkommen, dass während der Lagerung weitere Reaktionen zwischen dem Proteinen des Allergens und den Komponenten der Lebensmittelmatrix, in die es eingearbeitet wurde, auftreten. Da die Herstellung klar definierter, prozessierter Kontrollen nicht einfach ist, kann nur eine stabile Lagerung dieser Standards ihre zukünftige Verwendung zur Bewertung verbesserter Analysemethoden ermöglichen. Diese prozessierten Kontrollmaterialien önnen dann auch dazu verwendet werden, die Chargenvariabilität kommerzieller ELISA-Kits zu bewerten.

Erste Erfolge mit prozessierten Proben
Vollständig validierte und prozessierte Referenzmaterialien für die Analyse von Lebensmittelallergenen kommen momentan nur sehr schleppend auf den Markt. Vor kurzem hat die MoniQA Association ein mit Milch prozessiertes Referenzmaterial auf den Markt gebracht: einen glutenfreien Keks, der vollständig charakterisiertes Magermilchpulver in zwei unterschiedlichen Proteinkonzentrationen beinhaltet. Dieses prozessierte Referenzmaterial wurde entwickelt, um den Produktions- und Verarbeitungsablauf eines allergenhaltigen Lebensmittels so genau wie möglich nachzubilden. Ein echter Vorteil, da das Referenzmaterial den echten Lebensmitteln, die routinemäßig in Analyselabors auf der ganzen Welt getestet werden, weit besser entspricht und zusätzlich noch ein guter Indikator für die interne Referenz der eigenen Analysemethoden zum Nachweis von prozessierten Allergenen ist. Um diese Forschung noch weiter voranzutreiben, wurde in einem Projekt an der University of Manchester unter der Leitung von Professor Clare Mills untersucht, inwieweit ein ursprünglich für die Diagnose von Lebensmittelallergien entwickeltes, allergenprozessiertes Schokoladendessertmaterial zur Verwendung als analytisches Kontrollmaterial angepasst werden kann.

Derartige Forschungsarbeiten sind vielversprechend und könnten eine wichtige Rolle dabei spielen, das Angebot an Allergentests für prozessierte Lebensmittel weiter auszubauen. Indem Matrizen mit prozessierten Lebensmittelinhaltsstoffen, die allergene Aktivität nachweisen, für analytische Zwecke verwendet werden, können Initiativen zur Standardisierung von Kalibrierungsmaterialien und zur Harmonisierung von Allergen- Berichtseinheiten vorangetrieben werden. Solche Methoden würden laufende Maßnahmen zum Schutz allergischer Konsumenten weitgehend unterstützen.

Literatur:
S. Taylor et al: Anal Bioanal Chem (2009) 395:83-92 Allergen immunoassays – considerations for use of naturally incurred standards.
M. Abbott et al: Journal of AOAC International (2010) Vol 93, No 2 Validation Procedures for Quantitative Food Allergen ELISA Methods: Community Guidance and Best Practises.
K. Verhoeckx et al: Food and Chemical Toxicology (2015) 80: 223-240 Food processing and allergenicity.
M. Walker et al: Analyst (2016) 141: 24-35 Is food allergen analysis flawed? Health and supply chain risks and a proposed framework to address urgent analytical needs.
Phil E. Johnson et al: Food Chemistry (2014) 148: 30-36 A Multi-laboratory evaluation of a clinically-validated incurred quality control material for analysis of allergens in food.
Nitride et al: Journal of AOAC International (2018) 101, No 1 Integrating Allergen Analysis Within a Risk Assessment Framework: Approaches to Development of Targeted Mass Spectrometry Methods for Allergen Detection and Quantification in the iFAAM Project.

Kontakt:
Romer Labs Deutschland GmbH
E-Mail: germany@romerlabs.com
www.romerlabs.com

Ausgabe November/Dezember 2018 „Der Lebensmittelbrief/ernährung aktuell”