Allergenen in voeding detecteren

Voor de allergisch patiënt/consument is de juistheid van informatie over de aanwezigheid van allergene ingrediënten in levensmiddelen bijzonder belangrijk om een inschatting te kunnen maken of hij/zij een voedingsproduct zonder risico kan consumeren. Om dit meer te ondersteunen, onderzoekt het Instituut voor Landbouw-, Visserij- en Voedingsonderzoek (ILVO) nieuwe detectiemethoden voor het efficiënt opsporen van allergene ingrediënten.

Verplichte etikettering

Het aantal mensen met voedselallergie wordt in Europa geschat op 1-3% bij volwassenen en 4-6% bij kinderen. Dit zijn cijfers die wereldwijd stijgen. Tot op heden is geen behandeling voorhanden en is het mijden van het betreffende voedingsproduct de enige remedie.

Om consumenten te beschermen, heeft de Europese Commissie het etiketteren van 14 allergene ingrediënten op de verpakking verplicht gemaakt. Daarnaast melden veel producenten op vrijwillige basis of sporen van allergenen aanwezig kunnen zijn, vb. door onopzettelijke insleep. Dit voorzorgsprincipe heet PAL, Precautionary Allergen Labelling. Helaas worden sporen vaak gemeld zonder dat een risicoanalyse werd uitgevoerd. Zo wordt vaak onnodig de keuzevrijheid van allergene patiënten beperkt. Anderzijds kan het negeren van deze info leiden tot levensbedreigende situaties.

Verantwoordelijkheid van het bedrijf

De etikettering van de allergene ingrediënten is bij wet verplicht, en de juistheid van de informatie is de verantwoordelijkheid van de producent, als onderdeel van het HACCP monitoring plan. De aanwezigheid van het allergeen ingrediënt kan zowel documentair als analytisch bepaald worden.

In het eerste geval bekijkt men de technische fiches van alle componenten in het recept en neemt men alle allergene ingrediënten over. Wil men de aanwezigheid van sporen melden (wat niet verplicht is), dan kan men eveneens kiezen om documentair of analytisch te werk te gaan, maar is een risicoanalyse aangewezen.

VITAL (Voluntary Incidental Trace Allergen Labelling) ontwikkelde een softwareprogramma dat frequent gebruikt wordt door voedingsbedrijven voor een risico-analyse uitgaande van de receptuur van een voedingsproduct. Per allergeen beschouwt men alle componenten van het recept die sporen ervan kunnen bevatten. Vervolgens vergelijkt men de berekende totale concentratie aan allergene component, met de gemiddelde threshold voor allergische reactie. Daaruit beoordeelt men het risico op allergische reactie bij effectieve inname van een bepaalde portie van het product. Op die manier wordt de allergische patiënt terecht gealarmeerd of niet gewaarschuwd voor een allergeen.

Relatie tussen het allergeen ingrediënt en allergische reactie

De wetgeving vereist dat het gebruik van een allergeen ingrediënt vermeld wordt op het etiket. Een analytische techniek, ingezet ter controle van de regelgeving moet dus de aanwezigheid van het ingrediënt kunnen aantonen, wat niet noodzakelijk gelijk is aan het aantonen van allergeniciteit zelf. Er is immers geen eenvoudige relatie tussen de aanwezigheid van het species en een allergische reactie. Een allergie wordt uitgelokt door slechts enkele specifieke zones (epitopen) van een bepaald eiwit of eiwitten van dit species. Bovendien zijn die zones of zelfs de eiwitten, waarop een allergische patiënt kan reageren, verschillend van persoon tot persoon. Ook de drempelwaarden voor reactie zijn patiënt-afhankelijk en dus heel variabel.

Daarnaast is ook de mate van processing van de voeding bepalend, vermits hitte, druk, zuurtegraad, enzymatische reactie, etc. het allergene eiwit kunnen denatureren en/of modificeren, waardoor het haar allergeniciteit kan verliezen of zelfs versterken. Bijgevolg is het voor een allergische patiënt niet alleen belangrijk om de aanwezige allergenen te kennen, maar ook in hoeverre ze afgebroken of gewijzigd zijn tijdens het verwerkingsproces. Kunnen de hazelnoten in een notenpasta bijvoorbeeld nog allergische reactie opwekken? Verderop in het artikel wordt beschreven hoe dit analytisch kan worden opgevangen.

Keuze van het target: eiwit of DNA?

Enerzijds kan men de aanwezigheid van een species aantonen via de detectie van haar uniek DNA, met een PCR-methode. Dit is een frequent gebruikte methodiek, gezien PCR zowel robuust, gevoelig als specifiek is. Hiervoor zijn vrij geavanceerde laboapparatuur en kennis vereist. Een beloftevolle verbetering van de PCR methodiek is droplet digital PCR (ddPCR). Voor de controle op de wetgeving is PCR een geschikte methode gezien het de aan/afwezigheid van een allergeen ingrediënt aantoont., Maar een positief resultaat is niet noodzakelijk gelijk aan “zal een allergische reactie teweeg brengen”, omdat de aanwezigheid van het genetisch materiaal van een species niet noodzakelijk de aanwezigheid van allergeen eiwit impliceert.

Anderzijds kan men de aanwezigheid van een species aantonen via de detectie van haar unieke eiwitten, al dan niet degene die de allergische reactie uitlokken. Dit kan op een zeer eenvoudige wijze a.d.h.v. een kant-en-klare ELISA-kit (herkenning van eiwitten door antilichamen), waarvoor slechts beperkte labo-uitrusting en kennis vereist zijn. ELISA-testen kampen evenwel met problemen in specificiteit, omdat kruisreactie met andere, nauwverwante species kan optreden. ELISA-testen kunnen zeer gevoelig werken, maar zijn niet bestand tegen matrices die inhiberend werken. Ook deze methode wordt momenteel gehanteerd voor controle op de wetgeving, maar ook hier is er niet noodzakelijk een direct verband tussen een positieve reactie en allergeniciteit omdat het detectietarget niet noodzakelijk het allergene epitoop bevat.

Tot slot is een nieuwe eiwit-gebaseerde methodiek in opmars, op basis van LC-MS/MS (Liquid Chromatography Tandem Mass Spectrometry) (Contact: Christof Van Poucke, ILVO). Zo scoort LC-MS/MS in vergelijking met ELISA beter in specificiteit omdat hier de problematiek van de kruisreactie met nauwverwante species minder heerst. Vergeleken met PCR staat deze chemische technologie dichter bij het reële target, omdat het allergene eiwit of epitoop zelf kan gemeten worden. LC-MS/MS is immers een methode die eiwitfragmenten scheidt op basis van polariteit en detecteert op basis van massa. LC-MS/MS is tevens geschikt om data te genereren voor risicobeoordeling van sporen en hun allergeniciteit (vb. met VITAL). Tot slot is LC-MS/MS een erg transparante methode omdat het chromatogram inzicht geeft in wat juist gemeten wordt. LC-MS/MS kan tevens meerdere allergenen tegelijk opsporen, in een multiplexvorm.

Welke threshold te hanteren?

Allergische reactie treedt op vanaf een bepaalde threshold, die enorm kan variëren van patiënt tot patiënt, maar ook van het allergeen, de matrix, de mate van processing, etc. De huidige wetgeving vermeldt voor de meeste allergenen geen grenswaarden voor etikettering. Enkel voor glutenvrije producten geldt een grenswaarde van 20 ppm gluten (Verordening (EU) Nr. 828/2014).

Rol van het NRL: evalueren, valideren en kennisspreiding m.b.t. detectiemethoden

ILVO en CER hebben samen de rol van NRL voor Allergenen (Nationaal Referentielaboratorium) voor België (Contact: Isabel Taverniers, ILVO). De taken omvatten het vergelijken van protocols en dus evalueren van bestaande detectiekits voor voedselallergenen, het opvolgen van het onderzoek in de diagnostiek, uitvoeren van validatiestudies, ringtesten, aanmaken van referentiemateriaal, organiseren van workshops en vormingen, en kennisspreiding over de diagnostiek.

Recentste onderzoek in eiwit-gebaseerde methodiek: LC-MS/MS en in rekening brengen van de impact van processing

LC-MS/MS heeft potentieel als gouden standaard voor detectie van allergene ingrediënten, vermits het de kwantificatie van allergene eiwitten (en haar epitopen) mogelijk maakt. Op ILVO werd reeds een protocol voor detectie van noten en van pindanoten ontwikkeld (doctoraat Marjolein Vandekerckhove, ILVO).

In een vervolgonderzoek wordt de impact van food processing op de detecteerbaarheid en allergeniciteit onderzocht. Processing van voeding wordt op semi-industriële productielijnen van de Food Pilot nagebootst, bvb. een UHT-behandeling van notenmelk, om vervolgens de impact op de detecteerbaarheid van de eiwitten te bepalen. Door denaturatie en/of modificaties kunnen bepaalde epitopen defect raken of gewijzigd worden waardoor ze geen of net een sterkere allergische reactie kunnen uitlokken. Voor analyse met LC-MS/MS worden de eiwitten eerst geëxtraheerd uit de voedingsmatrix en tijdens het verder protocol gedigesteerd tot peptiden. Tijdens LC-MS/MS worden de peptiden gescheiden en geïdentifceerd. In de literatuur is reeds beschreven op welke peptiden de epitopen gelegen zijn. In het lopende onderzoek van Kaatje Van Vlierberghe (ILVO) wordt voor de 4 voornaamste allergenen (pindanoot, hazelnoot, ei en melk) in kaart gebracht welke peptiden beschadigd worden en welke intact blijven tijdens de processing. Die laatste kunnen het target vormen van een robuuste detectiemethode die de aanwezigheid van een allergeen ingrediënt opspoort, ongeacht de impact van de processing. Anderzijds is het interessant om aan een allergische patiënt informatie te verschaffen in hoeverre het ingrediënt nog allergeen is na processing.

Partners en financiering

Dit onderzoek wordt gefinancierd door FOD Volksgezondheid, Veiligheid van de Voedselketen en Leefmilieu en gebeurt in samenwerking met het CER Groupe, Département Santé, tevens partner voor de NRL Allergenen.