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Evaluation of high-pressure processing (HPP) in european seabass (Dicentrarchus labrax) allergenicity
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Authors
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Abstract(s)
Despite fresh fish being a valuable source of essential nutrients in the human diet, they are highly perishable compared to other food sources and they are among the major allergenic food products. It has been estimated that allergies provoked by fish proteins are on the rise (up to 0.9% of the USA adult population is affected). Moreover, novel food processing technologies, such as High-Pressure processing (HPP), are being implemented as a means to extend the shelf-life of perishable food and reduce waste, but their impact on food allergenicity is not well known. Allergens are often proteins found in common foods, and food processing may lead to the exposure or loss of IgE epitopes, potentially increasing or decreasing the allergenic potential, respectively. Around 12 important allergenic proteins in different fish species (seabass is not reported) have been identified and registered in 2023 in the WHO/IUIS allergen nomenclature sub-committee database but few studies have explored how they change under processing conditions. This study explored the effect of HPP (300, 450, 600 MPa for 2 and 5 min, 1 and 12 days of refrigerated storage) on the allergens present in the soluble sarcoplasmic fraction of white muscle from European seabass (Dicentrarchus labrax), one of the most consumed species in the Mediterranean. Proteome analysis showed a significant decrease in protein solubility (p < 0.05), and alteration in the proteome profile between control and processed samples, in a pressure-dependent manner. Four sarcoplasmic proteins were tested by Western blot as promising biomarkers of fish that has undergone HPP (allergenic proteins and/or processing biomarkers), three of them (FBP2, Aldolase A, Tropomyosin, (p < 0.05)) were sensitive to pressure intensity. The allergenicity of unpressurized seabass was investigated by Western blot using human blood serum or plasma from patients with fish allergies (n = 16) or non-allergic controls (n = 3), resulting in the detection of 9 IgE immunoreactive protein bands in seabass extracts. Although 7 individual IgE reactive protein bands changed after HP processing, the total detectability and thus the total allergenicity of the processed fish was not significantly affected by HPP. Finally, two isoforms of a major fish allergen, β-parvalbumin, were successfully been purified from seabass in their native forms. These isoforms exhibited divergent IgE reactivity and were both affected by HPP (p < 0.05). In summary, our results strongly contribute to characterise seabass allergic potential so it can be registered in the public database listing allergenic fishes. Furthermore, although HPP changed the muscle proteome it did not dramatically change the intrinsic allergenicity, as measured by IgE immunoreactivity, of the European seabass fillets.
Apesar do peixe fresco ser uma fonte valiosa de nutrientes essenciais na dieta humana, este alimento é altamente perecível em comparação com outras fontes alimentares. Além disso, está entre os principais produtos alimentares considerados alergénicos e estima-se que as alergias alimentares provocadas pelas proteínas do peixe estão a aumentar (até 0,9% da população adulta dos EUA está a ser afetada). Novas tecnologias de processamento de alimentos, como o processamento por alta pressão (High pressure processing, HPP), estão a ser implementadas como um meio de prolongar a vida útil destes alimentos perecíveis e reduzir o desperdício alimentar, mas o seu impacto real na alergenicidade alimentar não é ainda bem conhecido. Os alergénios são frequentemente proteínas comuns nos alimentos e o processamento pode levar à exposição ou ocultação de epítopos de IgE (imunoglobulina E), que podem aumentar ou diminuir o potencial alergénico do alimento. Cerca de 12 proteínas alergénicas identificadas em diferentes espécies de peixes (não reportado em robalo, Dicentrarchus labrax) estão registadas na base de dados do subcomité de nomenclatura de alergénios da OMS/IUIS (até 2023), mas poucos estudos têm explorado o impacto das novas tecnologias de processamento nos alergénios e menos se têm reportado ao robalo. Este estudo explorou o efeito do HPP (300, 450, 600 MPa por 2 e 5 min. e armazenamento refrigerado durante 1 e 12 dias) sobre os alérgenos presentes na fração sarcoplasmática solúvel do músculo branco e filetes de robalo europeu (Dicentrarchus labrax), uma das espécies de peixe mais consumida na região Mediterrânica. A análise da solubilidade e do perfil do proteoma revelou uma diminuição significativa da solubilidade proteica (p < 0,05) e alteração no perfil do proteoma entre amostras controlo e processadas por HP, de maneira dependente da intensidade da pressão. Quatro proteínas sarcoplasmáticas foram testadas por Western blot como biomarcadores de processamento por HP (proteínas alergénicas e/ou biomarcadores de processamento) e três delas FBP2, Aldolase A, Tropomiosina mostraram ser sensíveis à intensidade de pressão (p < 0,05). A alergenicidade ao robalo não pressurizado foi investigada por Western blot utilizando soro e plasma humano de pacientes alérgicos a peixes (n=16) ou não (n=3), resultando na deteção de 9 bandas de proteínas imunorreativas a IgE. Embora 7 bandas individuais de proteínas reativas à IgE tenham apresentado alterações na detetabilidade após o processamento por HP, a alergenicidade total ao produto não foi significativamente afetada pelo processamento. Duas isoformas do principal alérgeno de peixes, a β-parvalbumina (β-Parv), foram purificadas com sucesso e na forma nativa a partir da fração sarcoplasmática do músculo branco de filetes de robalo e demonstraram reatividade diferencial para a IgE (p < 0.05). Em resumo, os nossos resultados contribuem fortemente para colocar o robalo na lista da base de dados pública de peixes com potencial de alergenicidade e, apesar do efeito das alterações no proteoma, o processamento por HP parece não alterar a alergenicidade intrínseca dos filetes de robalo europeu.
Apesar do peixe fresco ser uma fonte valiosa de nutrientes essenciais na dieta humana, este alimento é altamente perecível em comparação com outras fontes alimentares. Além disso, está entre os principais produtos alimentares considerados alergénicos e estima-se que as alergias alimentares provocadas pelas proteínas do peixe estão a aumentar (até 0,9% da população adulta dos EUA está a ser afetada). Novas tecnologias de processamento de alimentos, como o processamento por alta pressão (High pressure processing, HPP), estão a ser implementadas como um meio de prolongar a vida útil destes alimentos perecíveis e reduzir o desperdício alimentar, mas o seu impacto real na alergenicidade alimentar não é ainda bem conhecido. Os alergénios são frequentemente proteínas comuns nos alimentos e o processamento pode levar à exposição ou ocultação de epítopos de IgE (imunoglobulina E), que podem aumentar ou diminuir o potencial alergénico do alimento. Cerca de 12 proteínas alergénicas identificadas em diferentes espécies de peixes (não reportado em robalo, Dicentrarchus labrax) estão registadas na base de dados do subcomité de nomenclatura de alergénios da OMS/IUIS (até 2023), mas poucos estudos têm explorado o impacto das novas tecnologias de processamento nos alergénios e menos se têm reportado ao robalo. Este estudo explorou o efeito do HPP (300, 450, 600 MPa por 2 e 5 min. e armazenamento refrigerado durante 1 e 12 dias) sobre os alérgenos presentes na fração sarcoplasmática solúvel do músculo branco e filetes de robalo europeu (Dicentrarchus labrax), uma das espécies de peixe mais consumida na região Mediterrânica. A análise da solubilidade e do perfil do proteoma revelou uma diminuição significativa da solubilidade proteica (p < 0,05) e alteração no perfil do proteoma entre amostras controlo e processadas por HP, de maneira dependente da intensidade da pressão. Quatro proteínas sarcoplasmáticas foram testadas por Western blot como biomarcadores de processamento por HP (proteínas alergénicas e/ou biomarcadores de processamento) e três delas FBP2, Aldolase A, Tropomiosina mostraram ser sensíveis à intensidade de pressão (p < 0,05). A alergenicidade ao robalo não pressurizado foi investigada por Western blot utilizando soro e plasma humano de pacientes alérgicos a peixes (n=16) ou não (n=3), resultando na deteção de 9 bandas de proteínas imunorreativas a IgE. Embora 7 bandas individuais de proteínas reativas à IgE tenham apresentado alterações na detetabilidade após o processamento por HP, a alergenicidade total ao produto não foi significativamente afetada pelo processamento. Duas isoformas do principal alérgeno de peixes, a β-parvalbumina (β-Parv), foram purificadas com sucesso e na forma nativa a partir da fração sarcoplasmática do músculo branco de filetes de robalo e demonstraram reatividade diferencial para a IgE (p < 0.05). Em resumo, os nossos resultados contribuem fortemente para colocar o robalo na lista da base de dados pública de peixes com potencial de alergenicidade e, apesar do efeito das alterações no proteoma, o processamento por HP parece não alterar a alergenicidade intrínseca dos filetes de robalo europeu.
Description
Keywords
Alergia a peixe Alergenicidade Em processamento Alta pressão Imunoglobulina E (IgE) Biomarcadores de proteínas Alérgenos