초록 ▼

I. 제목
난백처리물의 알레르기 저감효과 분석을 통한 식품알레르기 유발성 평가 시스템 구축(2차년도)
II. 연구개발의 목적 및 필요성
1. 필요성
환경오염 및 식생활양식의 변화로 인한 각종 알레르기 발증빈도가 점차 증가하고 있다. 이 중에서도 식품섭취에 의한 알레르기(식품알레르기)는 그 심각성이 날로 더해가고 있으며, 계란은 이러한 식품알레르기를 유발하는 대표적인 식품으로 알려져 있다. 그러나, 계란의 우수한 단백질 공급원이라는 영양적 가치와 저렴한 가격으로 인해, 일반 식단이나 상업적 가공 식품에서

I. 제목
난백처리물의 알레르기 저감효과 분석을 통한 식품알레르기 유발성 평가 시스템 구축(2차년도)
II. 연구개발의 목적 및 필요성
1. 필요성
환경오염 및 식생활양식의 변화로 인한 각종 알레르기 발증빈도가 점차 증가하고 있다. 이 중에서도 식품섭취에 의한 알레르기(식품알레르기)는 그 심각성이 날로 더해가고 있으며, 계란은 이러한 식품알레르기를 유발하는 대표적인 식품으로 알려져 있다. 그러나, 계란의 우수한 단백질 공급원이라는 영양적 가치와 저렴한 가격으로 인해, 일반 식단이나 상업적 가공 식품에서 중요한 식품소재로 자리잡고 있으므로, 그 섭취를 배제하기 어렵다. 더구나, 계란 알레르기 발증빈도가 급속한 발육이 진행되며, 식품의 선택이 매우 한정적인 유아와 소아에게서 높다는 점을 감안할 때, 계란의 섭취를 제한하는 회피요법이 현실적으로 매우 어려우므로, 알레르기성을 저하시킨 계란 소재가 필요하다. 하지만, 국내에서는 계란의 알레르기성을 감소시키려는 연구뿐만 아니라 계란 알레르기의 특성에 관한 기본적인 연구마저도 극히 미비한 실정이다.
또한, 최근에는 다양한 신기술의 개발로 과거에는 경험하지 못했던 새로운 식품이 등장하게 되고, 이로 인한 식품알레르기의 피해와 위험성이 더욱 증가될 전망이다. 따라서, 이들 식품의 알레르기 유발성을 평가할 수 있는 방법이 절실히 요구되고 있다.
2. 목적
본 연구에서는 저알레르기성 계란소재를 개발하기 위한 실질적인 기초자료를 얻고자, 난백 전체에 여러 가지 처리를 실시하였고 그 유효성을 평가하고자 하였다. 또한, 이러한 유효성 평가 방법들을 종합하여 식품알레르기 유발성 평가 시스템을 확립하고자 하였다.
III. 연구개발의 내용 및 범위
1. 저감화 처리된 난백의 특성 조사
전년도와 같이 저감화를 위하여 효소처리, 물리적 처리, 화학적 처리를 실시하였다. 효소처리에는 동물성, 식물성, 미생물성효소 12종을 사용하였고, 물리적 처리에는 열, 방사선을 사용하였으며, 화학적 처리에는 NaOH, succinic anhydride(SA), trifluoromethanesulfonic acid(TFMS)를 사용하였다.
2. ELISA에 의한 계란 알레르기 저감화 소재의 유효성 평가
삼성서울병원과 아주대학교 병원의 협조를 얻어 계란 알레르기 환자 혈청(IgE형 항체)을 확보하고, 이를 이용하여 ELISA(Enzyme-linked immunosorbent assay) 조건을 확립함으로써 저감화 소재의 유효성을 평가하고 알레르기성의 평가시스템을 구축하였다.
3. Western blotting에 의한 계란 알레르기 저감화 소재의 유효성 평가
전년도에 생산된 3종류의 토끼 항체(IgG형 항체)와 계란 알레르기 환자 혈청(IgE형 항체)을 이용하여 western blotting을 실시하여 저감화 소재의 유효성을 평가하고, 알레르기성의 평가시스템을 구축하였다.
4. PCA test에 의한 계란 알레르기 저감화 소재의 유효성 평가
전년도에 생산된 토끼 항OM항체를 이용하여 guinea pig에 PCA(Passive cutaneous anaphylaxis) test를 실시하여 저감화 소재의 유효성을 평가하고 알레르기성의 평가시스템을 구축하였다.
5. 동물 모델(murine model)에 의한 계란 알레르기 저감화 소재의 유효성 평가
계란을 경구로 감작시켜 알레르기 반응을 인위적으로 유도한 동물 모델을 개발하고 이를 이용하여 저감화 소재의 유효성을 평가하고 알레르기성의 평가시스템을 구축하였다.
IV. 연구개발결과
1. ELISA를 이용한 난백 처리물의 알레르기성 저감효과 조사
여러 가지 방법으로 처리한 난백의 알레르기성 변화를 ciELISA로 조사한 결과를 요약하면 다음과 같다. 12종의 효소를 이용한 가수분해는 난백의 알레르기성을 효과적으로 감소시키지 못했다. TFMS 처리는 난백의 알레르기성을 1/20 정도만 감소시켰다. 열처리??은 대부분 사라진 것으로 나타났다. NaOH 처리 후 열처리(70℃, 15분)를 추가해 주면, 0.3%(w/v) NaOH 농도부터 알레르기성이 거의 제거되는 것으로 확인되었다.
2. Western blotting을 이용한 난백 처리물의 알레르기성 저감효과 조사
효소처리와 방사선 조사는 난백의 알레르기성 감소에 효과적이지 못함이 확인되었다. SA나 TFMS로 처리한 난백의 알레르기성도 변화가 없는 것으로 나타났다. 열처리한 난백의 알레르기성은 121℃에서만 조금 감소된 것으로 나타나 ELISA 결과와 비슷한 경향을 보여주었다. 0.3%와 1%(w/v) NaOH 농도로 처리한 난백의 bnad들은 거의 존재하지 않는 것으로 나타났으며, NaOH 처리에 열처리를 추가해 준 난백에서도 NaOH 농도가 증가할수록 난백의 band들이 점점 더 흐려져 0.3%(w/v) NaOH 농도부터는 band가 대부분 사라진 것으로 나타났다. 이러한 결과 역시 ELISA 결과와 유사하였다. 그러나, westernblotting에서는 사람의 IgE형 항체를 이용한 결과와 토끼의 IgG형 항체를 이용한 결과를 직접 비교하기 어려웠으며, 따라서 westernblotting은 식품의 알레르기성을 평가하는데 적합하지 못한 방법으로 생각된다.
3. PCA test를 이용한 난백 처리물의 알레르기성 저감효과 조사
난백 처리물의 polybalent 알레르기성 변화를 조사하고자 PCA test를 실시하였다. 효소처리는 난백의 알레르기성을 약간 감소시켰지만, SA 처리와 TFMS 처리는 난백의 알레르기성에 영향을 주지 못했다. 방사선 조사와 0.3%(w/v) NaOH 처리는 알레르기성을 1/4정도로 감소시켰으며, 121℃ 열처리와 1%(w/v) NaOH 처리는 난백의 알레르기성을 1/8 정도로 감소시켰다. 1%(w/v) NaOH 처리에 열처리(70℃, 15분)를 추가해 주면, 난백의 알레르기성이 1/16으로 감소되어, 이러한 복합처리가 난백의 알레르기성 감소에 가장 효과적인 것으로 나타났다.
4. 동물 모델을 이용한 난백 처리물의 알레르기성 저감효과 조사
처리 난백의 알레르기성 감소 효과를 평가하기 위해, 난백을 경구적으로 감작시킨 동물모델이 개발되었다. 난백으로 감작된 생쥐군이 난백을 섭취하지 않은 생쥐군에 비해 혈중 난백 특이 IgE 항체 수준이 높게 나타났다. 난백으로 감작된 생쥐에게 다시 난백을 섭취시켜 challenge를 실시하였고 그 알레르기 증상을 scoring system로 평가하였다. 난백 10mg으로 감작된 저용량군과 난백 50mg으로 감작된 고용량군의 평균 점수는 각각 2점과 1.69점으로 나타났으며, 이들 두 군간에 차이는 크지 않았다. 이와는 반대로 1%와 3%(w/v) NaOH로 처리한 후 열처리한 난백으로
V. 연구개발결과의 활용
ELISA, westernblotting, PCA test, 그리고 동믈 모델을 이용한 알레르기유발성 평가시스템은 식품의 안전성 평가에 활용이 가능하며, 특히 GMO의 알레르기성 평가에 적용할 수 있다. 난백의 알레르기성을 감소시키기 위해 실시한 여러 가지 처리방법들은 식품 알레르기 환자를 위한 저감화식 생산의 기본 자료로 활용할 수 있다. 또한, 식품알레르기에 대한 국민의 관심을 유도함으로써 관련 식품산업의 활성화를 기할 수 있을 것으로 기대한다.

Abstract ▼

Egg White(EW) is one of the most common food to induce hypersensitivity in infants and children. The purpose of this study is to reduce the allergenicity of EW in various ways including enzymatic hydrolysis, physical treatment(γ-irradiation, heat), and chemical modification by using succinic anhydri

Egg White(EW) is one of the most common food to induce hypersensitivity in infants and children. The purpose of this study is to reduce the allergenicity of EW in various ways including enzymatic hydrolysis, physical treatment(γ-irradiation, heat), and chemical modification by using succinic anhydride(SA), trufluoromethanesulfonic acid(TFMS), or NaOH. The allergenicity of the treated EW's was examined by competitive indirect enzyme-linked immunosorbent assay(ciELISA), westernblotting, passive cutaneous anaphylaxis(PCA) test, and murine model of egg white anaphylaxis. In ciELISA, using the sera of egg allergic patients, enzymatic hydrolysis gave no good effect on the reduction of the allergenicity of EW. Neither did the treatment with TFMS reduce the allergenicity. When EW was heated at 121℃ for 30min, the allergenicity lowered to 1/100 as compared to that of the native EW. The treatment with 3%(w/v) NaOH almost eliminated the allergenicity of EW. The allergenicity of EW treated with NaOH(0.3%, 1%, and 3%(w/v)), followed by heating(70℃, 15min) was disappeared. Therefore, the combinatory treatment with NaOH and heat had a synergic effect on the reduction of the allergenicity of EW. In weternblotting, heat treatment(121℃, 30min) or the combinatory treatment with NaOH(0.3%, 1%, and 3%(w/v) and heat reduced the allergenicity of EW. To examine the polyvalent allergenicity of the treated EW's, PCA test was performed. In PCA test, Hydrolysis with ficin, pancreatin, and protease form Streptomyces caespotosus slightly decreased the allergenicity. The treatement of TFMS or SA did not change the allergenicity of EW. γ-irradiation or the treatment with 0.3%(w/v) NaOH lowered to 1/4, as compared to that of the native EW. The allergenicity of EW was decreased to 1/8 by heating at 121℃ or 1%(w/v) NaOH treatment. The allergenicity of EW treated with 1%(w/v) NaOH, followed by heating at 70℃ for 15min was reduced to 1/16. So that, the combinatory treatment with NaOH and heat was the most effective way to reduce the allergenicity of EW in PCA test. These results were almost corresponding to that of the allergenicity in ciELISA. To evaluate the effect of the combinatory treatment on the reduction of the allergenicity, murine mode of egg white anaphylaxisl was developed. The concentration of egg-specific IgE in C3H/HeJ mice orally sensitized by the native EW, was higher than that in mice without sensitization. Anaphylacitc symptoms were evaluated by using a 6-step scoring system(0∼5). When mice were challenged with the native EW, the mean score of anaphylaxis in mice sensitized with 10mg(low dose) or 50mg(high dose) EW was 2.0 or 1.7 respectively. When challenged by the EW treated with 1% or 3%(w/v) NaOH, followed by heating(70℃, 15min), the mean score of anaphylaxis in mice sensitized with low or high dose was lowered to 0.13∼0.25. The results of murine model were in good correspondence with those of ciELISA or PCA test. Therefore, we suggest that the allergenicity of egg white can be reduced effectively by the combinatory treatment with NaOH and heat. Moreover, with ELISA, westernblotting, and PCA test, animal model of food-induced anaphylaxis would facilitate attempts to develop the hypoallergenic food.

목차 Contents

• 제 1 장 서론
  제 1 절 연구개발의 필요성
  제 2 절 1차년도 연구요약
  1. 난백의 알레르기성 저감화 처리
  2. 난백의 단백질에 대한 항체의 생산
  3. 난백 처리물의 항원성 저감효과
  4. 난백 처리물의 알레르기성 저감효과
  제 3 절 연구목표
  제 4 절 연구내용 및 범위
  제 5 절 기대효과 및 활용방안
  제 2 장 실험 재료 및 방법
  제 1 절 실험 재료
  제 2 절 실험 동물
  제 3 절 실험 방법
  1. 난백 처리
  2. Enzyme-linked immunosorbent assay(ELISA)
  3. 단백질 정량
  4. Sodium dodecyl sulfate - poly acrylamide gel electrophoresis(SDS-PAGE)
  5. Western blotting
  6. Passive cutaneous anaphylaxis(PCA) test
  7. 계란 알레르기 동물 모델
  8. 동물 모델의 혈중 난백 특이 IgE 항체 측정
  제 3 장 결과 및 고찰
  제 1 절 ELISA를 이용한 알레르기성 조사
  1. 환자혈청 중 IgE 항체의 항원특이성
  2. 효소처리에 의한 알레르기성 변화
  3. TFMS 처리에 의한 알레르기성 변화
  4. 열처리에 의한 알레르기성 변화
  5. NaOH 처리에 의한 알레르기성 변화
  6. NaOH 처리와 열처리 후의 알레르기성 변화
  7. SA처리 후 NaOH처리와 열처리에 의한 알레르기성