삼성서울병원 아토피 환경보건센터 이 상 일, MD, Ph D.

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1 삼성서울병원 아토피 환경보건센터 이 상 일, MD, Ph D.
조리법에 따른 식품항원의 변화 삼성서울병원 아토피 환경보건센터 이 상 일, MD, Ph D.

2 조리법과 식품항원 연구의 필요성 임상적 경험 저항원 조리법에 대한 개념이 필요
쌀을 갈아서 죽을 만들어 준 경우에 알레르기 반응이 보이나 밥을 만 들어 이를 죽으로 쑨 경우에는 반응이 보이지 않았다. 계란을 후라이해서 먹으면 반응이 일어나나 빵에 들어간 계란을 먹을 경우 반응이 없다. => 조리법이 항원성에 영향을 미칠 것이다? 저항원 조리법에 대한 개념이 필요 식품알레르기 환자에서 대체식을 주고 있으나 대체식품 자체도 항원 이 될 수 있으므로 대체식이더라도 항원성을 낮출 수 있는 조리법 연 구가 필요하다.

3 식품의 Allergenicity에 영향을 미치는 요인
No general rule on allergenicity -the qualitative and quantitiative variability of the allergen -the multiplicity of epitopes on allergen -food matrix -temperature and duration of the thermal processing -the physioco-chemical conditions of its environment (e.g. pH) -the genetic/geographic variability of immune response in atopic human beings roasted hazelnuts-allergic activity (Allergy 2003;132-8)

4 Thermal processing and allergenicity
Alteration of conformation of the heat-labile proteins, and loss of conformational epitope → the reduction or abolition of allergenicity 열처리 한 계란은 conformational epitope에 대한 IgE 반응을 보이지 않음. 이는 열처리된 계란의 epitope가 열에 의해 파괴되었음을 시사 (Allergic properties of ovomucoid in man. J Immunol 1997;159: ) Thermal processing can create new allergenic epitopes : Neoallergen (Neoallergens in heated pecan nut: products of Maillard-type degradation? Allergy 1996;51: 277-8)

5 Thermal processing 구운 hazelnut은 IgE affinity가 생 것에 비해 100배 감소함으로서 알레르기 성이 현저히 감소함을 보여줬다. (Roasted hazelnuts-allergenic activity evaluated by DBPCFC. Allergy 2003;58:132-8) 구운 땅콩은 생땅콩에 비해 땅콩알레르기 환자혈청에서 90배이상 IgE와 결 합하여 알레르기성이 증가함을 보고하였다. (The effects of roasting on the allergic properties of peanut proteins. JACI 2000;106:763-8) 구운 pecan nut에서도 알레르기성이 증가했던 보고가 있었다. (Neoallergens in heated pecan nut: products of Maillard-type degadation? Allergy 1996;51: 277-8)

6 Maillard reaction and allergenicity
Nonenzymatic browning chemical modification between reducing sugar and primary amino group advanced glycation end-product(AGE) 고온의 열처리와 건조과정은 AGE를 더 많이 만들고, 알레르기를 유도한다. Allergenicity of Maillard reaction products from peanut proteins. (J Agric Food Chem 1999;47: )

7 Epitope IgE 가 결합하는 결정기

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9 식품과 조리와 음식과의 관계 식품 조리 음식 곡류, 두류 감자류(서류) 당류 유제품류 어류 해조류 버섯류 채소류 과일류 유지류
끓이기 데치기 찌기 삶기 굽기 튀기기 부침 볶기 녹이기 발효 영양 맛 향 색 냄새 질감 위생 포만감 기호성 조리는 물리적, 화학적, 생물학적 변화과정

10 열 전달매체와 조리 (1) 공기 - 구이, 로스팅(roasting), 베이킹(baking), 브로일링(broiling) 등
- 공기 온도가 150~300℃ - 식품 표면은 뜨거운 공기에 접촉되나 대개의 경우 내부는 물이 열전달에 사용 (2) 물 - 끓이기, 삶기, 데치기, 씸머링(simmering) 등의 습열 조리법 - 물은 천천히 끓거나 펄펄 끓거나 그 온도에는 차이가 없이 100℃에서 끓음, 씸머링의 경우 끓는 점 이하에서 조리 - 공급되는 열량이 많고 신속히 열이 전달되면 끓는 속도는 더 빨라지고 수분이 증발하 면서 끓는 점이 상승 (3) 수증기 - 찜 - 수증기가 식품 표면에 접촉되면 열이 전달되는데 식품은 대개 수증기보다 온도가 낮 으므로 수증기는 식품 표면에서 응축되고 이 때 수증기가 보유하고 있던 기화열이 방출 (4) 기름 - 볶기, 부치기, 튀기기 등 - 튀김온도는 보통 150~180℃이므로 다른 어떤 조리 매체보다 조리시간이 단축

11 지역 한국 서양 중국 일본 특징 대부분 습열 조리법 사용 여러 가지 종류의 조미료 사용 생식조리법- 생채
습열 조리법- 밥, 죽, 국, 찌개, 조림, 전골(끓이기), 숙채(데치기), 찜(찌기) 건열 조리법- 구이, 전, 적 서양 공기를 매체로 한 열 건식조리법을 많이 사용 음식의 풍미를 높이기 위한 각종의 술종류와 향신료가 발달 생식 조리법- 샐러드 습열 조리법- 수프(끓이기), 앙트레(끓이기, 찌기, 씸머링) 건열 조리법- 생선구이(그릴링), 오일드피시(씸머링),브로일드피시(브로일링), 생선튀김(딥 프라잉),앙트레(그릴링, 프라잉), 로스트(로스팅), 빵(베이킹) 중국 기름을 이용한 조리법 많이 사용 막대한 토지로 지역에 따라 기후가 달라 생산되는 식품의 종류가 다름 생식 조리법- 옌차이(장아찌류) 습열 조리법- 구오쯔, 탕차이(끓이기), 웨이차이(조림), 정차이, 뎬신(찌기), 류차이(씸머링) 건열 조리법- 자오차이(볶음), 자차이(튀김), 카오차이(구이), 뎬신(튀김,베이킹) 일본 습열 조리법 많이 사용 수산자원이 풍부하여 생선요리 발달 산이 많아 나물 종류 다양하고 풍부 생식 조리법-나마모노(회), 스노모노(초무침) 습열조리-시루모노, 아쿠누키(끓이기),무시모노(찜),니모노(조림), 나베모노(냄비요리-끓이기), 고한노모(밥), 멘루이(면류) 건열조리-야키모노(구이), 아게모노(튀김),

12 한국조리 일본조리 중국조리 서양요리 밥과 죽 국수와 만두 국, 찌게, 전골 생채, 숙채 구이 조림, 찜 전, 적 회 밑반찬
김치 후식 시루모노(국) 나마모노(날음식) 야키모노(구이) 아게모노(튀김) 무시모노(찜) 스노모노(초무침) 아에모노(무침) 니모노(조림) 나베모노(냄비요리) 고한모노(밥) 멘루이(면류) 쓰케모노(절임) 첸차이(냉채류) 차오차이(복음류) 자차이(튀김요리) 류차이(요린 된 것에 소스) 웨이차이(조림) 정차이(찜요리) 카오차이(구이) 구어쯔(냄비요리) 탕차이(국물요리) 덴신(밥, 죽, 면) 전체요리 스프 어패류요리 육류요리 채소요리 샐러드와 드레싱

13 단백질의 변성 제 1차 구조들을 형성하는 기본적인 펩타이드 결합들을 제외한 제2 또는 3 차 구조들과 다중체 분자들이 형성하는 제4차 구조들 등은 가열을 비롯한 물리적인 작용, 또는 산, 알칼리와 같은 화학적인 작용에 의해서 해리, 재결 합 등이 일어나며 그 작용이 심할 경우에는 고유의 구조가 변형 외부의 작용들이 점차 심해짐에 따라 자연 단백질의 기본적인 결합인 펩타 이드 결합을 제외한 부수적인 결합들의 중첩된 부분의 풀어짐, 나선형 형태 들의 풀어짐 또는 재결합, 풀어진 부분들의 새로운 회합 등의 여러 변화들 이 비가역적으로 일어나, 분자들의 형태가 바뀌어 지며, 응고, 침전 등이 일 어나는 동시에 그 자연 단백질의 생물학적인 특성과 작용 등이 상실되는 현 상

14 단백질의 변성 요인들 물리적인 요인 화학적인 요인 가열 냉동 동결 교반 압력 자외선 조사 마이크로파의 조사
- 강산들 또는 강알칼리들 - 유기 용매 - 염 용액

15 변성 시 일어나는 변화들 가역적 변성 비가역적 변성 단백질 변성과 결합
변성을 일으키는 요인들이 매우 약하게 또는 극히 짧은 시간 작용될 때 자연 단백질의 제2차적, 제3차적 결합의 해리, 재결합, 수화상태의 변화 등이 잠시 동안만 발생 변성 요인들을 제거해주면 점차 원래의 형태를 갖게 되는 가역적 변성. 비가역적 변성 변성을 일으키는 요인들의 작용이 강하거나 지속적일 때 분자 내부구조 등의 일부 중첩된 부분 들의 펴짐과 일부 분자들의 내부 구조의 일부를 형성하고 있는 나선상의 형태들이 풀어지는 과 정 등의 변화들이 계속 진행되어 응고, 침전 등과 같은 비가역적인 변성. 자연 단백질들의 생물학적 특성은 파괴되고, 그 특정 기능들도 잃게 됨 단백질 변성과 결합 자연 단백질 분자들의 내부 구조의 펴짐과 풀어짐에는 수소결합, 반데르발스 결합, 이온결합, -SH 그룹 또는 –S-S- 그룹의 해리와 재결합 관여 변성 초기 여러 반응 그룹들의 노출에 의해서 단백질의 반응성이 더 커지며, 특히 표면에 노출 된 활성 반응기들 수가 증가 반응기들의 무질서한 재결합에 의한 응고, 침전, 용해도 변화, 점도 증가, 등전점 변화

16 조리 시 가열에 의한 단백질의 화학적인 변화 식품 중의 단백질들은 단독으로 존재하는 거의 없으며, 탄수화물들, 지방질들, 유기산들, 무기염류 등과 같은 식품성분들과 함께 존재하 여 식품을 가열, 조리하였을 때의 식품 중의 변화는 복잡 탄수화물과 단백질과의 상호반응 아미노산의 파괴 단백질 속의 아미노산의 부분적인 파괴 라이시노알라닌류의 형성

17 탄수화물과 단백질과의 상호반응 -아미노산의 파괴
단백질들이 탄수화물, 특히 포도당과 같은 환원당들과 함께 가열될 때 가열 도중에 단백질들의 부분적인 가수분해에 의해서 형성된 유리 아미노산들이 나, 원래 존재하던 유리 아미노산 ( L-histidine, L-arginine, L-valine, L- leucine) 등은 Maillard reaction을 통해서 파괴 아미노산 + 포도당, 또는 기타의 환원당 -- (가열)-->아미노산의 파괴 아미노산들의 파괴속도는 같지 않으며, 위에서 언급한 아미노산들의 경우, 가장 파괴되기 쉬운 아미노산 순서는 histidine> arginine> valine> leucine

18 단백질 속의 아미노산의 부분적인 파괴 단백질 식품류를 가열할 때는 자체 내에 존재하거나 외부서 첨가된 조미성 분류 또는 식품재료에 함유된 당류, 특히 환원당류가 단백질 분자들의 유리 아미노기들과 쉽게 결합 단백질 내의 유리 아미노기와 외부서 들어온 당류와의 비가역적인 결합은 일반적으로 당단백질화(glycosylation)로 알려져 왔으며, 단백질의 2차, 3차 적 구조 형성에 직접, 간접으로 관련되어 있거나, 특별한 기능의 상실을 초 래 단백질 식품들을 장기간 가열할 때는 다른 성분의 존재와는 관계없이 단백 질의 가수분해에 의해서 부분적인 파괴가 일어나며, 이와 같은 파괴는 가열 된 식품이 산성일수록 그 파괴율이 더 크다.

19 쌀과 조리 : 밥과 죽 소아알레르기 호흡기 2005, 15(2):

20 참깨와 조리 : 튀기기, 끓이기, 볶기 SDS-PAGE analysis and immunoblotting for variously cooked sesame seeds. Abbreviations : lane 1, molecular weight marker (MW); lane 2, raw (R); lane 3, fried (F); lane 4, boiled (B); lane 5, roasted sesame seed (Ro); lane 6, boiled sesame seed soup (Bs) 소아알레르기 호흡기 : 제 19 권 제 1 호, pp56∼62, 2009년

21 생새우와 새우젓 새우젓: 포화농도 이상의 소금물 절여 그늘에서 1달이상 숙성시켜 자가소화 및 미생물 작용에 의해 발표시키는 전통 발효식품 (A) 대하 (B) 중하 (C) 보리새우 (D) 민물새우 (E) 육젓 (F) 보리젓 (G) 추젓 천식 및 알레르기 2003, 23(1):44-52 배 등. 새우젓의 항원성 변화에 관한 연구

22 생새우와 새우젓 천식 및 알레르기 2003, 23(1):44-52 배 등. 새우젓의 항원성 변화에 관한 연구

23 대두와 발효 소아알레르기 호흡기 : 제 18 권 제 1 호, pp37∼45, 2008년
IgE immunoblot analysis of (A) Korean commercial soybean e xtract, (B) soybean extract fe rmented by Baci llussubtilis KFCC 11293, and (C) soybe an extract fermented by Lactococcus lactissubsp. lactis IFO 12007, Aspergillus oryzae, B. subtili s KFCC by using sera from the sensitize d p atients (1-9), buffer control (B), and normal control (N). IgE immunoblot analysis of fermented soybeans faile d to detect specific IgE which were seen in non fermented soybean. SDS-PAGE: 1=Kore an commercial soybean, 2=the soybean fermented by Bacillus subtilis KFCC 11293, 3=the soybean fermented by Lactococcus lactis subsp. Lactis IFO 12007, As pergi llus oryzae, B. sub ti lis KFCC 소아알레르기 호흡기 : 제 18 권 제 1 호, pp37∼45, 2008년

24 계란과 조리 TONG-JEN FU et al. J. Agric. Food Chem. 2010, 58, 4831–38 SDS-PAGE analysis of the proteins extracted in PBS from the Henningsen egg samples SDS-PAGE analysis of the proteins extracted in PBS from the NIST SRM #8415 egg samples (M, marker; RT, room temperature; B, boiled; and A, autoclaved).

25 Lentil 과 조리 SDS-PAGE patterns of protein extract
IgE immunoblot analysis Carmen Cuadrado et al Mol. Nutr. Food Res. 2009, 53, 1462–1468

26 우유와 조리 Effect of heat treatment on b-lactoglobulin and a-casein
SDS-PAGE and Analysis and Densitometric analysis of the density of each protein band Y. Morisawa et al. Clinical & Experimental Allergy, 39, 918–925

27 우유와 조리 Effect of heat treatment on the susceptibility of b-lactoglobulin and a-casein to digestion by pepsin Effect of heat treatment on the susceptibility of b-lactoglobulin to digestion by trypsin Y. Morisawa et al. Clinical & Experimental Allergy, 39, 918–925

28 우유와 조리 UT : untreated HT : heat-treated ED : Heat treated
and enzymatically digested 우유와 조리 Histamine release from passively sensitized cultured basophils after stimulation with b-lactoglobulin Histamine release from passively sensitized cultured basophils after stimulation with a-casein Y. Morisawa et al. Clinical & Experimental Allergy, 39, 918–925

29 땅콩과 조리 A B 10분 roast 20분 roast raw 끓이기 30분 roast 땅콩 버터 튀기기 식초 절임 10분

30 결론 조리는 식품 내 단백질, 탄수화물, 무기질, 지방 등이 다 양한 조리조건 즉 가열 온도, 가열 시간, 열전달 매체 등 의 다양한 환경에서 일어나는 물리적, 화학적 변화로 조 리방법에 따라 항원성의 변화가 일정하게 나타나지 않는 다. 따라서 조리과정과 항원성에 대한 체계적이고 지속적인 연구로 실질적이고 구체적인 알레르기 예방 및 치료의 자료를 만들어야 할 것이다.