Detection of Undeclared Egg, Wheat and Crustaceans Allergen using Commercial ELISA kits and Confirmation of Wheat Protein in Processed Food using LC-MS/MS

Abstract

식품 알레르기는 식품 단백질에 대한 면역학적 이상 반응으로, 피부, 소화기, 심혈관계, 호흡계 등에 다양한 증상을 일으킨다. 전세계적으로 식품 알레르기 환자들이 매년 늘어나고 있으나, 현재로서 가장 확실하고 유일한 식품 알레르기 치료법은 원인 식품을 섭취하지 않는 것이기 때문에, 환자들은 식품을 구매할 때 식품 라벨에 적힌 알레르기 성분을 확인하는 것이 중요하다. 그러나 식품 간 교차 오염, 비의도적 혼입, 불확실한 표시 등의 이유로 제품 성분 표시에 알레르기 성분이 표기 되어 있지 않을 수 있으며, 나아가 이러한 식품 내 미표기 알레르겐은 알레르기 환자들에게 심각한 증상을 일으킬 수 있다. 본 연구에서는, 주요 알레르기 유발 식품으로 계란, 밀, 갑각류를 선정하여 국내에서 시판되는 가공식품 내 미표기 알레르겐을 검출하였다. 알레르겐 검출을 위하여 효소적 면역 기법인 ELISA 기술과 액체 크로마토그래피 질량분석기인 LC/MS/MS가 사용되었으며, 370개의 가공식품은 식품공전의 식품 분류 기준 규격에 따라 서울 내 다양한 식료품 상점에서 구매되었다. 가공식품 내 미표기 알레르겐 검출을 위해 세 가지의 상업적인 ELISA 키트가 사용되었고, 실제 식품 내 알레르겐의 존재 유무를 LC/MS/MS 방법으로 확인하였다. ELISA 키트를 이용한 미표기 알레르겐 검출 실험 결과, 계란 표기가 되지 않은 200개 식품 중 19개 제품에서 계란 알레르겐이 검출되었고, 밀 표기가 되지 않은 73개 제품 중 18개 식품에서 밀 알레르겐이 검출되었으며, 갑각류 표시가 되어 있지 않은 104개의 가공 식품 중 19개 제품에서 갑각류 알레르겐이 검출되었다. 총 실험 시료 개수와 미표기 알레르겐 검출 시료의 비율은 계란이 9.5%, 밀이 24.7%, 갑각류가 18.3%로, 밀이 가장 높은 것으로 나타났다. 밀 알레르겐 실험 시료들 중에서 ‘두유’ 한 제품에서만 세 개 키트 간 결과가 상이하게 나타났다. 두유 시료 내 밀 알레르겐이 실제로 존재하는지를 확인하기 위해 LC/MS/MS 방법을 이용하였으며 그 결과, 밀 특이적 펩타이드인 ‘EAEMEAELKKIEEQLEK’이 두유 시료 내에 존재하는 것을 확인하였다. 단백질 유사성 확인 프로그램인 BLAST를 통해 검출된 펩타이드가 밀 특이적 펩타이드임을 검증하였다. 본 연구 결과로, 국내 가공식품 중 주요 알레르기 유발 식품의 미표기 알레르겐을 확인하였으며, ELISA 키트 간 결과가 달랐던 두유 시료 내 미표기 밀 알레르겐을 LC/MS/MS 방법으로 확정 검출하였다.;Food allergy is an immunological adverse reaction against food proteins affecting various organs with the symptoms ranging from mild to severe anaphylaxis, and the prevalence of food allergies is increasing every year. Because the only treatment method to manage food allergies is avoidance of foods containing allergens, sensitive individuals with food allergy rely on food labels to disclose the presence of allergenic ingredients. Food allergens, however, might not be listed on the labels due to cross-contamination, adventitious presence and incomplete labeling. In this study, egg, wheat and crustacean were chosen as the major allergens for detection of undeclared allergens in processed food products, and 370 food samples were obtained from various markets in Seoul, Republic of Korea according to an index of food specification and standard of Korean Food Standards Codex (KFSC). The food items were tested to detect undeclared food allergens with three commercial ELISA kits and the presence of undeclared wheat allergen was confirmed by LC/MS/MS. As the results of detection of undeclared allergens with ELISA kits, 19 of 200 food products were detected to contain undeclared egg allergen, 18 of 73 food items foodstuffs were found to contain undeclared wheat allergen, and 19 of 104 food products were detected to contain undeclared crustacean allergen. The percentage of undeclared allergen was 9.5% for egg allergen, 24.7% for wheat, and 18.3% for crustacean, that is to say the percentage of food products to have undeclared wheat protein was the highest among three allergenic foods. Among 18 food samples which contain undeclared wheat allergen, one food sample, ‘Soy milk’ showed conflicting result with three ELISA kits. Presence of undeclared wheat protein in the ‘Soy milk’ sample was confirmed with LC/MS/MS, and wheat specific peptide sequence, ‘EAEMEAELKKIEE- QLEK’ was identified. These results suggest commercial ELISA kits are available tool to analyze undeclared allergens and LC/MS/MS detection method could confirm the false results of ELISA kits.