Alergia na białka mleka

ŻYWNOŚĆ – ŻYWIENIE
Mleko krowie jest bardzo zdrowe, ale nie dla wszystkich
Alergia na białka mleka
a procesy technologiczne
MAŁGORZATA ZIARNO
zęsto alergię na białka mleka określa się jako
nietolerancję białek mleka krowiego lub nadwrażliwość
na białka mleka krowiego. Nazewnictwo to jest – niestety
– mylące, bowiem alergia i nietolerancja mają zupełnie odmienny
mechanizm powstawania schorzenia, ale zbliżone objawy.
Często nie wiadomo, które objawy są wynikiem alergii, a które
nietolerancji.
C
Mleko krowie
Rzeczywista częstotliwość występowania alergii na białka mleka
krowiego, jak wynika z danych literaturowych, jest trudna do oszacowania. Podaje się, że od 2 do 3% dzieci do czwartego roku życia
jest uczulonych na ten rodzaj białek, z czego 80-90% dzieci „wyrasta” później z tej alergii. Alergia na mleko rzadziej występuje
u starszych dzieci i sporadycznie u osób dorosłych, ale jest możliwe
jej pojawienie się nawet w późnym okresie życia. Ocenia się, że
ok. 1-2% osób dorosłych jest uczulonych na białka mleka [27,
70]. Skłonność do alergii pokarmowej często jest przekazywana dziedzicznie. Szacuje się, że jeśli jedno z rodziców jest alergikiem, to ryzyko wystąpienia alergii u dziecka
Alergia pokarmowa to stan chorobowy,
wynosi 20-40%. Jeśli obydwoje row którym dolegliwości uwarunkowane są dzice są alergikami, ryzyko alergii
mechanizmami immunologicznymi.
u dziecka ocenia się na 40-60%
Gdy alergen dostanie się do przewodu
lub nawet więcej – gdy rodzicie
pokarmowego, organizm wytwarza
cierpią na identyczną alergię [25].
przeciwciała starające się unieszkodliwić
i następnie usunąć go z organizmu.
Za powstanie alergii pokarmoW takiej reakcji alergicznej bierze udział
wej są zazwyczaj odpowiedzialgrupa przeciwciał tzw. immunoglobuliny
ne białka o masie 10-40 kDa wyE (IgE). Ich aktywacja uruchamia dalsze
stępujące w produktach spożywreakcje układu odpornościowego:
czych. Uważa się, że peptydy
komórek tucznych i limfocytów
o masie cząsteczkowej poniżej
zasadochłonnych, a później uwolnienie
5 kDa wykazują słabe właściwośhistaminy oraz innych substancji
ci alergenne, te zaś o masie poniżej
chemicznych wywołujących powstanie
3,5 kDa nie powodują reakcji alerwidocznych objawów alergii [14, 17, 27].
gicznych [27].
Objawy uczulenia pokarmowego mogą występować we wszystkich układach anatomicznych organizmu człowieka. W układzie pokarmowym obserwuje się następujące objawy: kurczowe bóle brzucha, biegunka, nudności, wymioty, wzdęcie brzucha, przelewanie
[27, 70]. W obrębie układu oddechowego alergia pokarmowa może
objawiać się katarem, astmą, trudnościami w oddychaniu, kaszlem.
Objawami skórnymi są zazwyczaj: obrzmienie warg, ust, języka,
26
Streszczenie. Białka mleka charakteryzują się unikalnym składem aminokwasowym i dlatego są ważnym składnikiem diety ludzi. Paradoksalnie, prawie wszystkie białka mleka krowiego mogą powodować alergie. W artykule
przedstawiono główne zagadnienia związane z alergią na białka mleka
krowiego, jak również rozwiązania technologiczne mające na celu obniżenie
alergenności.
Summary. Milk proteins have unique amino acids composition and ratios
thus they are common and important component of the human diet. The
paradox is that almost all cow's milk proteins are most frequently implicated
as a cause of food allergy. In this paper, the mains aspects of allergy to cow's
milk proteins, as well as the technological ways of lowering their allergenicity
are discussed.
twarzy lub gardła, pokrzywka, zaczerwienienie skóry, świąd, wypryski. W ostrych przypadkach alergii czasami odnotowuje się objawy ogólne, w tym wstrząs anafilaktyczny [14, 27].
W przypadku mleka krowiego właściwości alergizujące wykazuje aż pięć frakcji białek – dwie frakcje kazeinowe i trzy białka serwatkowe: β-laktoglobulina, α-laktoalbumina oraz albumina serum
krwi. Alergię mogą powodować także inne białka lub peptydy, których zawartość w mleku krowim jest niewielka: laktoferyna, transferyna, laktoperoksydaza, katalaza, fosfataza alkaliczna oraz niektóre
produkty reakcji Maillarda [27, 70]. Uczulenie na pojedynczy alergen zdarza się rzadko i zazwyczaj obserwuje się nadwrażliwość na
więcej niż jedną z frakcji białek mleka krowiego, co powodowane jest
m.in. reakcjami krzyżowymi pomiędzy tymi białkami, ich podobieństwem strukturalnym a konformacją przestrzenną [27, 70].
W mleku krowim kazeina stanowi ok. 80% białek ogółem. Jest to
białko złożone z wielu frakcji: αs1-, αs2-, β-, κ-, γ-kazeiny, różniących się między sobą masą cząsteczkową, ilością reszt fosfoserynowych, podatnością na denaturację, strukturą przestrzenną oraz
właściwościami fizykochemicznymi [66]. Pod względem alergennym dobrze poznane są dwie frakcje kazeiny: αs1-kazeina i β-kazeina, w każdej z nich stwierdza się co najmniej po sześć alergenów
[70]. Pierwsza z wymienionych frakcji występuje w mleku krowim
w ilości 12-15 g/l, a ponieważ mleko ludzkie jest pozbawione tej
frakcji, być może stąd wynika silna alergenność tego białka w stosunku do ludzkiego organizmu. Mleko krowie zawiera β-kazeiny,
łącznie z γ-kazeiną, ok. 9-11 g/l. Warto zaznaczyć, że w mleku ludzkim jest obecny homolog β-kazeiny o budowie i charakterze zbliżonym do β-kazeiny mleka krowiego.
Przemys³ Spo¿ywczy 7/2006
ŻYWNOŚĆ – ŻYWIENIE
Białka serwatkowe stanowią ok. 20% białek mleka krowiego.
Mleko krowie zawiera ok. 2-4 g/l β-laktoglobuliny. Ten rodzaj
białka nie występuje naturalnie w mleku ludzkim, jednak może
w pewnej części przenikać do pokarmu matki spożywającej mleko
krowie i produkty z tego mleka, bowiem jako oporny na działanie
enzymów trawiennych (pepsyny i trypsyny), przenika prawie niezmieniony przez błony jelitowe do krwiobiegu [27, 58, 70]. Zawartość α-laktoalbuminy w mleku krowim wynosi 1,0-1,5 g/l, co stanowi ok. 20% wszystkich białek serwatkowych mleka.
Mleko kozie
Panuje powszechna opinia, że osobom cierpiącym na alergię na
białka mleka krowiego można podawać mleko kozie i jego przetwory.
To błędne mniemanie wynika z faktu, że mleko kozie nie zawiera lub
zawiera w bardzo małej ilości αs1-kazeinę, która w mleku krowim
jest znaczącym alergenem. Niestety, ta opinia nie znajduje potwierdzenia w badaniach naukowych wskazujących na wysoki poziom
reakcji krzyżowych obydwu rodzajów mleka, wynikający z dużego
podobieństwa I-rzędowej struktury białek mleka krowiego, koziego
oraz owczego [27, 70]. Oznacza to, że białka obydwu rodzajów
mleka mogą wywoływać ten sam rodzaj odpowiedzi immunologicznej. Ponadto oba rodzaje mleka zawierają inne alergenne białka, różnice zaś w częstości występowania alergii na białka mleka krowiego
i koziego wynikają prawdopodobnie z różnych częstości spożycia
obydwu rodzajów mleka [69, 72].
Główną zasadą żywieniową osób cierpiących na alergię na białka
mleka krowiego jest wykluczenie z posiłków mleka i wszystkich produktów mleczarskich [14, 17, 27]. Uważa się, że stosowanie takiej diety
sprawia kłopoty żywieniowe, zwłaszcza przy komponowaniu diety matek karmiących oraz dzieci. Dlatego prowadzone są liczne badania
naukowe i próby technologiczne otrzymania produktów mleczarskich
o zredukowanej alergenności lub całkowicie jej pozbawionych.
Wpływ procesów technologicznych
na alergenność produktów mlecznych
Wiadomo, że niektóre procesy technologiczne stosowane w przetwórstwie mleka mogą przyczyniać się do obniżenia alergenności,
inne zaś zwiększać ją [22, 27, 29]. Badania naukowe już potwierdziły, że homogenizacja mleka bardzo często przyczynia się do zwiększenia odpowiedzi immunologicznej na białka mleka. Podczas homogenizacji część białek mleka umiejscawia się na powierzchni
kuleczek tłuszczowych i staje się łatwo dostępna dla przeciwciał
układu immunologicznego. Ponadto kuleczki tłuszczowe o zmniejszonej średnicy łatwiej przenikają przez barierę jelitową, niosąc ze
sobą antygeny białkowe.
pepsynę, trypsynę, chymotrypsynę). W skali przemysłowej hydrolizę enzymatyczną można przeprowadzić traktując białka preparatem enzymu proteolitycznego, a następnie poddając obróbce termicznej i (lub) ultrafiltracji [21, 24, 27]. Należy jednak zdawać sobie
sprawę, że niektóre produkty hydrolizy białek mleka mogą być
znacznym obciążeniem antygenowym, tzn. mogą wywołać reakcje
alergiczne, zależnie od stopnia hydrolizy białek, rodzaju enzymu,
masy cząsteczkowej powstających peptydów [10, 21, 24, 27, 45, 49,
68-70]. Dzieje się tak, gdyż o alergenności białek decyduje także
struktura pierwszorzędowa, która nie zostaje zmieniona podczas
procesu hydrolizy enzymatycznej. Takie reakcje alergiczne czasami
odnotowuje się w przypadku preparatów z częściowo zhydrolizowanych białek serwatkowych [18, 68, 70]. Jak wspomniano, odpowiedź immunologiczna organizmu na hydrolizaty białek mleka
krowiego zależy od zastosowanego rodzaju enzymu. Dobre wyniki
uzyskuje się, jeśli do przeprowadzenia hydrolizy enzymatycznej
białek mleka zastosuje się trypsynę [24, 45]. Istotną wadą takich
hydrolizatów białek mleka krowiego jest ich nieprzyjemny, gorzki smak, najczęściej będący efektem obecności tzw. gorzkich peptydów.
Dotychczas polski przemysł mleczarski nie ma żadnej oferty dla
osób cierpiących na alergie na białko mleka krowiego. W wytwarzaniu produktów dla tej grupy społeczeństwa specjalizuje się branża
farmaceutyczna oraz producenci odżywek dla niemowląt. Posługując się dostępnymi technikami modyfikacji białek mleka, produkuje się odżywki zawierające hydrolizaty kazeiny albo białek serwatkowych. Część tego typu mieszanek dodatkowo pozbawiona jest
laktozy lub zawiera ją w stężeniu znacznie niższym aniżeli mleko
krowie, dzięki czemu mogą być one stosowane w przypadku nietolerancji tego cukru. Drugi rodzaj preparatów leczniczo-odżywczych, które znalazły zastosowanie w żywieniu osób cierpiących na
alergię na białka mleka, stanowią preparaty mlekozastępcze zawierające pełnowartościowe białka roślinne, przede wszystkim sojowe.
Warto zaznaczyć, że zawarte w takich preparatach białko roślinne
ma cechy potencjalnego antygenu, a więc u pewnej grupy osób
z alergią na białko mleka obserwuje się objawy uczulenia również
na to białko.
Przykładem takiej odżywki jest Nutramigen® firmy Bristol-Myers
Squibb Polska Sp. z o.o. Preparat zawiera enzymatycznie hydrolizowaną
kazeinę i jest zalecany do stosowania w przypadku alergii na białko
pokarmowe (w tym alergii na białko mleka krowiego) u dzieci z rodzinnym wywiadem w kierunku chorób alergicznych, nietolerancji
laktozy lub w zapobieganiu alergii. Hypoalergiczne modyfikowane
mleka w proszku, które mogą być podawane dzieciom podatnym na
alergie pokarmowe, produkują na polski rynek również takie firmy
jak: Nestlé, Alima Gerber i Nutricia Polska.
Wykorzystanie bakterii fermentacji mlekowej
Modyfikacje białek mlecznych
Innym rozwiązaniem, będącym tematem badań naukowych, są
modyfikacje białek mleka krowiego na drodze chemicznej, powodujące zmianę struktury II-rzędowej niektórych białek, a więc mogące
obniżyć ich immunoreaktywność [27, 36, 39, 53]. Sposobem obniżenia alergenności białek mleka jest również ich modyfikacja enzymatyczna. Powszechnie wiadomo, że w przewodzie pokarmowym
człowieka białka mleka są trawione przez enzymy trawienne (np.
Przemys³ Spo¿ywczy 7/2006
Obiecujące wyniki badań laboratoryjnych uzyskuje się przy wykorzystaniu bakterii fermentacji mlekowej do obniżania odpowiedzi immunologicznej organizmu na białka mleka krowiego [1,
27, 60]. Wiadomo, że białka mleka w wyniku działania bakterii
mlekowych ulegają nadtrawieniu, dzięki czemu nie tylko wzrasta ich
przyswajalność przez organizm człowieka, ale również powstają
niskocząsteczkowe peptydy [13, 37, 48, 60, 66]. Niektóre z tych
peptydów wykazują różnoraki dobroczynny wpływ na organizm
27
ŻYWNOŚĆ – ŻYWIENIE
człowieka, dlatego określane są mianem peptydów funkcjonalnych.
Jeden z takich krótkołańcuchowych peptydów, Asp-Lys-Ile-His-Pro-Phe, który jest obecny w serze edamskim, wykazuje znaczną
zdolność hamowania transportu β-laktoglobuliny [60]. Peptydy powstają w mlecznych produktach fermentowanych na skutek wielu
przemian białek serwatkowych oraz kazeiny. Zakres i głębokość tych
biotransformacji białek mleka zależy od wielu czynników, wśród
których wymienia się pH i aktywność wody produktu, proteolityczną aktywność stosowanych bakterii, czas i temperaturę trwania
procesu fermentacji. Pod tym względem obserwuje się znaczne różnice pomiędzy stosowanymi w mleczarstwie rodzajami a gatunkami bakterii fermentacji mlekowej, a nawet pomiędzy szczepami
tych bakterii.
Są wysuwane sugestie, aby zdolność do wytwarzania peptydów
funkcjonalnych była jednym z warunków probiotyczności szczepów
bakterii mlekowych. Warto podkreślić, że kultury bakterii mlekowych, głównie szczepy probiotyczne, czynnie uczestniczą w stymulowaniu układu immunologicznego organizmu pobudzając go do
wytwarzania m.in. interferonu gamma i aktywacji limfocytów T, oddziaływania na produkcję przeciwciał, stymulowania procesów fagocytozy oraz wytwarzania γ-interferonu [1, 27, 47, 48, 51, 54, 56].
Ze szczepami probiotycznymi bakterii mlekowych wiąże się duże
nadzieje w profilaktyce i leczeniu alergii pokarmowej, tzw. atopowego zapalenia skóry. Wykazano, że profilaktyczne podawanie tych
drobnoustrojów zmniejsza rozległość alergii u niemowląt karmionych sztucznie.
Termiczna denaturacja białek
W niektórych publikacjach można spotkać opinię, że w mleku
poddanym fermentacji mlekowej struktura białka nie zmienia się
w tak znacznym stopniu, aby zapobiec wystąpieniu objawów
alergicznych u osób uczulonych na mleko krowie [71]. Dlatego
naukowcy poszukują innych, pewniejszych rozwiązań technologicznych. Wiadomo, że alergenność białek mleka zależy od ich struktury I-rzędowej, struktury bocznych łańcuchów, a także przestrzennej
konformacji cząsteczek białek. Wynika z tego, że w pewnym zakresie tę alergenność można zmniejszyć wraz ze zmianą przestrzennej
konformacji białek, co łatwo uczynić podczas termicznej denaturacji białek. W praktyce dotyczy to głównie białek serwatkowych
jako bardziej termolabilnych niż kazeina [1, 3, 9, 19, 24, 27, 66].
Białka serwatkowe ulegają znaczącej denaturacji już podczas ogrzewania mleka w temp. 80°C [66]. Im wyższa temperatura obróbki termicznej mleka, tym większy zakres denaturacji białek i, w pewnym
zakresie, mniejsza odpowiedź ze strony układu odpornościowego.
Dlatego niektóre osoby uczulone na mleko krowie tolerują mleko
przegotowane lub mleko w proszku. Silnie denaturowane białka serwatkowe mogą znaleźć zastosowanie w produkcji hipoalergicznych
produktów mlecznych dla dzieci lub matek karmiących [8, 19, 24].
Należy podkreślić, że obróbka termiczna nie eliminuje całkowicie
alergennych właściwości białek mleka krowiego. Należy też pamiętać, że β-laktoglobulina jest bardziej ciepłolabilna niż α-laktoalbumina, a jej termiczna denaturacja zachodząca dopiero w temp.
bliskiej 90°C i wyższej prowadzi do interakcji z micelami kazeinowymi i zmiany powierzchni tych miceli [66]. Same micele kazeinowe są szczególnie stabilne, denaturacji ulegają dopiero po ogrzewaniu w temp. ponad 120°C przez 1,5 h [3, 27, 66]. Należy również
28
zaznaczyć, że termiczna denaturacja białek obniża ich wartość odżywczą i biodostępność.
Uczulenie na białka mleka jest najczęstszą stwierdzaną alergią
pokarmową. Ponieważ obecnie uznaje się zarówno alergie pokarmowe, jak i nietolerancje składników żywności za wiążące się z bezpieczeństwem żywności, zadaniem przemysłu spożywczego, w tym
branży mleczarskiej, jest zapewnienie osobom cierpiącym na alergię pokarmową dokonywania bezpiecznego wyboru produktów żywnościowych.
Z drugiej strony kontrola obecności alergenów podczas produkcji
i przetwórstwa powinna gwarantować bezpieczeństwo zdrowotne
żywności. Około 170 różnych rodzajów żywności może powodować
reakcje alergiczne, jednak wiadomo, że większość przypadków alergii pokarmowych (prawie 90%) jest spowodowanych przez kilkanaście najpoważniejszych alergenów, wśród których wymienia się także
białka mleka krowiego (pozostałe to zboża zawierające gluten, ryby,
jajka, orzechy, soja, seler, gorczyca). Nawet śladowe ilości alergenu
obecne w żywności w wyniku zanieczyszczenia krzyżowego w procesie produkcji lub przetwórstwa, niewłaściwego magazynowania
lub nieprawidłowego znakowania (etykietowania) produktów, mogą
stanowić zagrożenie dla zdrowia, a nawet życia konsumentów cierpiących na alergie pokarmowe. Dlatego, jeśli istnieje prawdopodobieństwo obecności nawet śladowych ilości alergenu w produkcie,
producent ma obowiązek właściwie oznakować swój wyrób.
Warto przypomnieć, że znakowanie środków spożywczych, także
pod względem obecności alergenów lub innych nietolerowanych
składników, reguluje Rozporządzenie Ministra Rolnictwa i Rozwoju
Wsi z 16 grudnia 2002 r. w sprawie znakowania środków spożywczych i dozwolonych substancji dodatkowych (DzU z 2002 nr 220
poz. 1856 z późn. zm.). Zgodnie z tym rozporządzeniem, obecność
w produkcie składników alergennych lub składników pochodzących
ze składników alergennych określa się wyrazem „zawiera”, chyba
że taki składnik jest już wymieniony w składzie produktu lub jego
nazwie handlowej. Wykaz składników i substancji, które nie muszą
być znakowane z odniesieniem do nazwy składnika alergennego
podany został w Rozporządzeniu Ministra Rolnictwa i Rozwoju Wsi
z 20 listopada 2004 r. zmieniającym rozporządzenie w sprawie znakowania środków spożywczych i dozwolonych substancji dodatkowych (DzU z 2004 nr 257, poz. 2577). Natomiast wykaz składników i substancji, które nie muszą być znakowane z wyraźnym odniesieniem do nazwy składnika alergennego podany został w Rozporządzeniu Ministra Zdrowia i Rozwoju Wsi z 26 sierpnia 2005 r.
(DzU z 2005 nr 180, poz. 1499).
Od redakcji: Wykaz literatury prześlemy zainteresowanym Czytelnikom
e-mailem, faksem lub pocztą.
Dr inż. M. Ziarno – Wydział Technologii Żywności, SGGW, Warszawa
Sprostowanie. W artykule Reginy Wierzejskiej „Nowe wymagania w znakowaniu żywności” „Przemysł Spożywczy” 2/2006,
na s. 36 zamiast: „Obecna zmiana rozporządzenia (DzU z 2005 r.
nr 229, poz. 1953)…” powinno być: „Obecna zmiana rozporządzenia (DzU z 2004 r. nr 257, poz. 2577)…” Za błąd redaktorski
przepraszamy Autorkę i Czytelników.
Przemys³ Spo¿ywczy 7/2006