安全性第四章转基因食品.ppt

转基因技术对食品安全性的影响 第四章 化学生物理工学院食品科学与工程专业主讲申京宇 第一节转基因技术概述 转基因技术GMT的概念GeneticallyModifiedTechnique是指使用基因工程或分子生物学技术 将遗传物质导入活细胞或生物体中 产生基因重组现象 使之表达并遗传的相关技术 转基因生物的概念 转基因生物GMOsGeneticallyModifiedOrganisms是指 用遗传工程的方法将一种生物的基因转入到另一种生物体内 从而使接受外来基因的生物获得它本身所不具有的新特性 包括 转基因植物 转基因微生物 转基因动物 一 转基因技术的基本内容 转基因技术实验5个步骤第一步 提取或人工合成目的基因第二步 重组DNA分子 质粒 病毒 噬菌体 第三步 重组DNA的转化第四步 受体细胞的筛选和鉴定第五步 转基因细胞的大量培养和检测基因表达 二 转基因技术的主要操作 1 目的基因的获得 外源基因foreigngene 2 重组DNA向受体的转化3 重组体的鉴定报告基因 reportgene 的检测法目的基因 targetgene 分子杂交检测方法 重组DNA导入受体细胞的方法 转化transformation转染transfection微注射技术microinjiection电转化electrotransfomation微弹技术microneblasttechnique脂质体介导法liposomemediatedgenetransfer 转基因技术基本过程 三 转基因技术的发展现状 1 20世纪70年代末80年代初开始研究能够将不同的DNA片断组装 调节基因表达2 1983年 世界上第一例转基因植物诞生外源基因转入植物基因组 并转化成完整的可育植物株3 90年代迅猛发展1989年美国政府批准在奶牛中使用重组牛生长激素 增加产奶量等 美国 60 以上的食品含转基因成分英国7000种以上的婴儿食品 巧克力 冷冻食品 面包 人造奶油 香肠 肉类产品和代肉食品等主要国家 美国 阿根廷 加拿大 中国的种植面积约占世界的99 主要为大豆 玉米 棉花 油菜 墨西哥 巴西 埃及 印度 南非 第二节转基因技术在食品生产和加工中的应用 一 转基因食品的概念GMFsGeneticallyModifiedFoods 是含有转基因生物成分或者利用转基因生物如转基因植物 动物或微生物生产加工的食品 目前被批准商业化生产的转基因食品中90 以上为转基因植物及衍生物的产品 二 转基因技术在食品中的作用 转基因食品不仅可以解决人类食品短缺问题 还可以增加食品种类 改进食品的营养成分 延长货架期 增加作物的抗病虫害 耐旱 抗高温 耐盐碱 抗倒伏 抗除草等能力 1 增加食物产量 培育出高产 优质的生物新品种 增加粮食作物和动物性食品的产量 来从根本上缓和 人口与资源 需求与供给 的矛盾 解决粮食危机 2 改善食物品质 科学合理地配备营养成分 改善食品色 香 味 减少不良成份的种类和含量 提高食品的抗腐败 耐储藏等性能 转入胡萝卜素的大米 改善维生素 的状态减少大米中米胶蛋白含量 减少不耐受症状转基因豆类 改善蛋白质 氨基酸种类和含量食用油方面 增加产油量 减少饱和脂肪酸含量 提高不饱和脂肪酸含量谷物和蔬菜碳水化合物的修饰 增加淀粉含量 改善直链和枝链淀粉的比率以及枝链的分枝 3 抗病虫害 抗除草剂 保护环境 农药的使用曾经有效地控制了病虫害 但杀虫剂 除草剂 杀菌剂的使用不仅污染了生态环境和农产品和食品 也由于病虫害对其产生耐药性 给人类带来前所未有的危机 生物防治成为发展方向 耐受除草剂的植物土壤微生物中分理出除草剂失火酶基因 引入烟草 西红柿 牵牛花 大豆等 鼠伤寒沙门菌和大肠杆菌中分离的EPSPS基因转入烟草 土豆 西红柿等植物 抗病虫害植物苏云金杆菌中crylAb基因转入到棉花 玉米 大豆 西红柿 抗黄瓜花叶病毒的基因转入到青椒和西红柿抗真菌 抗重金属 抗盐 固氮等基因减少农药 化肥造成的生态环境的污染 4 其他方面 生产食品配料 发展功能食品蛋白质 酶 稳定剂 增稠剂 乳化剂 甜味剂 防腐剂 着色剂 调味剂等抗氧化剂 低胆固醇油 聚不饱和脂肪酸 类黄酮 果聚糖 维生素 胡萝卜素 番茄素控制成熟期 适应市场需要 第三节 转基因生物的安全性 转基因生物对生态环境和食品的可能影响成为全世界关注的重点 支持质疑 转基因技术的支持者转基因食品优势明显 可以应用于大规模生产食品 药品 满足世界人口不断增长的需要 为人类造福几乎是无止境的 能够解决世界农业 健康和生态中的关键问题 所有生物体的DNA都是四种碱基组成 因此与目的基因的DNA一样 食品中的标记基因的DNA本身不会有安全性问题 DNA从植物细胞中释放出来 很快被降解成小片断 因此转基因食品中的外援性基因DNA在肠道微生物存在的情况下都能降解 即使有完整的DNA存在 DNA转移整合进受体细胞并进行表达也是一个非常复杂的过程 必须有一定的条件才能进行 目前尚未发现有消化系统中的植物DNA转移至肠道微生物的现象 上皮细胞半衰期很短不断被取代 几乎没有保存下来的可能性 转基因技术的反对者违反自然规律的转基因食品具有极大的潜在危险 可能对人类健康和生存环境造成威胁 还可能引起伦理 宗教 文化方面的不良后果 值得注意的问题 外源基因的导入位点的不同 以及具有的随机性 与宿主其他基因相互作用 体细胞变异及表达受环境等多种因素影响 极有可能产生基因缺失 错码等突变 使所表达的蛋白质产物的性状 数量及部位与期望值不符 转基因的产物往往是一种可催化的酶 从而引起多效型和次级效应 使某些代谢产物在宿主中积蓄或消失 干扰代谢途径 致使其最终产物可能含有新的成分 科学是双刃剑 转基因食品在消除第三世界国家的饥饿和贫穷 保障人类健康和生态环境等方面具有不可替代的作用 是人类改造自然的伟大创举 但是 我们应该更加冷静 理智地对待转基因技术对人类和生态环境潜在的危害应引起高度的重视 假设的基因转移及转移后的产物对环境和食物链的影响 一 GMO的环境安全性 1 基因的转移问题 基因污染 2 杂草化问题 超级杂草 3 性状对目标生物的影响问题4 抗病毒转基因问题5 毒性和过敏问题 二 GMO的食品安全性 1 转基因食品外源基因的食用安全直接毒性 基因水平转移2 未预料的基因多效性位置效应 干扰代谢作用 营养品质改变 潜在毒性3 外源基因编码蛋白的食用安全性直接毒性 过敏性 已知过敏蛋白 哪一类蛋白 抗药性 第四节转基因食品的安全性评价 一 安全性评价的目的与原则 一 目的1 提供科学决策的依据2 保障人类健康和环境安全3 回答公众疑问4 促进国际贸易 维护国家权益5 促进生物技术的可持续发展 安全性评价的必要性 目前的科学技术无法完全预测基因在新的遗传背景中会产生什么样的相互作用 而且转基因生物中的基因的表达受环境等多种因素的影响 还存在基因多效性 体细胞变异等问题 二 转基因食品安全性评价的原则 1 实质等同性 substantialequivalence 对单一的 生物化学上明确的食品或原料 它的生化属性在相似的传统食品的自然变动范围之内 对复合的食品或原料 在成分 营养价值 代谢 用途以及不良物质等在相似的传统食品或原料的已知和可测的自然变动范围之内 实质等同性原则 如果某种新食品或食物成分与现有的食品或食物成分大体上等同 那么在安全性方面就应该采取同样的措施 换句话说 如果可以确定某种食品或食物成分与普通食品和食物成分大体上等同 那么它们是等同安全的 2 转基因食品的分类 第一类 与现有的传统食品具有实质同等性 第二类 除某些特定的差异外 与传统食品具有实质等同性 第三类 与传统食品没有实质等同性 3 安全性评价的内容 遗传工程特性分析供体来源 分类 学名 与其他物种的关系食用史 有毒史 过敏性 传染性 抗营养因子 生理活性物质 关键营养成分实质等同性评价生物学特性比较主要营养成分比较天然有毒物质 抗营养因子比较抗过敏比较 二 转基因食品的安全性评价方法 1 实质等同性比较法2 等同性与相似性比较法 级与传统食品相似 级十分相似 级不等同 不相似3 Fagan改良法已知毒素 过敏源 营养成分的检测未知毒素 过敏源的鉴定 市场印证安全性 4 树状决策法 三 安全性评价的主要问题 1 过敏源基因来源没有过敏史基因来自已知过敏源第一步 目标蛋白的免疫反应分析第二步 常见过敏原 体外免疫试验阳性或不清 进一步作皮肤穿刺试验第三步 过敏病人双目 安慰剂对照食物试验未知过敏来源 氨基酸序列比较分析 病毒 细菌 昆虫 非食品植物等 2 毒性物质 已知植物毒素1000余种抗营养因子四大类蛋白酶抑制剂丝氨酸蛋白酶抑制剂金属蛋白酶抑制剂巯基蛋白酶抑制剂酸性蛋白酶抑制剂 3 抗生素抗性标记基因 抗生素标记基因对外源基因筛选原理加入选择剂 抗生素 进行选择性培养 引起选择压力 致使未转化细胞不能生长发育 而转入外源基因的细胞因含有抗生素抗性基因 可以产生分解选择剂的酶来分解选择剂 因此可以在选择性培养基上生长 抗生素抗性基因安全性考虑的问题 抗生素抗性基因编码的酶在消化道内的直接效应抗性基因水平转入肠道上皮细胞微生物的潜在可能性抗性基因水平转入环境微生物的潜在可能性未预料的基因多效性 我国转基因食品评价的原则 转基因食品卫生管理办法 卫生部28号令 2002 4 8 1 转基因食品的安全性和营养质量必须符合 食品卫生法 及有关的法规 标准的要求 不得对人体造成急性 慢性或潜在性的危害 并且不得影响人体正常营养状况 2 全面综合地评价安全性 包括转基因食品 修饰基因 基因供体 基因受体等3 应考虑期望效应和非期望效应4 采用危险性分析 实质