昆虫からの食品および食品成分の製造における安全性の側面
Safety aspects of the production of foods and food ingredients from insects

昆虫食環境危機・災害

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Safety aspects of the production of foods and food ingredients from insects

pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/27623740/

Oliver Schlüter1*, Birgit Rumpold1*, Thomas Holzhauser2*,1 , Angelika Roth3*, Rudi F. Vogel4, Walter Quasigroch5*, Stephanie Vogel3, Volker Heinz6, Henry Jäger7, Nils Band. Vogel4、Walter Quasigroch5、Stephanie Vogel3、Volker Heinz6、Henry Jäger7、Nils Bandick8、Sabine Kulling9、Dietrich Knorr10、Pablo Steinberg3 および Karl-Heinz Engel11

* これらの著者は、本研究に等しく貢献している。

  • 1 ライプニッツ農業工学研究所ポツダム・ボルニム、Max-Eyth-Allee 100、D-14469 Potsdam、Germany
  • 2 Paul-Ehrlich-Institut, Paul-Ehrlich-Str. 51-59, 63225 Langen, Germany
  • 3 ハノーバー獣医科大学食品毒性学・分析化学研究所、Bischofsholer Damm 15, 30173 Hannover, Germany
  • 4 ミュンヘン工科大学生命・食品科学ヴァイエンシュテファンセンター技術微生物学講座、グレゴール・メンデル通り4,85354 フライジング・ヴァイエンシュテファン、ドイツ
  • 5 ドイツ連邦食品農業省、Rochusstraße 1, 53123 Bonn, Germany
  • 6 ドイツ食品技術研究所、Prof.-von-Klitzing Straße 7, 49610 Quakenbrück, Germany
  • 7 ウィーン天然資源生命科学大学(BOKU)、食品技術研究所、Muthgasse 18, 1190 Vienna, Austria
  • 8 連邦リスクアセスメント研究所、ユニット食品技術・サプライチェーン・食品防御部、Diedersdorfer Weg 1, 12277 Berlin、Germany
  • 9 ドイツ連邦栄養・食糧研究所マックス・ルブナー研究所果実・野菜安全品質部、Haid-und-Neu-Straße 9, 76131 Karlsruhe、ドイツ
  • 10 ベルリン工科大学食品バイオテクノロジー・食品プロセス工学部、Königin-Luise-Str. 22,14195 Berlin、Germany
  • 11 ミュンヘン工科大学生命・食品科学ヴァイエンシュテファンセンター食品工学科、マキシマス-フォン-イムホフ-フォーラム 2,85354 フライジング-ヴァイエンシュテファン、ドイツ

通信の宛先はこちら

Prof. Dr. Karl-Heinz Engel, Chair of General Food Technology, Center of Life and Food Sciences Weihenstephan, Technical University of Munich, Maximus-von-Imhof-Forum 2, 85354 Freising- Weihenstephan, Germany (ミュンヘン工科大学ヴァイエンシュテファン生命科学センター、一般食品技術学科

Pablo Steinberg教授、ハノーバー獣医科大学食品毒性・分析化学研究所、Bischofsholer Damm 15, D-30173 Hannover, Germany

略語 CCPs, Critical Control Points; HACCP, Hazard Analysis and Critical Control Points; QPS, Qualified Presumption of Safety; TCA, Trichloroacetic acid(トリクロロ酢酸)。

キーワード 食用昆虫,食品安全,昆虫加工,微生物学的安全性,アレルゲン性

要旨

現在、欧州の食品産業において昆虫が利用されることはほとんどないが、代替原料として関心が高まっている。食品および食品素材の製造における昆虫の使用に関連するリスクは、これまで十分に調査されていない。特に、昆虫加工が工業規模で行われる場合、食品の安全性を確保するための科学的根拠に基づく知見が不足している。本総説では、食品および食品素材の製造のための昆虫の分画について、考慮すべき安全性の側面に焦点を当てる。

昆虫は、世界の多くの地域で食料源として利用されている。これまで、ヨーロッパでは昆虫を丸ごと消費したり、食材の生産に利用したりすることはほとんどなかった。しかし、食品用原料の代替源として関心が高まっている。昆虫特有の微生物、アレルゲン、毒性学的リスクは、その使用と関連している可能性があり、本総説ではそれについて考察している。

1 はじめに

昆虫は、世界の多くの地域で広く利用されている食料源である。[1]。2 ヨーロッパでは昆虫の消費は一般的ではないが、注目されつつある。ヨーロッパでは昆虫の消費は一般的ではないが、注目されつつある。ヨーロッパのいくつかの国では、すでに小規模な消費に供されている昆虫や、将来的に食品生産に利用されるかもしれない昆虫を、表1に示す。

昆虫は栄養価が高く、他の動物性食品(豚肉、牛肉、鶏肉)と比較すると、タンパク質と脂肪の含有量が高い場合がある[2]。すべての昆虫は、外骨格の成分としてN-アセチル-D-グルコサミンのポリマーである多糖類のキチンを含んでいる。また、昆虫はセルラーゼやプロテアーゼなどの酵素も持っており、様々な食品への応用が期待されている[3, 4]。したがって、昆虫はタンパク質の代替供給源であるだけでなく、食品産業が利用できる他の物質の代替供給源でもある。また、昆虫は、その好ましい栄養プロファイルに加えて、従来の動物生産よりも生態学的および経済的な利点を提供し、したがって、従来の食糧源の代替または補完を構成する可能性があるかどうか議論されている[5, 6]。

近年、昆虫の食品安全性に関するいくつかの声明が発表された。[7-10]。これらの声明は、食品および飼料としての昆虫全体の使用に関連する側面に焦点を当て、現在関連する種の限られた選択に基づいている。これらの論文では、揚げ物、トースト、乾燥、フリーズドライなどの加工方法が検討され、主にその汚染除去効果に焦点が当てられている。著者らは、丸ごとの昆虫の消費に関連する潜在的な微生物、アレルゲン、毒性学的リスクに関して、重要な研究の必要性を特定した。2015年、欧州食品安全機関(EFSA)は、食品および飼料としての昆虫の生産と消費に関するリスクプロファイルを発表した[11]。

このレビューの目的は、異なる昆虫種と発生段階を考慮し、個々の画分に焦点を当てることで、養殖昆虫から分離画分に至るプロセスチェーンにおける潜在的なリスクを特定することだった。具体的には、以下の点を検討した。

(i) 分画や成分を得るための昆虫の使用や加工が、これまで知られていなかった新たなリスクを生じさせるかどうか、(ii) それらのリスクはすべての昆虫に共通なのか、それとも種や発生段階によって異なるのか、(iii) そのリスクを最小化または除去するために利用できる方法で十分かどうか、あるいはそれらの方法を修正したり新たに開発する必要があるかどうか、。

分画や成分の生産に使用される昆虫飼育施設の条件は、家畜の飼育に適用されるそれぞれの食品安全規制に準拠することが想定される。これには、微生物や化学物質による汚染を防ぐために管理された飼育・給餌条件などが含まれる。昆虫全体の消費に関するデータ、野生に生息する昆虫の捕獲に関連するリスク、および昆虫や昆虫画分を飼料として使用することや蜂蜜の生産に関連するリスクは、このレビューでは考慮されていない。

2 昆虫の加工に関連する技術的側面

昆虫の種とその発生段階(完全変態をする全代謝性昆虫の場合:卵、幼虫、サナギ、成虫、不完全変態をする半代謝性昆虫の場合:卵、幼虫、成虫)を選択する際に、使用目的に応じて、微生物、アレルギー、毒性リスクなど、種特有の安全面を検討しなければならない。主原料の特性および所望の製品の特性により、特定の技術的処理方法の使用が制限される場合がある。昆虫種の幼虫およびイマジンのタンパク質、脂肪およびキチン含有量は、著しく異なる場合があり、ひいては加工に大きな影響を与える場合がある[12]。その他の化合物、例えばクロソイフライ(Hermetia illucens)の最終幼虫に多量に含まれるカルシウムも、分画に影響を与える可能性がある。[13]。

利用可能な食品技術による分離・調製プロセスについては、分画から望ましくない昆虫特異的成分や汚染物質(毒素や抗栄養素)を除去する能力について検討する必要がある。既存のプロセスを変更する必要がある場合もあれば、新規に開発する必要がある場合もある。微生物の安全性を確保するために、追加の汚染除去工程が必要となる場合もある。各製品加工ラインのハザード分析(HACCP研究3)を実施し、すべての(物理的、微生物的、アレルギー的、化学的)リスクを考慮することが重要である。関連すると分類されたハザードについては、重要管理点および予防プログラムを確立しなければならない。

2.1 タンパク質

タンパク質の抽出に関して、昆虫と従来の供給源には、昆虫特有のキチンと外骨格の構造を提供するタンパク質との結合などの違いがある[14]。また、昆虫特異的アレルゲン、昆虫特異的抗菌ペプチド[15]、汚染された飼料を介して昆虫に取り込まれる可能性のあるプリオンも存在する場合があるが、昆虫特異的プリオンはまだ報告されていない。ほとんどの場合、腸は除去できないため、特に全質量に占める腸や腸の割合が高い昆虫の場合、微生物タンパク質が標的タンパク質と一緒に抽出されることを想定しなければならない。

様々な食用昆虫のタンパク質含有量は、乾物ベースで、5 から 77%の範囲にあり、平均値は 35 から 61% である。[2]。新鮮重量の割合として、10〜25%のタンパク質含量が報告されている[16]。選択された昆虫種から実験室規模でタンパク質を分離することを記述した様々な研究が利用可能である。ミールワームビートル(Tenebrio molitor;幼虫)、ダークリングビートル(Zophobas morio;幼虫)、レッサーミールワーム(Alphitobius diaperinus;幼虫)、ハウスクリケット(Acheta domesticus; 成虫)、Dubia roach (Blaptica dubia; 成虫)から、総タンパク質の約40%が濾過残渣に、約40%が遠心分離したペレットに、約20%が水抽出段階の上清に含まれることが判明した[17]。異なる温度とpH値での水性抽出を用いると、脱脂、乾燥、粉砕した甲虫類から従来のゼラチンと同様の特性を持つゲル化タンパク質が得られた[18]。

共抽出された大量のキチンは、昆虫タンパク質の消化率にマイナスの影響を与える可能性がある。キチンがヒトの消化管で消化されるかどうかは、現在論争の的になっている[19]。ハチのタンパク質濃縮物は、吸収されたタンパク質と排泄されたタンパク質の比率として測定すると、ハチ全体を粉砕したものよりもラットで高い消化率を示し、これはキチンの除去に起因していた。[20]。これらのデータのヒトへの外挿はまだ検証されていないが、ヒトが食品で消費するために推奨されるキチンの最大量 [21]とキチンと関連したタンパク質消化率の両方を考慮する必要があることを示している。

昆虫からタンパク質を分離する方法を開発する場合、従来のタンパク質を得るための抽出方法が昆虫マトリックスに適しているのか、それとも変更が必要なのか、分離したタンパク質画分の本来の構造やアレルギー誘発能にどの程度の影響があるのかを検証する必要がある。また、昆虫の種類によって、その方法を適応させる必要があると思われる。

酵素

昆虫は様々な生息地や食性に適応しているため、昆虫自身や腸内細菌叢のメンバーによって、タンパク質分解酵素 [22]、セルラーゼ [3]、α-アミラーゼ [23]、リパーゼ [24]など幅広い消化酵素が生産されている。[4]。昆虫のゲノム解析や昆虫微生物相のメタゲノム解析により、食品技術への応用が期待される酵素をコードする遺伝子が同定されたが[4]、現在までのところ、昆虫酵素の産業応用は報告されていない。

昆虫のマトリックスが複雑であるため、十分に純粋な酵素画分を抽出することが困難である可能性がある。昆虫酵素を食品製造に利用するためには、まず、昆虫酵素の単離・精製に関わる処理工程が、従来の供給源に用いられるものと異なるかどうかを判断する必要がある。さらに、昆虫から酵素を抽出する方法は、製品の完全な汚染除去を保証するものでなければならない。特定の昆虫酵素が持つ抗栄養特性が、食品製造に応用された場合のリスクとなるかどうかは、まだ確定されていない。

2.2 脂質

脂質は昆虫の腸を取り囲む脂肪体に存在し、昆虫の中心的なエネルギー貯蔵所であり、重要な代謝部位である[25]。様々な食用昆虫種の平均脂肪含量は乾燥質量に対して13から33%であり、最大脂肪含量が70%以上に達する種もある[2]。さらに、新鮮重量に対する脂肪含量は 4 から 32%と報告されている[16]。脂肪酸スペクトルは種および発育段階に依存するが、他の動物種のそれと同等であり、[2]、後者の場合と同様に、飼料組成に影響される。基本的に、各昆虫種にとって好ましい栄養組成は、その飼料の種類と品質に依存する[26]。

脂質は、ヘキサン/ガソリンエーテルや超臨界二酸化炭素による抽出など、標準的な方法で昆虫から単離することができる[27]。しかし、昆虫油に含まれる栄養関連物質に対する抽出や熱処理の影響については、現在のところ限られたデータしかない[28, 29]。

昆虫からの脂質の抽出に関しては、トリグリセリドとその他の内因性親油性物質の両方が抽出されることを想定する必要がある。例えば、昆虫の脱皮、変態、生殖を制御するホルモンであるエクジステロイドは、薬理作用を発揮する可能性がある[30]。したがって、昆虫油に含まれるこのような脂質成分の量を調査する必要がある。

内因性の親油性物質に加え、ダイオキシン類 [31]のような親油性環境汚染物質も潜在的なリスクとなる。飼育環境を慎重に管理しても回避できない親油性汚染物質については、脂質抽出の際に適切な方法(精製)を用いて最小限に抑える必要がある。

油脂の抽出・精製に関する既存の通常の方法が、望ましくない昆虫特異的不純物の除去に適しているかどうかを明らかにする必要がある。また、標準的な油脂抽出・精製技術を昆虫種や発生ステージに適合させることが必要かもしれない。

2.3 多糖類

昆虫に多量に含まれる多糖類には、キチンおよびグリコーゲンがある。グリコーゲンは脂肪体[25]の細胞や筋肉に貯蔵されている。キチンはN-アセチル-D-グルコサミンのポリマーで、外骨格の主成分であり、[14]、その量は昆虫の種類や発生段階によって異なる。

キチンは食品産業にとって興味深い成分であり、現在では甲殻類の殻から抽出されている[32]。キトサン(ポリD-グルコサミン)は、脱アセチル化によってキチンから製造することができる[33]。この物質は、果物や野菜の呼吸と水分の損失を最小限に抑える半透膜としてだけでなく、増粘剤、プレバイオティクスまたは抗菌剤として食品に使用することができる[34]。

昆虫からのキチン抽出に関する研究では、エビ殻などのキチン含有海洋廃棄物の場合と同様の方法で単離が行われた[33]。しかし、昆虫からのキチン画分には、望ましくない昆虫特有の汚染物質が含まれており、その除去にはさらなる技術的な処理段階が必要だろうかどうかは不明である。キチンへの重金属の吸着の可能性を考えると[35]、昆虫の飼育は適切に制御された条件下で行われる必要があるキチンのアレルゲンとしての可能性およびアレルゲンとキチンの結合についても調査する必要がある。

2.4 その他の成分

カルミン以外の昆虫由来成分で、食品産業への応用が可能なものについては、現在のところ知見がない。カルミンはコチニール(Dactylopius coccus)の妊娠中の雌から抽出され、欧州連合(EU)で食品着色料として認可されている(E 120)。コチニールは、オプンティア属(サボテン科の一属)の様々な仲間の枝葉で繁殖する[36]。コチニールは有機溶媒で脱脂した後、pHを高くして抽出し、酸性条件下で沈殿させることでカルミンを単離する[37]。カルミンは、重篤なアレルギー反応の引き金となることが報告されている[38]。

コチニールカイガラムシ

3.1 微生物学的側面

昆虫の微生物相は非常に複雑である[39-42]。体表と口部を除けば、微生物の主な生息地は腸内である。a)卵巣,b)卵嚢,c)産卵時の塗抹感染などを通じて親の微生物と垂直的に、そして食餌や環境を通じて水平的に、様々な方法で昆虫に定着する[42, 43]。近年、最新のメタゲノム解析により、特に昆虫の腸内における微生物の生物多様性に関する知見が大幅に増加した[4, 42, 44-48]。

昆虫は、ヒトや動物、植物に対して病原性を持つ微生物の媒介となる可能性があるため、昆虫を食品として利用することは、潜在的な微生物学的リスクを伴う。微生物の伝播は、昆虫の体表面との接触を介して機械的に起こるのか [49, 50]、それとも微生物自身が病気になることなく昆虫の体内に留まり増殖することができるのか [51]を見極めなければならない。昆虫を介して感染する病原体には、ウイルス [52]、リケッチア [53]、細菌 [54]、原虫 [55]、真菌 [56]、線虫やヒト消化管の他の寄生虫 [57]が含まれる。昆虫特異的病原微生物 [58] は、高度な組織トロピズム(組織特異性)を持つため、おそらく昆虫の細胞または組織のみにコロニーを作ることができ、ヒトには無害であると考えられている。これまでのところ、リケッチア属のいくつかの代表を除いて、人間の健康に有害な昆虫特異的病原微生物は報告されていない[59]。昆虫特異的なプリオンやプリオンの自然な媒介者としての昆虫は、まだ報告されていない。プリオンを含む飼料に汚染された昆虫の摂取による動物や人間へのプリオンの伝播は否定できず [60]、昆虫飼育に使用する飼料の種類を決定する際に考慮されるかもしれない。

一般に、昆虫種のすべての個体に常に存在する常在微生物叢の微生物と、特定の環境または飼育条件、あるいはヒトや他の個体との接触により散発的に存在する常在微生物叢の微生物とが区別される[41]。食品衛生および/または医療に関連するヒト病原性および/または日和見的ヒト病原性および毒素形成性微生物は、自家およびアロフトン性微生物叢に存在する。現在知られている限り、それらは特に食中毒を引き起こす可能性のある種に限定されている(表1)。また、昆虫にも広く生息しており、特異性はない。これらはEnterococcus、Streptococcus、Staphylococcus、Pseudomonas、Bacillus、Clostridium属に属するか、Escherichia、Enterobacter、Salmonella、Klebsiella、Serratia、Shigella、YersiniaなどのEnterobacteriaceaeに属する[47, 66]。アスペルギルス属、ペニシリウム属、アルテルナリア属、およびカンジダ属の真菌には、ヒト病原性、毒素形成性種 [67, 68] およびアレルゲン性種も含まれ、昆虫の表面および腸内の微生物相の一部になっている。

ほぼすべての昆虫種において、腸内細菌叢を除去することは不可能であるため、食品としての昆虫の調製に関連して、全質量に対する腸内容積の比率が特に注目される。

腸管の容積は、種によって0.05〜2mlと異なる。一部の昆虫種では、分析した腸のセグメントに応じて、腸内容物 1 ml あたり、106 ~ 1012 個の平均細菌密度が検出されている。[69]。微生物バイオマスは昆虫本体全体の1~10%を占め、昆虫種によって異なる[70]。したがって、昆虫を処理して画分を生産したり、酵素を抽出したりする場合、当初から微生物汚染が避けられないと想定しなければならず、加熱処理などの適切な処理工程で対処する必要がある。

ヒト病原性微生物や毒素形成性微生物による汚染は、制御された飼育条件によって対処可能であると考えられるが、昆虫の単一栽培の高密度はさらなる困難をもたらす [58]。また、飼料基質の違いにより、昆虫種や発育段階に応じて腸内細菌叢の種スペクトルと個々の種の割合が変化し、[42,45,71,72]、その結果、ヒト病原性微生物の数が増加する可能性があることにも注意が必要である。また、昆虫の複雑な個体発生の過程で微生物叢の構成が変化し、食餌や環境条件に影響されることもある[73, 74]。EFSAは、ハザードポテンシャルのレベルが異なる昆虫飼育用基質の可能な分類を提案している[11]。管理された飼育条件下でも避けることができないヒト病原性微生物は、特別な注意を払い、適切な処理によって不活性化されなければならない。

タンパク質や脂質画分、あるいは酵素を抽出するために昆虫を処理するために採用された方法は、原料の微生物汚染を除去すると仮定することができる。

とはいえ、昆虫の生産・加工段階 [63]、および中間的な汚染除去段階において、重要管理点を設定することが必要な場合もある。様々な加工が昆虫全体の微生物学的状態に及ぼす影響については、初期データが入手可能である[8]。

3.2 化学的および毒性学的側面

消費に適した昆虫種の選択には、シュウ酸塩、タンニン、フィチン酸塩 [75, 76] およびチアミナーゼ [77]などの毒素や抗栄養素に関する考察も必要である。毒素と抗栄養素は、昆虫が飼料から吸収するか、昆虫自身が合成するかによって区別する必要がある。昆虫の飼育条件は、適用される食品安全規制を遵守するものとする(第 4 章参照)。したがって、食品および食品成分の生産用に選択された昆虫は、外部から持ち込まれた毒素、薬剤、または抗栄養素の蓄積を防止または最小化するような方法で飼育する必要がある。

昆虫の中には、ヒトに対して毒性を示す物質を合成する種がある。例えば、カンタリジンというモノテルペン(2,6-ジメチル-4,10-ジオキサトリシクロ-[5.2.1.02,6]デカン-3,5-ジオン)は、アブラ虫科のサワラ/スパニッシュフライ(Lytta vesicatoria)やその他の甲虫が生成したものであり、このカンタリジンはタンパク質と結合している。タンパク質と結合しているため、カンタリジン結合タンパク質(CBP)と呼ばれる。

摂取後の毒性は、嚥下困難、吐き気、吐血などである[78]。カミキリムシはトルエンを含むことがある。ダークリングビートル(Tenebrionidae)はキノンとアルカンを生成し、[79]、Zygaena属の特定のガ種はシアノゲン配糖体を含んでいる。[80]。

このような物質のリスクポテンシャルを調査する必要がある。昆虫の腸内の微生物によって形成される可能性のある毒素、例えばBacillus属、Clostridium属、Aspergillus属の毒素も同様である(表1)。食用となりうる昆虫種に毒素が存在するかどうかのデータはない。最初の90日間の摂食試験で、Tenebrio molitor 幼虫を乾燥粉末として最高用量の3,000 mg/kg 体重/日まで与えても、ラットに悪影響がないことが示された。[81]。世界のある地域では、昆虫の伝統的な消費は、昆虫の消費が健康リスクをもたらさないことを示すものとして受け止められている[1, 82]。特定の国における昆虫の伝統的利用に関する既存の知識が、「安全な利用の歴史」を実証する根拠として十分に包括的であるような具体的な事例があるかもしれない。しかし、これまでのところ、この点については科学的・系統的な調査が行われていない。特に、加工工程の結果、微量にしか存在しない有害成分が、分画の際に実際の目的成分とともに濃縮される可能性がある。抗栄養素の毒性ポテンシャルと抗栄養素含有量は、適切な飼育・加工条件を選択することで、最小限に抑えることができるはずだ。

3.3 アレルギー反応

アナフィラキシー反応 [83-85]を含む単発のアレルギー症状は、昆虫の消費に関連して医学文献に記録されている。昆虫(Insecta、例:ハチ、カブトムシ、イナゴ、ゴキブリ)、クモ類(Arachnida、例:ダニ)、甲殻類(Crustacea、例:エビ、カニ、ロブスター)などの節足動物(Arthropoda)において汎アレルゲン性構造が同定されてきた。同様に、軟体動物(Mollusca)においても汎アレルゲン性構造が記載されている[86, 87]。例えば、汎アレルギーのトロポミオシンは、ダニや昆虫(ゴキブリなど)と同様に甲殻類にアレルギー反応を引き起こす可能性がある[88, 89]。この効果は、ダニおよび甲殻類に対する吸入アレルギーおよび食物アレルギーを持つ患者におけるミールワーム幼虫(Tenebrio molitor)に対する交差反応に関する研究において確認された。トロポミオシンとアルギニンキナーゼが交差反応性タンパク質として同定された。したがって、甲殻類およびイエダニにアレルギーを持つ人々が、ミールワームの幼虫のタンパク質を含む食品に対してもアレルギー反応を起こす可能性がある。[90]。ごく最近、ミルワームのタンパク質を用いた二重盲検プラセボ対照の食物チャレンジにより、エビにアレルギーがある被験者の大多数がミールワームにアレルギーがあることが実証された。[91]。他のユビキタスまたは汎アレルゲン構造(下記参照)も、アトピー被験者の節足動物、したがって食用昆虫に対するアレルギー性交差反応の原因となる可能性がある。さらに、これらのユビキタスまたは汎アレルゲン構造および種特異的アレルゲンに対する一次感作も可能である。

汎アレルゲン構造への感作により、アレルギー消費者がアレルゲンの出所を直接特定できないため、予期せぬアレルギー性交差反応が起こる可能性がある。この問題は、潜在的なアレルゲン性画分、例えばタンパク質画分が抽出され、複合食品の成分として使用される場合、さらに重大になる。古典的な食物アレルギーと比較して、一般人口におけるイエダニ、小麦粉ダニ、ゴキブリに対する吸入アレルギーの頻度が比較的高いことを考慮すると[92, 93]、ダニおよび昆虫汎アレルゲン間の交差反応の可能性により、より多くの人口割合が影響を受けると考えられる。アスペルギルスやペニシリウムのような既知のアレルゲン性を持つ病原性カビやカンジダのような病原性酵母が昆虫に混入する可能性 [94] は、アレルギー反応の第二の誘因として、すなわち昆虫に直接起因しないものとして考慮されなければならない。したがって、栽培された昆虫がアレルギーを引き起こす可能性のある生物を含まないことを保証するための対策が必要であろう。

アレルギーの原因となる構造

昆虫の主なアレルゲン構造は、昆虫毒アレルゲン(例:ホスホリパーゼA、ヒアルロニダーゼ)を含む(グリコ)タンパク質である。節足動物では、世界保健機関および国際免疫学会連合のアレルゲン命名小委員会(www.allergen.org、最終アクセス2016.02.17)の要求に従い、現在239の個々のアレルゲンが登録されている。これらは、ほとんどがユビキタスあるいは汎アレルゲン性タンパク質であり、簡略化すると、筋肉タンパク質(トロポミオシン、ミオシン、アクチン、トロポニンCなど)、細胞タンパク質(チューブリンなど)、循環タンパク質(ヘモシアニン、ディフェンシンなど)、酵素(ex.ag.

酵素(アルギニンキナーゼ、トリオースリン酸イソメラーゼ、α-アミラーゼ、トリプシン、ホスホリパーゼA、ヒアルロニダーゼなど)である。現在の節足動物データベースの約半分は昆虫のアレルゲンに関するものだが、これまでのところ、昆虫の様々な発生段階に関する系統的な調査は行われていない。そのため、昆虫の発生段階がどの程度アレルゲン性に寄与しているかは不明である。

節足動物には、(糖)タンパク質以外にもアレルゲン性物質や免疫調節物質が存在することが知られている。例えば、免疫原性の糖鎖構造、中にはアナフィラキシーを起こす可能性のあるものも報告されている。アレルゲンであるガラクトース-α-1,3-ガラクトース(α-Gal)糖鎖エピトープがアナフィラキシー反応を引き起こすことが実証されている[95, 96]。例えば、ダニまたはダニの幼虫Amblyomma americanum(節足動物門、クモ綱)に咬まれると、α-Galが血液型物質である非プリメートの肉に対してアナフィラキシー交差反応を伴うα-Galに対する感受性を引き起こす可能性がある。食用昆虫にアレルギーの原因となるα-Galが存在するというデータは、現在のところない。

昆虫由来の個々の(微)成分の利用については、昆虫中の含有量、最適な抽出方法、安全性のリスクに関する研究を行う必要がある。例えば、着色料のカルミンは、食品に対する重篤なアレルギー反応の引き金となることが報告されている[38]。カルミン酸単独あるいはタンパク質と結合したもの[38]や、コチニールから共抽出されたIgE結合タンパク質は、カルミンに対するアナフィラキシー反応の引き金となりうるものとして議論されてきた。[97]。カルミンにアレルギーを持つ個体のIgE抗体とコチニールの抽出タンパク質の結合は、試験管内試験でカルミン抽出物により阻害された[98]。この結果は、コチニール中のアレルゲン性タンパク質とカルミン中のその存在を指摘している。このデータから、カルミン酸が記述された効果に寄与している可能性を排除することはできない。

キチンもまた、免疫調節の可能性を持つ分子構造として説明されている。

キチンは、即時型過敏性反応の病理学的メカニズムにおいて中心的な役割を果たすアレルゲン特異的IgE抗体の形成を促進することができることを示唆する証拠が存在する。このことは、例えばAspergillus fumigatusやダニ(Blomia tropicalis)のキチン結合性アレルゲンBlo t 12にアレルギーがあるマウスの感作研究において実証されている[98, 99]. さらに、Enterolobium contortisiliquumとErythrina velutinaでは、マメ科の貯蔵タンパク質であるキチン結合性ビシリンが報告されている[100, 101]。ビシリンはピーナッツや大豆など他の食用豆類でも重要なアレルゲンとして報告されている[102, 103]。食用豆類のキチンおよび既知のアレルゲンであるビシリンの複合体が、ダニのキチン結合 Blo t 12 で説明されたのと同様に、アレルギー媒介抗体の形成を促進する免疫調節能力を有するかどうかは不明である。

感作・誘発のための曝露シナリオ昆虫に対するアレルギーや交差アレルギーについて、注射、吸入、皮膚接触、摂取といった様々なタイプの曝露を説明する。昆虫毒への曝露の可能性は、昆虫毒が加工によって不活性化されていない場合、昆虫全体の加工に関連して発生し、注射後にアナフィラキシーショックまでのアレルギー反応を引き起こすことが知られている。しかし、これまで昆虫の摂取によるアナフィラキシーを含むアレルギー反応は、個別の事例としてしか報告されていない。

昆虫に対する一次感作がどの程度起こるのか、また、その一次感作がどの程度アレルギー反応につながるのかについては、まだかなりの不確実性が残っている。同様に、節足動物種に対する交差感受性の可能性、特にその臨床的関連性と、吸入と摂取のような関連する曝露シナリオを明らかにする必要がある。甲殻類は通常、食する前に加熱されるため、これらのアレルゲン、ひいては交差反応性昆虫アレルゲンは、ある程度の耐熱性を有すると考えなければならない。例えば、エビ・アレルギー患者のアレルギー反応は、湯通ししたミールワーム・タンパク質でチャレンジすると発生した。[91]。この研究から得られた最も重要な結論は、エビ・アレルギー患者において、重篤な結果をもたらす可能性のあるミールワーム・アレルギーが発生する可能性が高いということである。さらに、加熱はミールワーム・タンパク質のアレルゲン性を低下させるのではなく、単にタンパク質の溶解度を変化させることが実証されている。[104]。3種のミールワームを含む別の研究では、ミールワーム・トロポミオシンに対する甲殻類アレルギー患者のIgE交差反応は、熱処理および試験管内試験消化により減少したが、除去されなかったことが報告されている[105]。

一方、ダニおよび/またはゴキブリに対する孤立性吸入アレルギーの場合、熱処理されていないアレルゲン(糞便、塵埃)が一次感作を引き起こす。従って、食用節足動物種との交差反応の可能性に関する疑問は、使用される食品技術工程との関連で検討されなければならない。例えば、ミールワームのタンパク質に対するイエダニ・アレルギー被験者の試験管内試験 IgE交差反応は、熱処理および試験管内試験消化により、エビ・アレルギー被験者のIgE交差反応よりも大きく減少したが、除去されたわけではない。交差反応するアレルゲンのプロファイルも、個人がエビまたはイエダニのどちらに感作されているかによって異なっていた。熱処理を施しただけのミールワームの消費は、エビやイエダニにアレルギーを持つ個人にとってリスクとなると結論づけられた。[105]。

全体として、発酵や加水分解のようなごく少数の利用可能な食品技術プロセスのみが、食品アレルゲン性の著しい減少を達成することができると述べることができる[106]。昆虫アレルゲンの場合にも同様の結果が想定され、アレルゲン最小化のための新しい方法を開発する必要があることを意味する。

節足動物(例:エビ、ダニ、ゴキブリ)に関連する高い感作性を考慮すると、昆虫や昆虫由来製品の消費の増加は、昆虫に対するアレルギー反応の頻度上昇に関連すると考えなければならない。

4 規制面

昆虫の部品および昆虫由来の成分は、規則(EC) No.

258/97によれば新規食品であり、カットオフ日である1997年5月15日以前に相当程度消費されていない場合のみ、安全性評価と承認を経てEUで販売することができる。2018年1月1日に規則(EC)No.258/97に代わる規則(EU)2015/2283によって、法的明確性が提供される。この規則では、動物全体が「新規食品」という用語で明示的にカバーされている。したがって、1997年5月15日以前にEU域内で注目すべき量を消費していた場合を除き、昆虫全体は市場に出る前に安全性評価と承認が必要となる。新規食品に関する規制を害することなく、第三国からEUに輸入される昆虫(生きているか死んでいるか)、昆虫の部品、昆虫由来の原料は、指令97/78/EC、指令91/496/EC、決定2007/275/ECに定められた特別な輸入手続きの対象となる。これらの規則によると、第三国からEUへの昆虫の輸入は獣医学的チェックの対象となり、国境検査所によって行われなければならない。

5 結論と研究ニーズ

このレビューの目的は、食品または食品成分に使用される昆虫のリスク評価に関する勧告の完全なセットを提供するガイダンス文書を作成することではなかった。その目的は、昆虫の加工における安全関連および技術的側面に関して、大きな知識格差があることを示すことであった。昆虫に由来する画分や成分の品質と安全性を確保するためには、以下の基準を考慮する必要がある。

  • 昆虫の種、発育段階、飼育条件を選択する際には、微生物、アレルギー、毒性学的なリスクを回避しなければならない。現在のところ、散在する知識により、一般的な評価方法はまだ確立されていない。しかし、さらなる加工に用いる安全な昆虫種/発生段階を選択するために、微生物に用いられるのと同様のポジティブリスト/ネガティブリストおよびQPS(Qualified Presumption of Safety)システムの適合性を検討する必要がある(http://www.efsa.europa.eu/de/efsajournal/pub/4138; 2015)
  • 画分や食品成分を抽出するためには、望ましくない成分(病原性微生物、毒素、アレルゲン、抗栄養素など)が飼料や環境から吸収・濃縮されないよう、定められた飼育・給餌条件下で昆虫を培養する必要がある
  • 関連する昆虫種は、安全性に関連する微生物の存在について検査されなければならない。微生物は収穫後、適切な工程を経て不活性化されなければならない。ほとんどの昆虫から腸を取り除くことは不可能であるため、方法の選択および/または開発における重要な側面は、腸内細菌叢を効果的に死滅させることである。製品によっては、さらなる汚染除去のステップが必要な場合もある
  • 昆虫由来の画分や成分は、(i) それ自体のアレルゲン性、(ii) 共抽出された内因性アレルゲン性タンパク質構造の有無によるアレルゲン性、(iii) それらの免疫調節能(単独および食用豆科植物由来のビクシリンなど既知の外因性アレルゲンとの複合体)について検討する必要がある。感作および誘発に対する異なる曝露シナリオの影響、ならびにアレルゲン性に及ぼす加工技術の影響も考慮しなければならない
  • 昆虫から得られた画分や食品成分は、その同一性、純度、潜在的有害物質の残留レベルに関して分析的に特徴づけられなければならない。昆虫が望ましくない成分を合成する可能性は、特定の昆虫種に特有のものであったり、発育段階に依存するものであったりする可能性がある。これらの成分は、単離・精製の段階で徹底的にスクリーニングし、最小限に抑えなければならない
  • ハザード分析、重要管理点の特定、潜在的に必要な予防プログラム(HACCPコンセプト)を十分に考慮した上で、安全な昆虫画分や昆虫成分の抽出のための技術的プロセスの適合性を評価する基準を開発する必要がある

利益相反について

共著者の中に申告すべき利益相反はない。

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