安全生产_转基因食品及其安全性评价技术概述

转基因食品及其安全性评价技术 内容 一 转基因食品概念二 转基因食品分类三 转基因作物现状四 转基因食品安全性及其评价五 转基因食品管理现状六 转基因成分的检测 基因 是一个特定的DNA片段 编码一种特定的多肽或蛋白质 是遗传信息的功能单位 一般说来 从细菌到哺乳动物的全部生命有机体 它们的基因都是由DNA构成的 由于所有生物的DNA的基本结构是一致的 因此 来自两种生命形态的基因可以融为一体 由此可见 基因的DNA共性 是进行基因工程的重要理论基础之一 DNA分子是遗传物质和基因的载体 基因是细胞中所有的RNA及蛋白质分子的 蓝图 一旦基因发生突变 那么由它指导合成的蛋白质也将随之发生变化 甚至可能导致活性的丧失 为了能更加准确地反映事物的本质 提出 一种基因一种多肽链 的假说 基因工程技术特征 1 利用载体系统的重组DNA技术 2 利用物理 化学和生物等方法把重组DNA导入有机体的技术 使产品的基因组构成发生改变并存在外源DNA 或者产品的成分中存在外源DNA的表达产物及其生物活性 获得基因工程所设计的性状和功能 一 概念 转基因食品 geneticallymodifiedfood GMF 利用分子生物学技术 将某些生物的一种或几种外源性基因转移到其他的生物细胞中去 从而改变其遗传物质 DNA 并有效地表达特有的性状的产物 以转基因生物为原料加工成的食品就是转基因食品 BT玉米的开发 苏云氏杆菌产生毒害剂的基因除害剂基因与质粒结合 BT玉米含转基因的幼苗植物细胞与重组基因重组基因在细菌中细菌共同培养培养扩增细菌 基因重组 转基因与杂交有区别 转基因技术可以将基因在不同生物间转移 杂交技术只能在同种和近亲种间进行 转基因生物 transgenicorganism或geneticallymodifiedorganism GMO 转基因植物 transgenicplant或geneticallymodifiedplant GMP 转基因作物 transgeniccrop或geneticallymodifiedcrop GMC 二 转基因食品分类 一 按原料分类1 植物性转基因食品2 动物性转基因食品3 微生物转基因食品4 特殊转基因食品 利用DNA重组技术将多聚半乳糖醛酸酶 PG 的抗敏基因导入蕃茄 PG抗敏基因可抑制PG的产生 使蕃茄中的果胶不易分解 从而延迟了蕃茄的软化 有利于蕃茄的运输 贮藏 将大豆中编码蛋白质的基因导入水稻 从而获得 高蛋白 大米 把表达胡萝卜素的基因植入水稻 产生高胡萝卜素的 黄金水稻 如含有人生长激素基因的转基因猪生长期明显缩短 且饲料利用率及瘦肉比重大幅度提高 提高肉鸡和蛋鸡的抗感染能力是转基因鸡研究的主要目标 随着天然鱼种的大批灭种 利用转基因技术改良食用鱼品质的研究日益显示其重要性 二 按功能分类 1 增产型转移或修饰生长分化 肥料 抗逆 抗虫害等基因达到增产效果 2 控熟型转移或修饰与控制成熟期有关的基因使GMO成熟期延迟 提前 不易腐烂 好贮存 3 高营养型改造贮藏蛋白质基因 使其表达的蛋白质具有合理的氨基酸组成 4 保健型转移病原体抗原基因或毒素基因至GMO 既补充营养又起到预防疫病的作用 5 新品种型不同品种间的基因重组形成新品种 GMO在品质 口味和色香方面具有新的特点 6 加工型 由转基因产物作原料加工制成 花样最为繁多 三 转基因作物现状 1983年 英国培育出世界上第一种含有抗生素药类抗体的基因移植烟草1993年 美国将世界第1例GMC投入市场 保鲜延熟型西红柿目前商业种植的GMC 大豆 玉米 棉花 油菜 南瓜 木瓜 马铃薯 番茄 甜菜等几十种 世界GMC市场份额 美国孟山都 Monsanto 农产品公司占80 德国安万特公司占7 德国巴斯夫公司和瑞士先正达公司各占5 美国杜邦公司占3 GMC在全球市场的价值 1995年0 75亿美元1996年2 35亿美元1997年6 70亿美元2000年30亿美元2004年47 0亿美元2005年预计超过50亿美元2010年可望增至200亿美元 全球GMC种植情况 1996 2004年 全球GMC种植面积从170万公顷发展到8100万公顷 增长超过47倍 连续以约20 增长率持续增长 1996 2004年 全球GMC种植面积累积3 85亿公顷 相当于美国或中国土地总面积的40 是英国土地总面积的15倍 2004年 全球GMC种植面积占全球耕地总面积15亿公顷的5 2003 2004年 发展中国家GMC种植面积增长720万公顷 35 发达国家的为610万公顷 13 增长率第一次超出 2004年 对除草剂有耐性的转基因大豆 玉米 油菜和棉花 占全球GMC种植面积8 100万公顷的72 我国转基因作物种植情况 1997年至今 农业部批准安全评价申请环境释放243项 生产性试验108项 生产用安全证书79个 已进入环境释放阶段的GMP有 水稻 玉米 小麦 马铃薯 河套密瓜 番木瓜 大豆 油菜 杨树 烟草 高羊茅 黑麦草 已商业化的GMC有 棉花 46项 线辣椒 1项 甜椒 4项 矮牵牛 1项 番茄 6项 共58项 转基因棉花是我国主要的GMC 中国自1999年进行转基因棉花的商业化种植之后 没有再批准任何一种GMC进入商业种植 2004年12月 2005年6月 农业部先后召开专门会议讨论转基因水稻的安全性及商业化种植 今年11月再次召开类似专门会议 若议题获得通过 中国可能是世界上第一个通过转基因水稻种植的国家 1998年起 我国从美国和加拿大进口了较大数量的GM粮油 2002年以后 我国进口的转基因大豆基本维持在2000万吨左右 其主要用做加工原料 生产豆油 豆腐 豆奶等制品 其中 在国内用转基因大豆生产的大豆色拉油比例高达约80 目前我国对进口转基因食品原料已发放的转基因生物安全证书的有转基因大豆 转基因油菜 转基因棉花和转基因玉米 在美国 已经有超过60 的加工食品含有转基因成分 涉及食品原料的转基因植物种类有大豆 玉米 油菜 马铃薯 番茄 甜椒 番木瓜 西葫芦等 在英国 与转基因有关的食品达7000种 包括婴儿食品 巧克力 冷冻甜品 面包 人造奶油 香肠 肉类及代肉类产品等 1 1989年美国用微生物基因工程生产的色氨酸虽然经分析其纯度高达99 6 当作为营养素补充剂投放市场后 造成1500人永久性伤残和37人死亡 2 1998年8月 英国罗威特研究所发现老鼠食用转基因土豆后免疫系统受到破坏 3 2000年德国耶拿大学研究人员发现 用转基因玉米制成饲料喂养鸡群 结果鸡肉里存在玉米的变异基因片段 进一步研究认为 基因可能通过食物链在不同物种之间转移 四 GMF安全性及其评价 一 GMF的安全性1 GMC对生态环境的可能影响具有除草剂耐性因子的转基因作物的遗传因子可能通过授粉和种子迁移传播给野生植物 获得这些耐性后的野生植物有可能会变成对一般除草剂有耐性的 超级 杂草 为了清除这些杂草 将不得不使用更强大的 浓度更大的除草剂 这必然会引起土壤板结 土质变坏 药物残留等 从而对生态环境造成破坏 2 标记基因的传递可能引起的抗生素耐性基因工程技术中应用的标记基因通常是一类抗生素基因 人们担心食用含有此类标记基因的食品后 是否对肠道微生物产生影响或者抗生素类药物产生耐药性 3 转基因食品引起食物过敏的可能性转基因食品引起食物过敏的可能性是人们关注的焦点之一 特别是如果转基因食品转入的蛋白质是新蛋白时 这些异种蛋白有可能引起食物过敏 4 毒性方面许多食品原料生物本身会产生大量的毒性物质 如蛋白酶抑制剂 溶血剂和神经毒素等 GMC中是否有毒素以及毒素的含量就成为争议的重要内容之一 5 伦理方面许多民族都有其独特的饮食习惯和制约 某些宗教团体禁止食用的动物基因转入他们通常食用的动物中 如将猪的基因转入绵羊中 这可能触犯某些民族的饮食戒律 另外将动物基因转入植物中可能使素食者感到困惑 6 其他 二 GMF的安全性评价 1 实质等同性原则 GMF与传统食品比较分析 该原则1993年由国际经济互助开发组织 OECD 提出 并已被大多数国家采用 该原则认为如果导入基因后产生的蛋白质经确认是安全的 或者是转基因作物和原作物在主要营养成分 脂肪 蛋白质 碳水化合物等 形态和是否产生抗营养因子 毒性物质 过敏性蛋白等方面没有发生特殊的变化的话 则可以认为转基因作物在安全性上和原作物是同等的 对人类的影响是相似的 则无需对它的安全性再作进一步的分析 评价内容及步骤 根据 实质同等 原则细分GMF的安全性评估 1 实质完全同等的食品 2 除引入特性其他实质同等的食品 3 非实质同等的食品这三类的安全评估的其他方式还有 基因特性研究 蛋白质安全性研究 营养研究及特别安全研究 基因特性鉴定必须在注册档案中提供如下基本数据 基因转移术的描述 微量进样枪 电泳 插入DNA序列的位置和种类 插入数量 复制数 插入基因的表达水平及基因繁殖几代后的稳定性 蛋白质安全评估插入蛋白质的安全评估是转基因食品安全评估的一个基石 它包括对已存在的蛋白质的鉴定及种族确定 毒性及过敏性测定 营养研究 健康研究 主要是检测转基因食品的营养价值的变化 可作为与原料作物实质同等的一个补充化验方式 不作为亚剧毒研究 进一步安全评估研究对于第三类转基因作物要求比另外两种更多的测试 这些测试包括生物利用度和啮齿类动物中蛋白质的亚慢性毒性测试 2 综合评价 有关新食品的安全性考虑应与那些存在着消费者健康危险因素的其他食品 如 可能受到有毒金属 致病菌 兽药和农药残留等污染的食品 相同 在安全性评估时应考虑新食品的消费者类型 人们对潜在危害的暴露程度以及与新食品加工有关的潜在危害影响 五 GMF管理现状 1 国际组织1993年 实质等同 原则国际经济互助开发组织 OECD 提出2000年 卡塔赫纳生物安全协定书 62个国家签署2001年 生物安全议定书 130多个国家签署2003年 生物技术食品的风险评估草案 226个国家欢迎2004年FAO颁布 植物生物风险防范纲要 约130个国家已经采纳了这个独特的转基因生物风险评估标准 2 美国 GMO上市须通过食品与药品管理局 FDA 农业部 USDA 和环境保护局 EPA 3个部门中的1个或1个以上的部门批准 FDA负责审批所有食品的安全性 并要求生产厂家保证上市食品的安全和质量 转基因品种上市前必须经过严格的检验和监督 转基因食品上市前必须经过检验并用商标注明 USDA和EPA负责开发农药 除草剂和转基因实验农作物的安全保障和实施标准 EPA负责审批检验抗病虫害农作物和动物疫苗 生物技术农作物的大田实验 1992年美国FDA公布了转基因作物不需由FDA作市场前评价 除非它引起新的安全性问题 2000年1月美国政府对转基因玉米的种植颁布限令 以防止害虫对转基因玉米中毒素形成抗药性 2001年7月出台了 转基因食品管理草案 规定 3 欧盟 欧盟法律明确向世界宣布它对转基因产品是不欢迎的 同时 欧盟在国际上极力主张对转基因产品采取 预先预防态度 欧盟食品工业要经政府主管部门审批 管理非常严格 在没有得到官方授权的情况下 转基因产品不能投放到欧盟市场 欧洲议会2003年9月22日通过世界最严格的转基因食品立法 转基因食品及饲料管理条例 和 转基因生物追溯性及标识办法以及含转基因生物物质的食品及饲料产品的追溯性管理条例 并于2003年10月18日实施 欧盟对有关GMO和GM食品评估和审批的法规十分清晰 但各成员国和欧盟的职责却是相互分离的 4 其他国家 日本 澳大利亚 俄罗斯 加拿大 韩国 泰国 巴西的政策基本与国际组织的相同 但是巴西最近宣布在未查清转基因作物对环境的影响之前 暂时停止种植转基因大豆 发展中国家迫切需要解决粮食问题 对于高产的转基因产品表示欢迎 这些国家技术落后 没有相关的转基因成分的检测条件 对于标识问题也只能处于被动地位 基本是按国际组织的要求和 生物安全议定书 要求执行 我国对GMO的管理 1993年12月国家科委 基因工程安全管理办法 1996年7月农业部 农业生物基因工程安全管理实施办法 2001年5月国务院 农业转基因生物安全管理条例 2002年1月农业部 农业转基因生物安全评价管理办法 农业转基因生物进口安全管理办法 和 农业转基因生物标识管理办法 三个配套规章 2002年3月农业部 转基因农产品安全管理临时措施公告 2002年4月卫生部 转基因食品卫生管理办法 要求生产或进口转基因食品必须向卫生部提出申请 2004年5月国家质量监督检验检疫总局 进出境转基因产品检验检疫管理办法 六 转基因成分的检测 主要有两种方法 1 蛋白质检测方法 以外源结构基因表达出蛋白质为目的 2 DNA检测方法 以非转基因植物所不拥有的启动子 终止子 标记基因等为目的 蛋白质检测方法对含量低及深加工的转基因产品无法检测 故DNA检测方法应用范围相对要广 目前国内外对采用转基因产品为原料 经深加工或精加工的食品即使采用DNA检测方法 也无法检出转基因成分 例如 酱油 色拉油的制成要经过发酵 加热和分离等工序 导入的外源DNA及其产生的蛋白质已经分解 所以迄今为止还无有效的检测方法来判断是否含转基因成分 这在国际生物界是一个公认的难题 一 基因水平的检测方法 转基因技术将从各种生物中克隆出来的基因片断插入到靶向受体中时 一般要构建启动子 终止子 选择标记基因 报告基因等 从基因水平进行转基因的检测就是要检测受体的核酸序列 目的片断的整合位点 基因多态性 目的片断的含量分析以及启动子 终止子 选择标记基因 报告基因等 导入基因较蛋白质具热稳定性 加工工序影响较小 且存在GMO的任何部位组织 可直接检测启动子 终止子 标记基因片断 目的基因片断 当前约75 的转基因植物中使用CaMV35S启动子 其次是胭脂碱和章鱼碱合成酶的NOS启动子和Ocs启动子 常用的终止子是胭脂碱合成酶的NOS终止子和Rubisco小亚基基因的3 端区域 所以当前对启动子和终止子的检测实际上是对CaMV35S启动子和NOS终止子的检测 二 外源蛋白质的检测方法 1 蛋白质印迹法 Westernblot 把从样品中提取的蛋白质用凝胶电泳分离成大小不同的分子作为抗原 并将其转移到固体支持物上 用含有放射性标记的抗体做探针与之杂交 通过放射性自显影检测外源基因的表达产物 灵敏度为1 5ng2 酶联免疫吸附试验 ELISA 复杂基质对它的准确性和精确度有干扰 只适合未加工的原材料的检测 3 侧流 型