转基因食品的安全性评价及检测.doc

中国马克思主义与当代（3）班成 绩 南 京 农 业 大 学硕士研究生课程（论文）考试试卷课程名称： 学 号： 姓 名： 所在学院： 任课教师： 南京农业大学研究生院培养处印制转基因食品的安全性评价及检测方法摘要：自1996年以来，转基因作物的大规模商业化生产为人们带来了巨大的社会经济效益，但是转基因技术存在一定的风险性，因此加强转基因食品的安全性评价和检测变的尤为迫切和重要。本文从毒理性和致敏性等方面综述了转基因食品的食用安全性评价，并从重组DNA本身以及其产物等角度探讨了转基因食品的检测方法，以期使读者对转基因食品有更加系统、全面的了解。关键词：转基因食品；益处；安全性评价；检测方法Progress in Safety Assessment of Genetically Modified FoodsAbstract: Since the large-scale commercialized production of genetically modified (GM) crops started in 1996, it has brought great socioeconomic benefits to human beings. Yet transgenic technology may give rise to certain risks, so it is urgent and important to strengthen the safety assessment and detection of GM foods. In this paper, the safety evaluation contents of GM foods are summarized, including toxicity, allergenicity, etc. and discussed the measuring method of GM food from the perspective of recombinant DNA and its products. The target of this paper is to enable the readers to have a more comprehensive understanding of food safety of GM foods.Key words：genetically modified foods; benefit; safety evaluation; detection methods前言转基因作物产业化已成为全球新的经济增长点，是增强农业国际竞争力的重要保障。然而，随着转基因作物的研发和产业化规模的不断扩大，由此引起的潜在生物安全问题已经成为争论的焦点。这些问题已经成为与政治、宗教等复杂的社会因素以及国际贸易相交织的综合性问题。科学地解决这些问题，将能够保障和促进我国生物技术研发及产业化的健康发展，跟上世界科技发展前沿和主流，在新世纪的国际竞争中占据主动。提高转基因生物及其产品的安全性，加强转基因生物的安全管理，不仅关系到我国人民的身体健康和环境安全，而且也关系到我国农业生物技术产业的可持续发展。本文旨在通过综述近几年的科学研究，科学、客观的分析转基因食品的安全性，并且列举出几种检测转基因食品的方法，以引导消费者理性认识转基因食品，了解转基因食品，获取真实的信息。1 转基因食品的概念通过导入外源基因对生物体的某一或某些性状进行改良的技术被称为基因修饰技术，通过基因修饰技术获得的含外源基因的生物体称为遗传工程体或转基因生物体(genetically modified organisms，GMOs或 GMO)，包括转基因植物、转基因动物和转基因微生物1。以转基因生物体为原料生产和加工的食品称为转基因食品(genetically modified foods，GMF)2。根据世界卫生组织的定义，转基因食品是指生物体里的基因被以非自然的方法加以改变，使基因由一个生物体移至另一个生物体。在欧盟新型食品条例中将转基因食品定义为：一种由转基因修饰的生物体生产的或该物质本身的食品3。我国转基因食品卫生管理办法定义：转基因食品系指利用基因工程技术改变基因组构成的动物、植物和微生物生产的食品或食品添加剂，包括 (1) 转基因动植物、微生物产品；(2) 转基因动植物、微生物直接加工品；(3) 以转基因动植物、微生物或者其直接加工品为原料生产的食品和食品添加剂4。目前，转基因食品的种类主要包括转基因玉米、转基因水稻、转基因大豆、转基因西红柿、转基因土豆、转基因油菜、转基因小麦以及它们作为原料经过加工而得到的各种食品。2 转基因作物带来的益处2.1 解决饥饿问题受多种不良环境因素影响，全球粮食安全争论逐渐成为焦点。世界每年增加近 8000万人口，粮食需求不断增长，同时全球大约 30% 的耕地表层土生产力正在丧失，在印度24% 的家庭现在都有食品缺乏的天数，尼日利亚为27%，秘鲁为14%5。通过发展转基因作物可以缓解粮食危机。基因改造使转基因作物可以在干旱、盐碱和贫瘠等不适环境下生长6。一年生植物转变成多年生植物可以大大缩短食品从土地到餐桌的速度，还能打破季节和气候的限制。全球由于食品腐败而遭浪费的粮食数量惊人7，通过转基因作物可以延长食品货架期，减少不必要的浪费。世界 50% 以上的人口以稻米为主食，水稻是亚洲最主要的粮食作物，也是我国第一大粮食作物，发展转基因水稻，对保障我国的粮食安全有巨大的推动作用。2.2保护环境抗虫、耐除草剂和肥料高效利用等类型的转基因农作物的种植可以显著减少作物生长过程中农药的使用量，提高氮肥的利用效率，从而降低农业生产对环境的影响，减少或消除农药对农作物的污染。这样，既减少污染，还节约能源，同时减少了温室气体的排放。转植酸酶玉米饲喂动物，不仅降低 40% 的磷污染，而且能提高饲料营养利用率 30% 以上8。据ISAAA报告，1996-2008年因种植转基因抗虫作物，杀虫剂活性成分减少了30 多万吨，杀虫剂用量降低了8.4%。2.3 提高营养品质世界上超过50% 的人口由于饮食中缺乏维生素、矿物质等元素导致一系列疾病。例如，南亚地区人民由于缺乏维生素A，每年有25万人失明或死亡。解决微量元素缺乏最好的方法就是使食物多样化。但是许多人由于贫困买不起种类丰富的蔬菜、水果来补充维生素和矿物质，所以科学家们就想到利用主粮来丰富营养9。已有不少关于营养改善型主粮的报道， 例如金大米 (富含维生素A)、多种维生素玉米 (强化胡萝卜素、抗坏血酸、叶酸) 和高赖氨酸小麦10等。2.4 方便生产药物疫苗的生产成本很昂贵，并且许多需要特殊的存储条件，且传统制药方法已跟不上快速的药品需求，利用转基因植物来生产药物的新体系极大地改善了制药成本和生产效率11。转基因作物通过植物体系可以进行大规模药物生产， 例如用水稻生产人血清白蛋白12。3 转基因食品的安全性评价3.1 外源基因的直接毒性任何 DNA 都由4 种碱基组合而成，目前所用的标记基因在 DNA 组成上并无异常。转基因食品中外源基因的含量很少，通过食用转基因食品而摄入体内的外源基因的数量与消化道中持续存在的来源于其他食品中的DNA 数量相比是微不足道的，WHO与FDA认为转基因食品中的外源基因本身不会对人体产生直接毒害作用。3.2 外源基因水平转移的可能性转基因食品中的外源基因被摄入人体是否会存在安全性问题，目前的结论是这种可能性很小。理由为：DNA 从植物细胞中释放出来后，很快被降解成小片段，甚至核苷酸，因此植物DNA 在进入有肠道微生物存在的小肠下段、盲肠和结肠前已被降解13；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。 目前尚未发现消化系统中有植物 DNA 转移至肠道微生物的现象。同时，上皮细胞又因其半衰期很短而不断被取代，不可能被保存下来。因此被摄入人体内的转基因食品中的标记基因水平转移并表达的可能性极小。3.3 外源基因编码蛋白的直接毒性毒性的评价对于用任何一种原料及方式生产出来的食品第一次食用前都是必需的，包括天然食品。对外源基因编码蛋白的直接毒性进行评判主要根据以下方面进行：根据外源基因编码蛋白的化学组成判断其毒性；采用动物试验或模拟试验的方法评判外源基因编码蛋白的毒性。目前通过严格审查后被批准的外源基因编码蛋白对人类均无直接毒性。3.4 外源基因编码蛋白的致敏性植物成分中含有上万种不同蛋白质，虽然其中仅有极少数蛋白质具有过敏性，但仍然不排除出现新的过敏性食品的可能。因此在对转基因食品进行安全性评价时， 过敏诱发性是相当重要的因素。转基因食品中所引入的蛋白质，有可能引起食品过敏，特别是儿童和具有过敏体质的成人，这是最重要的问题。从免疫学角度分析，已知致敏蛋白质的氨基酸序列与转入的蛋白质有明显的同源性。转入的蛋白质属某类蛋白的成员，而该类蛋白质家族中的有些成员是致敏蛋白质。若转基因食品中含有对一部分人群有过敏性反应的蛋白，则需加标签方便购买者选择14。3.5 外源基因的多效性目前转基因技术的手段还是不完善的，无法准确控制外源基因在宿主染色体中的插入位点，不可能达到定向插入的程度。外源基因的插入会对宿主体内某些基因的表达产生影响，可能会造成多效性。最常见的有两种情况：外源基因的插入引起宿主体内某一基因失活；外源基因的插入使原来沉默的基因激活。这也是目前转基因植物仍需进行安全性研讨的主要原因之一。4 转基因食品的检测方法目前转基因食品的检测方法主要有两类15，一类是针对转基因食品中重组DNA 的表达产物蛋白质，另一类是直接针对转基因食品中的重组DNA。目前对于重组基因的检测主要是通过对转入的外源基因进行PCR扩增，然后进行紫外或荧光检测。4.1 针对转基因食品中重组DNA的表达产物蛋白质4.1.1蛋白质印迹法 （Western- blot）蛋白质印迹法将电泳的较高的分离能力、抗体的特异性和显色酶反应的灵敏性结合起来，是检测复杂混合物中特异蛋白质的最有力的工具之一，普遍用于分离、检测特异的目的蛋白质。它可确定一个样品中是否含有低于或超过预定限值水平的目的蛋白质，特别用于不可溶蛋白质的分析。Duijn G.等人16用蛋白质印迹法检测RoundupReady大豆中的CP4合成酶，检测限在0.5%1%。经验证这种方法可以应用于转基因RoundupReady大豆原材料和大豆蛋白质产品的检测。4.1.2 酶联免疫吸附法（Enzyme-linked immunosorbent assay，ELISA）ELISA检测是将抗原与抗体反应的特异性与酶对底物的高效催化作用结合起来，根据酶作用于底物后的显色反应，当抗原与抗体结合时，借助于比色或荧光反应鉴定转基因成分，酶与底物反应的颜色与样品中抗原的含量呈正比。Rogan等17人用ELISA法检测出传统大豆加工产品混有2% Roundup Ready大豆中的CP4 EPSPS蛋白质。这种蛋白质检测方法具有商业可利用性，并具有高度选择性和灵敏性。免疫测定的主要缺点之一是复杂基质对它的准确性和精确度有干扰，如加工的蔬菜和食品。特别需要指出的是，在加工过程中蛋白质会发生降解，因此这种技术只适合未加工的原材料的检测。而且如果导入的 DN A的蛋白质没有表达，也不能应用这种技术。DNA比起蛋白质具有更多的热稳定性，能够在食物加工过程中存留。4.1.3“侧流”型免疫测定（Lateral Flow）“侧流”型免疫测定是在最近发展起来的，以前主要用于医学领域。该方法原理与 ELISA 相似，但该法是在一种膜支持物上，标识的抗原-抗体复合物侧向迁移，直至遇到在一种固定表面上的抗体。所用的设备中一般包括了所需的试剂，因此整个操作相对简单一些。与 DNA的测定相比，特性蛋白分析的一个重要特点是样品处理简单。目标蛋白一般是水溶的且抗体具有高度专一性，这就使样品仅需粗提便能达到测试的要求。因此这种测定具有如下优点：分析迅速，可用于野外操作，且易于避免由于样品的制备不适当而产生的错误结果18。4.2 针对转基因食品中的重组DNA4.2.1聚合酶链式反应法（Polymerase chain reaction，PCR）该法是模拟体内 DNA 复制方式在体外选择性扩增 DNA 某一个特殊区段的技术，需要 DNA模板、引物、原料（dNTP）、酶（DNA 聚合酶）等材料，通过变性退火一延伸 3个反应的循环，只需极微量的DNA 模板即可扩增出大量的目的基因片段，具有快速、简便、灵敏等特点。这是目前比较常用的两种检测转基因食品方法之一。4.2.2多重PCR（Multiplex PCR）多重PCR技术可以在同一反应试管中同时针对多个靶位点进行PCR检测。目前，不仅有关于多重PCR同时成功检测转基因食品中多种基因元件的报道，而且也有文献报道多重PCR 与实时荧光定量PCR相结合可对多种基因元件同时进行检测。如 Carcia- Canas等19应用多重 PCR 法同时成功检测了5种转基因玉米。多重 PCR 法较常规 PCR技术更为简便、快速和准确，有很好的应用前景。4.2.3实时荧光定量PCR（Real time Fluorescence Quantitative，PCR）实时荧光定量PCR技术是指在PCR反应体系中加入荧光基因，利用荧光信号积累实时监测整个PCR进程，最后通过标准曲线对未知模板进行定量的方法。陈颖等20, 21利用该方法对转基因玉米和大豆进行检测，灵敏度小于0.01%，是国际上设定的转基因最低限量的100倍。在实时定量PCR方法检测Roundup Ready 大豆加工食品的实验中22，179个含大豆的不同的加工食品如婴儿食品、减肥食品中有30个样品检出转基因组分，其中8个转基因组分的含量超过了1%。实时定量PCR特异测定转基因的检测限 (LOQ)，在实验上达到了30-50 个目的分子，接近理论预期值。实时定量PCR方法的主要缺点是荧光标记探针会在一些食物基质中水解。另外，操作的仪器较贵。5结语随着对转基因生物食用安全性研究的深度和广度的不断拓展，科学界对农业转基因生物的食用安全问题有了更加全面和理性的认识。为防范农业转基因生物对人类健康的危害或者潜在风险，各相关国际组织和各国政府专门制定了农业转基因生物及产品食用安全的管理法规。但迄今仍然缺乏较为统一、规范的标准体系，来规定农业转基因生物的食用安全性要求与评价的标准。每个国家以及不同的评价方案都有不同的标准，还在沿用每评价一个个案独立制定一个评价方案的方法。转基因食品的食用安全评价是转基因产品开发中的重要环节，因为这关系到人类的未来。转基因食品分析检测技术主要针对的是原料作物的转基因成分，监管者或消费者需要知道外源基因插入的全部信息和外源基因及其表达产物对人体健康和环境的影响，这就对转基因食品的分析检测技术提出了更高的要求23。从获得转基因检测的对象到转基因食品定性定量检测就完成了一整套转基因食品评价的科学依据，从这点来说分析和检测技术是相通的，而且两者相互渗透，它们都为标识制度服务并佐证标识制度。随着各种高新技术的发展，转基因分析检测也逐渐向高通量，高准确度和高灵敏性方向发展。在对待其安全性问题上，应根据国际发展趋势和国家综合实力等多方面因素，制定适合我国国情的转基因食品产业发展和安全管理办法，加强食品安全的科学技术研究，用科学的安全评价手段有效的保障转基因作物的质量，更加有力推进我国乃至全球转基因技术的健康发展。参考文献：1 王锐. 国际组织和世界各国对转基因食品的管理 J. 卫生研究, 2007, 36(2):245-248.2 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