Lebensmittelsicherheit
Effiziente Gluten-Tests
Von Lebensmittelallergien sind schätzungsweise 250 Millionen Verbraucher weltweit betroffen, davon mehr als 17 Millionen allein in Europa. Man schätzt, dass über 3 % der Erwachsenen und bis zu 6 % der Kinder eine Nahrungsmittelallergie haben. Obwohl die meisten Lebensmittelallergien relativ milde und geringfügige Symptome verursachen, können einige schwere Reaktionen hervorrufen und sogar lebensbedrohlich sein. Wenn also ein Problem mit der Lebensmittelsicherheit aufgrund eines falschen Umgangs mit allergenempfindlichen Zutaten auftritt, leidet die gesamte Lebensmittelindustrie darunter.
Während sich die Vereinigten Staaten auf die "Big Eight" Allergene (Weizen (Gluten), Krustentiere, Eier, Fisch, Erdnüsse, Milch, Nüsse und Sojabohnen) konzentrieren, hat Europa diese Liste auf 14 Allergene erweitert, einschließlich derjenigen in den USA und zusätzlich Sellerie, Senf, Sesamsamen, Schwefeldioxid/Sulfite, Lupine und Weichtiere. Sowohl die USA als auch die EU haben Leitfäden für die Kennzeichnung von Lebensmittelallergenen erstellt. Dennoch sind nicht deklarierte Allergene nach wie vor ein ernstes Problem. Dies hat die Lebensmittelunternehmen dazu gezwungen, nicht nur gute Herstellungspraktiken (GMP) einzuführen, sondern auch Verfahren, die den Schutz vor Kreuzkontakten mit Allergenen während der Herstellung gewährleisten. Es muss alles unternommen werden, um Allergene sichtbar zu identifizieren und sie bei jedem Prozessschritt zu isolieren, von den Rohstoffen und der Ausrüstung bis hin zu anderen Lebensmitteln, die in derselben Anlage gelagert und/oder verarbeitet werden.
Bei einem der wichtigsten Allergene, dem Gluten, ist der Nachweis sogar noch komplexer geworden. Gluten ist definiert als ein komplexes Gemisch, das aus Hunderten von verwandten, aber unterschiedlichen Proteinen, hauptsächlich Prolaminen und Glutelinen, besteht und in Weizen, Gerste, Roggen, einigen Haferarten und deren Kreuzungen vorkommt. Es sind vor allem die Prolamine, die, wenn sie zu Peptiden verdaut werden, Immunreaktionen auf Glutensensitivität, einschließlich Zöliakie, auslösen. Die stärkste Immunreaktion erfolgt auf ein Prolaminfragment, ein Alpha-2-Gliadinfragment, das als 33-mer oder G-12 bezeichnet wird. Dieses Fragment ist sehr widerstandsfähig gegen den Abbau durch Verdauungsenzyme, was es zu einem nützlichen analytischen Marker in Lebensmitteln macht.
Da die einzige wirksame Behandlung der Zöliakie heute eine glutenfreie Ernährung ist, stellt dies die Lebensmittelindustrie vor Herausforderungen, da Gluten in vielen Lebensmitteln und Zusatzstoffen enthalten ist. Außerdem können glutenfreie Produkte aufgrund von Kreuzkontaminationen während des Mahlens, der Lagerung und/oder der Produktion nachweisbare Mengen an Gluten enthalten. Erschwerend kommt hinzu, dass der Nachweis von Gluten in Lebensmitteln aufgrund der Vielfalt der Lebensmittelmatrizen, der Proteingehalte oder -modifikationen und der großen Anzahl immunogener Sequenzen mit unterschiedlicher potenzieller Immunogenität eine Herausforderung darstellt. Daher ist es unerlässlich, über genaue und schnelle Testmethoden für den Nachweis von Gluten in allen Arten von Lebensmitteln zu verfügen.
In der Vergangenheit war der ELISA die empfohlene Methode für den Nachweis von Gluten in Lebensmitteln, und es sind viele kommerzielle Testkits erhältlich. Die verschiedenen Testkits liefern jedoch aufgrund der einzigartigen Spezifität der verwendeten Antikörper sowie unterschiedlicher Extraktionsmethoden und Materialien für die Testkalibrierung unterschiedliche Ergebnisse. Außerdem können sich ELISA-Tests als kostspielig und zeitaufwändig erweisen. Lateral Flow-Geräte können ähnliche Ergebnisse liefern, sind aber auch hier von der Spezifität der Antikörper zum Nachweis spezifischer Glutenantigene abhängig. Es wurden zwar viele Antikörper entwickelt, aber nur wenige haben es in kommerzielle Tests geschafft.
Ein Antikörper, der Skerritt-Antikörper, wurde gegen Weizen-Gliadin gezüchtet und erkennt Glutenin mit hohem Molekulargewicht und Omega-Gliadine, so dass er für den Nachweis von Gluten in verarbeiteten Lebensmitteln geeignet ist. Die Quantifizierung basiert jedoch auf dem Omega-Gliadin-Gehalt, der bei verschiedenen Getreidesorten unterschiedlich ist.
Ein zweiter Antikörper, R5, wurde gegen Roggen gezüchtet, zeigt aber eine Kreuzreaktivität mit Weizengliadin. Darüber hinaus erkennt er auch Soja- und Lupinenproteine, die nicht schädlich sind, was zu falsch-positiven Ergebnissen führt, die dann zusätzliche Tests erfordern, um das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein von Gluten zu bestätigen.
Die beste Antikörperoption ist der G12-Antikörper, der das 33-mer des Gliadin-Proteins in Gluten erkennt. Er erkennt eine spezifische Aminosäuresequenz, die in Weizen vorkommt, und weist ähnliche Peptide nach, die in Gerste, Roggen und einigen Hafersorten vorkommen. Daher zielt es auf das spezifische Fragment ab, das die Autoimmunreaktion bei Zöliakiepatienten auslöst. Er reagiert auch nicht mit Soja, Mais oder Reis, so dass er sich für die Messung von Gluten in Produkten eignet, die diese Zutaten enthalten.
Idealerweise sollten kommerzielle Kits für den Glutennachweis den G12-Antikörper verwenden und alle notwendigen Reagenzien/Komponenten enthalten, um Lebensmittel und Lebensmitteloberflächen auf das Vorhandensein von Gluten und anderen Allergenen zu testen. Außerdem sollten die Ergebnisse einfach und schnell zu erhalten sein, so dass entweder die Verarbeitung für die Reinigung schnell unterbrochen werden kann oder das Produkt als "glutenfrei" freigegeben werden kann. Ein solches Kit ist GlutenTox® Pro, ein Schnelltest für den präzisen Nachweis von Gluten. Er kann innerhalb von 20 Minuten bis zu 5 ppm Gluten in Weizen, Gerste, Roggen und einigen seltenen Hafersorten nachweisen und liegt damit weit unter den vorgeschriebenen Werten. Es wird als "Labor in einer Box" geliefert und enthält alles, was für die Durchführung von Tests erforderlich ist. Darüber hinaus ist es AOAC PTM-zertifiziert für mehrere Lebensmittelmatrices und Umweltoberflächen.
Auch für andere Allergene sind eine hohe Empfindlichkeit sowie ein schneller und zuverlässiger Nachweis unerlässlich. Ein kommerzielles Produkt, das diese Anforderungen erfüllt, sind die AlerTox® Sticks. Sie können Allergene in Rohstoffen, Endprodukten und auf Arbeitsflächen nachweisen. AlerTox Sticks liefern innerhalb von 10 Minuten genaue Ergebnisse, ohne dass eine spezielle Ausrüstung erforderlich ist. Die Nachweisgrenzen liegen zwischen 1 und 20 ppm, je nach Allergen. In Kombination mit AllerSnap™ können Lebensmittelhersteller sicher sein, dass die Reinigung Proteinreste, einschließlich potenzieller Allergene, entfernt hat.
Andere Kits müssen getestet werden, um festzustellen, ob sie die strengen Anforderungen der Lebensmittelhersteller an Allergentests erfüllen, einschließlich niedriger Nachweisgrenzen und keiner Kreuzreaktivität mit Nicht-Allergenen. In der Zwischenzeit müssen die Lebensmittelhersteller dafür sorgen, dass ihre Produkte klar gekennzeichnet und frei von Allergenen sind, wie auf dem Etikett angegeben. Es ist von entscheidender Bedeutung, dass sie die empfindlichsten, spezifischsten immunchemischen Testsysteme verwenden, die heute zur Verfügung stehen - im Falle von Gluten sollten die Tests auf dem Nachweis von G12-Antikörpern basieren - im Falle anderer Allergene sind Empfindlichkeit und Spezifität in Verbindung mit einer einfachen Anwendung von entscheidender Bedeutung.
Referenzen
"Erkennung von Gliadin- und Gluteninfraktionen in vier kommerziellen Gluten-Tests". Allred, LK, Ritter, BW. J AOAC Int. 2010 Jan-Feb;93(1):190-6
"Gluten-immunogene Peptide als Standard für die Bewertung des potenziell schädlichen Prolamingehalts in Lebensmitteln und menschlichen Proben". Cebolla A., Moreno M de L, Coto L, and Sousa C. Nutrients. 2018 Dec; 10(12): 1927-42
"Empfindlicher Nachweis von Getreidefraktionen, die für Zöliakiepatienten toxisch sind, mit Hilfe monoklonaler Antikörper gegen ein immunogenes Hauptpeptid aus Weizen". Morón B, Cebolla A, Manyani H, Alvarez-Maqueda M, Megías M, Thomas Mdel C, López MC, Sousa C. Am J Clin Nutr 2008 Feb;87(2):405-14.
