食品生物技术与食品安全检测

1、食品生物技术与食品安全检测 食品生物技术与食品安全检测 J民以食为天，食以安为先。民以食为天，食以安为先。 J影响食品安全的因素：影响食品安全的因素： 流行性疾病、病原微生物、病毒等所导致的动流行性疾病、病原微生物、病毒等所导致的动 植物食品原料污染；植物食品原料污染； 不法分子违规使用食品添加剂、甚至化工原料不法分子违规使用食品添加剂、甚至化工原料 加工食品；加工食品； 随着科学技术的发展，新的食品和食品原料不随着科学技术的发展，新的食品和食品原料不 断出现：如转基因食品。断出现：如转基因食品。 食品生物技术与食品安全检测 新形势下对食品安全检测的要求新形势下对食品安全检测的要求 发展快速检

2、测技术，提高检测效率；发展快速检测技术，提高检测效率； 针对出现的新型食品和食品添加剂，开发新型针对出现的新型食品和食品添加剂，开发新型 检测技术；检测技术； 提高检测灵敏度等。提高检测灵敏度等。 食品生物技术与食品安全检测 第二节第二节 食源性微生物的毒害与检测食源性微生物的毒害与检测 一、肠出血性大肠埃希菌：一、肠出血性大肠埃希菌：EHEC O157:H7 二、金黄色葡萄球菌及其肠毒素二、金黄色葡萄球菌及其肠毒素 三、肉毒梭菌和肉毒毒素三、肉毒梭菌和肉毒毒素 四、幽门螺杆菌四、幽门螺杆菌 食品生物技术与食品安全检测 食品生物技术与食品安全检测 五、食源性微生物检测方法五、食源性微生物检测方

3、法 （一）自动微生物检测系统（AMS） 工作原理： 以每种细菌的微量生化反应为基础， 检测卡上含有多种生化反应孔。将符合一定浊度要 求的菌悬液经充填机将菌悬液注入试卡内，封口后 放入读数器/ 恒温培养箱，根据试卡各生化反应孔 中的生长变化情况， 由读数器按光学扫描原理， 定时测定各生化介质中指示剂的显色( 或烛度反应) ， 然后把读出信息输入电脑储存并进行分析，再和预 定的值进行比较 ，判定反应结果，最后的鉴定报告 将在显示器上自动显示 , 并由打印机自动打印。 食品生物技术与食品安全检测 （二）微生物快速检测试剂盒（二）微生物快速检测试剂盒 以VIT-沙门氏菌快速检测试剂盒为例： 食品生物技

4、术与食品安全检测 （三）免疫学方法检测（三）免疫学方法检测 原理：抗原与相应抗体之间可发生的特 异性结合反应。不同的微生物有其特异 的抗原, 并能激发机体产生相应的特异性 抗体。在免疫检测中, 可利用单克隆抗体 检测微生物的特异抗原, 也可利用微生 物抗原检测体内产生的特异抗体, 两种 方法均能判断机体的感染状况。 食品生物技术与食品安全检测 （四）分子生物学方法（四）分子生物学方法 利用PCR技术扩增待测菌的DNA片段， 通过DNA检测来检测病原菌。 特别适合于人工无法培养的病原菌。 食品生物技术与食品安全检测 第三节第三节 食品中的农药残留及其检测食品中的农药残留及其检测 一、食品中农药残

5、留状况 六六六 滴滴涕 甲胺磷 有机氯类等 食品生物技术与食品安全检测 二、食品中农药残留检测方法二、食品中农药残留检测方法 （一）样品的前处理 固相萃取、固相微萃取、免疫亲和色谱技术 （二）几种仪器分析方法 毛细管气象色谱（CGC）、LC-MS、超 临界流体色谱（SFC）、毛细管电泳 （CE） 食品生物技术与食品安全检测 毛细管气象色谱示意图毛细管气象色谱示意图 食品生物技术与食品安全检测 毛细管电泳示意图毛细管电泳示意图 食品生物技术与食品安全检测 （三）免疫学方法（三）免疫学方法 酶联免疫分析法检测基本步骤： 1.受检标本 (测定其中的抗体或抗原) 与固相载体表 面的抗原或抗体起反应，并

6、与载体结合； 2.用洗涤的方法使固相载体上形成的抗原抗体复合物 与液体中的其他物质分开； 3.再加入酶标记的抗原或抗体 , 也通过反应而结合在 固相载体上。 此时固相上的酶量与标本中受检物质的量呈一定的比 例。加入酶反应的底物后 , 底物被酶催化成为有色产 物 , 产物的量与标本中受检物质的量直接相关 , 故可 根据呈色的深浅进行定性或定量分析。 食品生物技术与食品安全检测 （四）免疫学方法与现代理化检测手段 结合的几种新技术 免疫传感器 免疫流注分析技术 蛋白质芯片 食品生物技术与食品安全检测 农药残留速测仪及卡片农药残留速测仪及卡片 食品生物技术与食品安全检测 第四节第四节 转基因食品安全

7、性评价转基因食品安全性评价 一、转基因食品的安全性问题一、转基因食品的安全性问题 （一）直接危害（一）直接危害 （1）转基因寄宿、受体或带菌生物感染人类、动物）转基因寄宿、受体或带菌生物感染人类、动物 及植物：破坏机体免疫系统，诱发机体严重、导致及植物：破坏机体免疫系统，诱发机体严重、导致 生殖能力下降等。生殖能力下降等。 （2）转基因生物、组分或代谢物产生毒性或引起过）转基因生物、组分或代谢物产生毒性或引起过 敏反应。敏反应。 （3）转基因生物、组分或代谢物污染环境、食物及）转基因生物、组分或代谢物污染环境、食物及 水源。水源。 食品生物技术与食品安全检测 （二）间接危害（二）间接危害 （1

8、）产生具有传染性或抗药性的微生物）产生具有传染性或抗药性的微生物 （2）将有害的基因（如致癌基因）传给）将有害的基因（如致癌基因）传给 人类人类 （3）转基因植物中有关基因转移到杂草）转基因植物中有关基因转移到杂草 类相关植物中，产生类相关植物中，产生“超级杂草超级杂草”。 食品生物技术与食品安全检测 二、转基因食品的安全性评价二、转基因食品的安全性评价 （一）安全性评价必要性（一）安全性评价必要性 （二）安全性评价原则（二）安全性评价原则 Substantial equivalence 实质等同性原则实质等同性原则 即生物技术产生的食品及食品成分，如果与传即生物技术产生的食品及食品成分，如果

9、与传 统食品在表型性质、分子特征、关键营养成分、统食品在表型性质、分子特征、关键营养成分、 抗营养因子、有毒物质及过敏原实质等内容上抗营养因子、有毒物质及过敏原实质等内容上 相等同，则可以认为该食品是安全的。相等同，则可以认为该食品是安全的。 食品生物技术与食品安全检测 实质等同性原则实质等同性原则 强调了转基因食品安全性的目的，不是要了解强调了转基因食品安全性的目的，不是要了解 该食品的该食品的绝对绝对安全性，而是评价它与非转基因安全性，而是评价它与非转基因 的同类食品比较的的同类食品比较的相对相对安全性。安全性。 在评价时注重在评价时注重“个案分析个案分析”，即对转基因食品，即对转基因食品

10、 的安全性不一概而论、而是采用的安全性不一概而论、而是采用“实质等同实质等同” 一对一地进行个案分析它们的安全性至少不低一对一地进行个案分析它们的安全性至少不低 于相应的参照食品或不会增加来自食品的风险。于相应的参照食品或不会增加来自食品的风险。 食品生物技术与食品安全检测 安全性评价的五项规则：安全性评价的五项规则： (1)如果两者本质是相同的，用传统的安全性如果两者本质是相同的，用传统的安全性 评价程序对转基因食品评价。评价程序对转基因食品评价。 (2)如果在一定范围内有差别，用集中于对产如果在一定范围内有差别，用集中于对产 生差别的因子进行评价。生差别的因子进行评价。 食品生物技术与食品

11、安全检测 (3)如果氨基酸序列与已知蛋白毒素的氨基酸如果氨基酸序列与已知蛋白毒素的氨基酸 序列是同系物，则要进行毒理学实验。序列是同系物，则要进行毒理学实验。 (4)如有蛋白质产生了抗营养作用，或营养成如有蛋白质产生了抗营养作用，或营养成 分发生改变，则要进行营养学评价。分发生改变，则要进行营养学评价。 (5)如果两者完全不同或没有可比的传统食品如果两者完全不同或没有可比的传统食品 ， 则要特别设计动物模型试验证明其无毒后，则要特别设计动物模型试验证明其无毒后， 还须进行人体营养学试验。还须进行人体营养学试验。 食品生物技术与食品安全检测 （三）安全性评价的主要内容（三）安全性评价的主要内容

12、1.过敏性 2.毒性反应 3.水平基因转移 4.与生物技术改良的有关食品变化产生 的任何非预期影响 食品生物技术与食品安全检测 第五节第五节 转基因食品的检测方法转基因食品的检测方法 一、除草剂活性的生物分析法一、除草剂活性的生物分析法 完整的种子或谷粒完整的种子或谷粒 适宜条件下培育，同时加入除草剂。适宜条件下培育，同时加入除草剂。 观察是否发芽，并观察是否发芽，并 与对照相比对。与对照相比对。 发芽者为抗除草发芽者为抗除草 剂的种子或谷粒剂的种子或谷粒 不发芽者为传统种不发芽者为传统种 子或谷粒子或谷粒 食品生物技术与食品安全检测 二、免疫学分析法二、免疫学分析法 （一）蛋白质印迹法（We

13、sten 杂交 ） （二）酶联免疫吸附法（ELISA） （三）试纸条法（Lateral flowstrip） （四）快速检测试剂盒法 食品生物技术与食品安全检测 Western bloting 示意图示意图 食品生物技术与食品安全检测 酶联免疫吸附试验 （Enzyme-Linked Immunoabsorbent Assay, ELISA ） 概念：利用标记技术将酶标记到抗体（抗原）上，使概念：利用标记技术将酶标记到抗体（抗原）上，使 待检物中相应的抗原（抗体）与酶标记抗体（抗原）待检物中相应的抗原（抗体）与酶标记抗体（抗原） 发生特异性反应。在遇到相应的酶底物时，酶能高效、发生特异性反应。在

14、遇到相应的酶底物时，酶能高效、 专一催化、分解底物，生成有颜色的产物。根据颜色专一催化、分解底物，生成有颜色的产物。根据颜色 的深、浅、可以判断待检物中有无特异的抗原（抗体）的深、浅、可以判断待检物中有无特异的抗原（抗体） 以及量的大小。以及量的大小。 特点：该方法可对待检样品进行定性和定量分析；同特点：该方法可对待检样品进行定性和定量分析；同 时具有微量、特异、高效、经济、简便等优点，因此时具有微量、特异、高效、经济、简便等优点，因此 是一种广泛应用于生物和医学领域的微量测定技术。是一种广泛应用于生物和医学领域的微量测定技术。 食品生物技术与食品安全检测 食品生物技术与食品安全检测 三、三、

15、DNA检测法检测法 （一）PCR技术 待测原料待测原料DNA抽提抽提 （CTAB法或法或Wizard法）法） PCR扩增扩增 产物的测定产物的测定 （直接测序法、（直接测序法、DNA探针法等）探针法等） 食品生物技术与食品安全检测 1. 定性PCR技术 通过PCR技术扩增转基因食品中特殊的 DNA序列（启动子CaMV35s、终止子 NOV等），然后对扩增产物进行定性测 定。 特点：具有高度的特异性和敏感度。但 容易出现假阴性。 食品生物技术与食品安全检测 2. 定量PCR技术 （1）半定量PCR （2）定量竞争性PCR （3）实时荧光定量PCR 食品生物技术与食品安全检测 （二）PCR-ELI

16、SA （三）巢式定性PCR （四）复合扩增PCR （五）电化学发光PCR 食品生物技术与食品安全检测 近年来，转基因食品的研发进展十分迅速，生产 规模不断扩大，生产品种日趋增多，转基因食品 在解决食品短缺、保障食物安全、促进人类健康、 保护生态环境等方面无疑将产生越来越大的影响。 虽然全球范围内对转基因食品安全性的争论仍持 久不休，有些国际组织及国家对转基因食品仍持 观望、怀疑乃至否定态度，但从发展的总体趋势 来看，越来越多的国家对转基因食品的发展采取 了积极扶持的态度，越来越多的消费者已逐步接 受转基因食品。 食品生物技术与食品安全检测 因此，如何正确地对待转基因食品不仅 是一个科学问题，而

17、且也是一个社会问 题。 食品生物技术与食品安全检测 内容 一、转基因生物食品的基本特点一、转基因生物食品的基本特点 二、生物技术食品安全性评价的基本内容二、生物技术食品安全性评价的基本内容 三、转基因食品的检测技术三、转基因食品的检测技术 四、生物技术食品安全管理及相关法规四、生物技术食品安全管理及相关法规 食品生物技术与食品安全检测 转基因食品研究和发展概述转基因食品研究和发展概述 通过植物育种、食品加工和保存等 方法，可以有效改变用于食品生产的生 物遗传和生理特性，培育的作物新品种 在许多方面与其祖辈有了明显的差别， 从而可以为人类提供安全而富有营养的 食品。通过对植物、动物、食用细菌和

18、真菌的选育，或者通过引入具有特定性 状的目的基因，改变生物的性状已变得 越来越容易。 食品生物技术与食品安全检测 一、转基因生物食品的概况一、转基因生物食品的概况 转基因食品是指用转基因生物制造、生产的 食品、食品原料及食品添加物等，简称GMF (genetically modified food)。 转基因食品不仅为解决人类的食物短缺提供 了有效的办法，还可以增加食品的种类、改 进食品的营养成分、延长货架期、增加作物 的抗虫害能力、耐严寒、抗高温、耐盐碱、 抗倒伏、抗除草剂的能力等等，具有潜在的 巨大的经济效益和社会效益。 食品生物技术与食品安全检测 转基因食品的分类转基因食品的分类 根据基

19、因来源分类：根据基因来源分类： 植物源性转基因食品 即利用转基因技术生产的植物性食品，主 要有小麦、玉米、大豆、蔬菜、水稻、马铃薯、番茄及其加工制 品等。 动物源性转基因食品 主要产品有肉、蛋、乳、鱼即其他水产品 和蜂产品 。 微生物源性转基因食品 用转基因技术改造微生物，以生产食用 酶及生物制剂，提高酶的产量和活力，产品主要有转基因酵母、 食品发酵用酶等。 根据功能分类：根据功能分类： 增产与抗逆型 高营养型 控熟型 保健型 新品种型 食品生物技术与食品安全检测 转基因食品的主要优势转基因食品的主要优势 改进水果和蔬菜的货架期和感官质量 提高食品营养价值 提高蛋白质质量 增加碳水化合物含量

20、提高动物性食品的数量和质量 提高作物产量 研制可食疫苗及药物 保护环境 治疗人类疾病 生产工业原料 食品生物技术与食品安全检测 大规模应用转基因生物的历史中，迄今还未出 现因转基因生物引起的危害事件。 目前还没有充分的科学依据足以证明转基因食 品安全性毫无问题。 人们对目前转基因食品的担忧基本上可以归为 以下三类：转基因食品里加入的新基因在无 意中对消费者造成健康威胁；转基因作物中 的新基因给食物链其他环节造成无意的不良后 果；人为强化转基因作物的生存竞争性，对 自然界生物多样性的影响。 食品生物技术与食品安全检测 二、生物技术食品安全性评价二、生物技术食品安全性评价 的基本内容的基本内容 2

21、.1 2.1 生物技术食品安全性问题的由来生物技术食品安全性问题的由来 2.2 2.2 转基因食品的安全性转基因食品的安全性 2.3 2.3 转基因食品的安全评估转基因食品的安全评估 食品生物技术与食品安全检测 2.1 2.1 生物技术食品安全性问题的生物技术食品安全性问题的 由来由来 1973年美国的Gordon会议：建立成为专门的委员会来 管理重组DNA的研究，并制定指导性法规。 1975年美国的Asilomar会议：首次正式提出转基因生 物安全性问题。 1990年第一届联合国粮农组织(FAO)/世界卫生组织 (WHO)专家咨询会议：在安全性评价方面迈出了第一步 1993年经合组织召开转基

22、因食品安全会议，提出了 现代生物技术食品安全性评价：概念与原则的报 告，报告中的“实质等同性原则”得到了世界各国的 认同。 2000年1月28日通过生物安全议定书 食品生物技术与食品安全检测 2.2 2.2 转基因食品的安全性转基因食品的安全性 转基因食品给人类带来了巨大的社会和经济效 益，然而转基因技术与任何一项新技术一样， 在实际应用中有利有弊，其中以转基因食品的 安全性问题尤为突出，目前。人们所关注的转 基因技术和转基因食品安全问题主要涉及两个 方面： 一、转基因生物的安全性； 二、转基因食品对人类健康的安全性。 食品生物技术与食品安全检测 转基因生物的安全性转基因生物的安全性 “安全性

23、”一般指某一事件在一定的条 件下所造成的危害程度和公众对风险的 接受程度。正确评价转基因生物及其产 品的安全性，首先应权衡利弊，研究它 们对人类和环境的利与害，如果有害， 则应清楚发生危害的可能性有多大，危 害的程度是否在可接受水平之内。 食品生物技术与食品安全检测 转基因食品的安全性转基因食品的安全性 转基因食品与相应的传统食品相比，至 少存在两个不同点。其一，转基因食品 中含有导入的外源基因；其二，由于转 基因技术是一种新的生物工程技术，转 基因食品自身或其因转基因技术的不完 善，确实可能对人类健康造成威胁。 食品生物技术与食品安全检测 潜在毒性 潜在过敏性 抗生素抗性 食品营养成分的改变

24、 其他潜在危害 食品生物技术与食品安全检测 一、潜在毒性 转基因食品中导入的外源基因本身或外源基因 所表达的蛋白若具有毒性，则可引起人体急性 或慢性中毒；导入的外源基因可能导致原有基 因中的其他基因突变或促成一些有害基因的表 达，可能会近期人体致癌、致畸等反应。一些 植物的天然毒素基因，如豆类中的蛋白抑制剂、 木薯中的氰苷、香蕉中的胺类物质会通过转基 因表达而使其毒素水平增加，从而对消费者造 成危害。 食品生物技术与食品安全检测 现在，很多人认为转入Bt基因的作物也 有毒性。但已有实验证明， Bt毒蛋白对 人畜是安全的，并且一种转Bt基因马铃 薯与其对应的非转基因品种间具有实质 等同性。 食品

25、生物技术与食品安全检测 二、 潜在过敏性 转基因技术会不可逆的增加天然植物毒 素。在转基因操作中可能将供体过敏原 的特性转移到受体动植物体内。另外， 许多转基因植物以微生物未基因供体， 这些供体是否具有过敏性尚不清楚；而 且转基因食品中含有的一些过敏原（如 花生、小麦、鸡蛋、牛奶、豆类等所含 的蛋白质），均会激发一些易感消费者 出现过敏反应。 食品生物技术与食品安全检测 三、抗生素抗性 转基因技术中常用抗生素抗性基因作为 标记基因，致使抗生素抗药性引入到常 见的作物中，可能会对环境和食用了这 种作物产品的动物和人产生意想不到的 作用。 食品生物技术与食品安全检测 四、食品营养成分的改变 外源基

26、因可能以难以预料的方式改变食 物的营养价值和不同营养素的含量，因 此可能引起抗营养因子的改变，这将会 导致转基因食品与传统食品的相应部分 有所区别，使营养结构失衡，造成体内 营养素平衡紊乱。 食品生物技术与食品安全检测 五、其他潜在危害 转基因食品的外源基因通过食物链其他 环节可能会造成不良后果。此外，由于 微生物之间可能通过传导、转化、接合 进行基因转移，转基因作物及转基因食 品中的“有害”基因是否会逃逸到人或 动物体内、环境中。增加抗药性，仍有 待深入研究。 食品生物技术与食品安全检测 安全性评价的目的安全性评价的目的 提供科学决策的依据 保障人类健康和环境安全 回答公众疑问 促进国际贸易

27、，维护国家权益 促进生物技术可持续发展 食品生物技术与食品安全检测 2.32.3转基因食品的安全评估转基因食品的安全评估 安全分析的内容：安全分析的内容： 基因供体：来源、分类、学名、与其他物种的关系； 作为食品食用的历史，有无有毒史、过敏性、传染性 （微生物）、是否存在抗营养因子和生理活性物质， 该供体的关键营养成分等。 基因修饰及插入DNA：介导物或基因构成；DNA成分描 述，包括来源、转移方法；助催化剂活性。 受体：与供体相比的表型特征；引入基因表现水平和 稳定性；新基因拷贝量；引入基因移动的可能性；引 入基因的功能；插入片段的特征。 食品生物技术与食品安全检测 转基因食品安全性评价原则

28、转基因食品安全性评价原则 实质等同原则 FAO/WHO专家联合评议会原则 IFBC的原则 UNEP技术准则 国际生命科学会的等同与相似原则 国际食品法典委员会评估标准 食品生物技术与食品安全检测 实质等同性实质等同性 1993年经济合作与发展组织（OECD）发表了现代生物技 术生产的食品安全性评价概念与原则（Safety Evaluation of Foods Derived by Modern Biotechnology-Concepts and Principles）的报告， 提出“实质等同”是评价食品安全最有效的途径。 概念：如果某种新食品或食品成分与已经存在的 某一食品或成分在实质上相

29、同，那么在安全性方 面，前者可以与后者等同处理（即新食品与传统 食品同样安全）。 食品生物技术与食品安全检测 根据实质等同性概念可将基因工程食品归为以 下三类： 与现有食品及食品成分具有完全实质等同 性 与现有食品及成分具有实质等同性，但存 在某些特定差异 与现有食品及成分无实质等同性的食品 食品生物技术与食品安全检测 等同性原则在转基因食品安全性等同性原则在转基因食品安全性 评价中的应用评价中的应用 转基因作物 非转基因作物 对分子特性、基因型、表型和成分进行分析 比较转基因与非转基因作物之间的异同 （等同性分析） 插入的基因 表达的基因 代谢产物 全食品 表达的基因 降解分析 毒性分析 毒

30、性分析 毒性分析 致敏性分析 食品生物技术与食品安全检测 2.3 2.3 转基因食品安全性评价的转基因食品安全性评价的 几个主要问题几个主要问题 农业转基因生物及其产品的食用安全性问题概括 起来主要有以下几点： 过敏原 毒性物质 抗生素抗性标记基因 重组微生物的基因转移和致病性分析 转基因动物食品 功能性食品及食品添加剂 食品生物技术与食品安全检测 2.3.1 2.3.1 过敏原过敏原 食物过敏是免疫系统对外来物质（过敏原）的 过分反应，是免疫系统与周围环境不协调的结 果。 通常，食物过敏原具有如下共同的特点：过敏 原为具有酸性等电点的蛋白质或糖蛋白，相对 分子量在10000-80000；通常

31、能耐受食品加工、 加热和烹调操作；可以抵抗肠道消化酶的作用。 食品生物技术与食品安全检测 一般在下列情况下转基因食品可能产生过敏性： 所转基因编码已知的过敏蛋白；（如表达巴西坚 果2S清蛋白的大豆有过敏性，这是迄今已知转基因植物 未被批准商业化的唯一例子） 基因含过敏蛋白 转入蛋白与已知过敏原的氨基酸序列在免疫学 上有明显的同源性 转入蛋白属某类蛋白的成员，而这类蛋白家族 的某些成员是过敏原。 食品生物技术与食品安全检测 2.3.2 2.3.2 毒性物质毒性物质 许多食品生物本身就能产生大量的毒性物质和 抗营养因子，如蛋白酶抑制剂、溶血剂等以抵 抗病原菌和害虫的入侵。 评价的原则应该是：转基因

32、食品不应含比其他 同种可食物更高的毒素含量。目前可考虑使用 的毒性物质的检测方法包括mRNA分析、基因毒 性和细胞毒性分析。可采用动物饲喂试验或其 他毒性测试。 食品生物技术与食品安全检测 2.3.32.3.3抗生素抗性标记基因抗生素抗性标记基因 对转基因食品来说，抗生素标记基因是否会在 肠道水平转移到微生物，从而影响抗生素的治 疗效果，是考虑其安全性的一个极为重要的方 面。在评价其安全性时应考虑下列因素： 1表达产物（大多数是酶）的功效和特异性 2表达蛋白的消化能力 3表达蛋白的表达量 4胃肠道任何必需协作因子的可利用性 5人类或动物的抗生素试验 食品生物技术与食品安全检测 2.3.42.3

33、.4重组微生物的基因转移重组微生物的基因转移 和致病性分析和致病性分析 如果转入基因能够加强受体微生物的生，则必 须对该基因进行安全性评价，此外还应考虑重 组微生物的致病性。用作食品或食品加工过程 中所用的微生物必须是已知的或经过严格动物 试验，证明其实无致病性的。同时还应该考虑 这些重组微生物的生物学特性，如在肠道中得 存活、生长和定殖，通过转化、传导或接合等 交换质粒的能力。 食品生物技术与食品安全检测 2.3.52.3.5 转基因动物食品转基因动物食品 哺乳动物本身的生长、发育和繁殖是安性 评价的重要内容，因为引入的遗传物质产生的 不良后果一般都会反映在生长发育和繁殖上。 一般来说，来自

34、健康动物和禽类新品种的食品 同它们的原品种一样安全。但是，对转基因动 物在饲养过程中所采用的药物、饲料添加剂等 地安全应作认真评价。 食品生物技术与食品安全检测 2.3.62.3.6功能性食品及食品添加功能性食品及食品添加 剂剂 用转基因生物来生产功能性食品或食品添 加剂具有广阔的应用前景。有些食品除某些差 异外，与现有食品具有实质等同性。一些与传 统食品完全等同，而一些则与传统食品完全不 同。 食品生物技术与食品安全检测 三、转基因食品的检测技术三、转基因食品的检测技术 转基因食品检测工作中所涉及的检测目标包括 三种类型：DNA、RNA和蛋白质。对于蛋白质的 检测主要用血清学方法，对于DNA

35、和RNA的检测 主要采用PCR及核酸杂交的方法。 食品生物技术与食品安全检测 血清学检测方法血清学检测方法 基本原理是利用抗原抗体的特异反应来实现的。血清 学反应具有高度的专一性。在检测中，是利用制备的 抗体检测相应的抗原。 在实际工作中应用最多的有酶联免疫法(ELISA)，此法 则通过酶反应将抗原抗体反应信号放大，从而提高了 检测灵敏度而且还能通过产生有颜色的底物用仪器 或肉眼识别；另一种叫做试纸条法，此法主要将特异 的抗体交联到试纸条上和有颜色的物质上，当纸上抗 体和特异抗原结合后，再和带有颜色的特异抗体进行 反应时，就有颜色反应，并且固在试纸条上，如果没 有抗原，则没有颜色。 食品生物技

36、术与食品安全检测 四、生物技术食品安全管理及四、生物技术食品安全管理及 相关法规相关法规 4.1 4.1 生物技术食品安全管理的内容生物技术食品安全管理的内容 4.2 4.2 国外生物技术食品安全管理及相关国外生物技术食品安全管理及相关 法规法规 食品生物技术与食品安全检测 4.1 4.1 生物技术食品安全管理的生物技术食品安全管理的 内容内容 生物技术安全管理的法规体系建设主要包括： 建立健全生物安全管理体制的法规体系，明确 规定将生物技术的实验研究、中间试验、环境 释放、商品化生产、销售、使用等方面的管理 体制纳入法制轨道。 建立健全生物技术的安全性评价、检测、监测 的技术体系，制定能够准

37、确评价的科学技术手 段。 食品生物技术与食品安全检测 建立、完善和促进生物技术健康发展的政策体系和管 理机制，保证在确保国家安全的同时，大力发展生物 技术，进一步发挥生物技术创新在促进经济发展，改 善人类生活水平和保护生态环境等方面的积极作用。 建立生物技术产品进出口管理机制，管理国内外基因 工程产品的越境转移，有效地防止国外生物技术产品 越境转移给国内人体健康和生态环境带来的危害。 提高生物技术产品的国家管理能力，建立生物安全管 理机制和机构设置，加强生物安全的监测设施建设， 构建生物安全管理信息系统，增强生物安全的监督实 力，培训生物安全科学技术的人力资源。 食品生物技术与食品安全检测 4

38、.2 4.2 国外生物技术食品安全管国外生物技术食品安全管 理及相关法规理及相关法规 美国转基因食品的管理：由美国农业部（USDA）、环境保护局（EPA）、 食品与药品管理局（FDA）等几个部门协调管理。各部门的管理范围由 GMO产品最终用途而定。 表1 部门的管辖范围及相应的法规 部门管理范围法规 农业部植物有害生物、植物、牲畜联邦植物有害生物法 GMO及其产品的申请内容与过 程的简化 GMO及其产品：受控生物体的 报告程序及解除控制的申请 环保局微生物、植物农药，农药的新 用途，新微生物 联邦食品、药品与化妆品法 联邦杀虫剂、杀真菌剂、杀啮 齿动物药物法 毒物控制法 微生物杀虫剂：试验许可

39、与报 告 食品与药品管理局食品、饲料、食品添加剂、兽 药、医药及医疗设备 联邦食品、药品与化妆品法 政策声明：从新植物品种而来 的食品 食品生物技术与食品安全检测 新性状或生物体管理部门管理的范围 抗除草剂的粮食作物农业部 环保局 食品与药品管理局 种植安全 相应除草剂的新用途 食用安全 粮食作物含油量的改变农业部 食品与药品管理局 种植安全 食用安全 降解污染物的改性土壤微生物环保局对环境是否安全 表2 举例说明GMO及其产品的管理部门 n FDA是管理绝大多数食品的法定权力机构。USDA负责肉、禽、蛋类产 品对消费者的安全与健康影响的管理，EPA管理食品植物杀虫剂的使 用和安全。一个产品可

40、能涉及多个部门的管理。 食品生物技术与食品安全检测 1992年，食品与药品管理局发布了对利用遗传 修饰食品的安全和管理政策，解释了利用生物 技术获得的植物新品种所生产的食品是如何依 法管理的。 1998年，食品与药品管理局所属的食品安全与 应用营养中心发布了转基因植物应用抗生素标 记基因的工业指南，指出对抗生素抗性基因的 安全评估首先是其编码酶或蛋白质的安全性， 即是否有潜在毒性或致敏性，以及因存在于食 品中是否影响到相应抗生素的使用疗效。 食品生物技术与食品安全检测 4.2.2 4.2.2 国内生物技术食品安全国内生物技术食品安全 管理及相关法规管理及相关法规 1990年颁布的新资源食品卫生

41、管理办法中将转基因 食品也归入新资源食品的管理范畴。 我国对基因工程管理的部分内容也适用于对生物技术食 品的管理。1993年颁布的基因工程安全管理办法、 1996年农业部颁布的农业生物基因工程安全管理实施 办法。 我国从2002年3月20日起实施农业转基因生物标识管理 办法。凡是列入标识管理目录并销售的农业转基因生 物制品应当标识。第一批实施标识管理的农业转基因生 物包括：大豆；玉米；油菜；棉花等作物。 食品生物技术与食品安全检测 第六节 生物传感器与食品安全检测 1 生物传感器的基本概念 生物传感器通常是指由一种生物传感器通常是指由一种生物敏感部件生物敏感部件和和转化转化 器器紧密结合紧密结

42、合,对特定种类化学物质或生物活性物质对特定种类化学物质或生物活性物质 具有选择性和可逆响应的分析装置。具有选择性和可逆响应的分析装置。 它是发展生物技术必不可少的一种先进的检它是发展生物技术必不可少的一种先进的检 测与监控方法测与监控方法,也是对食品质量在分子水平上进行也是对食品质量在分子水平上进行 快速和微量分析的方法。快速和微量分析的方法。 食品生物技术与食品安全检测 生物传感器工作原理 待测物质经扩散作用进入固定生物膜敏 感层，经分子识别而发生生物学作用，产 生的信息如光、热、音等被相应的信号转 换器变为可定量和处理的电信号，再经二 次仪表放大并输出，以电极测定其电流值 或电压值，从而换

43、算出被测物质的量或浓 度。 食品生物技术与食品安全检测 食品生物技术与食品安全检测 6.1 将化学变化转变成电信号 如酶传感器,酶催化特定底物发生反应, 从而使特定生成物的量有所增减。 用能把这类物质的量的改变转换为电信 号的装置和固定化酶耦合,即组成酶传感器, 常用转换装置有氧电极、过氧化氢。 食品生物技术与食品安全检测 6.2 将热变化转换成电信号 固定化的生物材料与相应的被测物作用 时常伴有热的变化。 例如大多数酶反应的热焓变化量在 25-100kJ/mol的范围.这类生物传感器的工 作原理是把反应的热效应借热敏电阻转换 为阻值的变化,后者通过有放大器的电桥输 入到记录仪中。 食品生物技

44、术与食品安全检测 6. 将光信号转变为电信号 例如，过氧化氢酶,能催化过氧化氢/鲁米 诺体系发光,因此如设法将过氧化氢酶膜附着 在光纤或光敏二极管的前端,再和光电流测定 装置相连,即可测定过氧化氢含量. 还有很多细菌能与特定底物发生反应, 产生荧光.也可以用这种方法测定底物浓度. 食品生物技术与食品安全检测 上述三类传感器原理的共同点： 都是将分子识别元件中的生物敏 感物质与待测物发生化学反应,将反应 后所产生的化学或物理变化再通过信 号转换器转变为电信号进行测量,这种 方式统称为间接测量方式. 食品生物技术与食品安全检测 6.4 直接产生电信号方式 这种方式可以使酶反应伴随 的电子转移、微生

45、物细胞的氧 化直接(或通过电子递体的作用) 在电极表面上发生。根据所得 的电流量即可得底物浓度。 食品生物技术与食品安全检测 生物传感器发展历程 开端于 20 世纪 60 年代。 1962 年克拉克等人报道了用葡萄糖氧化酶 与氧电极组合检测葡萄糖的结果 ,可认为是 最早提出了生物传感器(酶传感器)的原理。 1967年Updike等人实现了酶的固定化技术 , 研制成功酶电极 ,这被认为是世界上第一个 生物传感器。 食品生物技术与食品安全检测 20世纪70年代中期后,生物传感器技术的成功主 要集中在对生物活性物质的探索、活性物质的固 定化技术、生物电信息的转换以及生物传感器等 研究 ,并获得了较快

46、的进展 。 1977年,钤木周一等发表了关于对生化需氧量 (BOD)进行快速测定的微生物传感器的报告 , 正 式提出了对生物传感器的命名。 食品生物技术与食品安全检测 生物传感器分类 4.1 根据传感器输出信号的产生方式输出信号的产生方式,可分为生物亲 合型生物传感器、代谢型或催化型生物传感器;* 4.2 根据生物传感器的信号转换器信号转换器可分为电化学生 物传感器、半导体生物传感器、测热型生物传感器、 测光型生物传感器、测声型生物传感器等 4.3 根据生物传感器中生物分子识别元件上的敏感生物分子识别元件上的敏感 材料材料可分为酶传感器、微生物传感器、免疫传感器、 组织传感器、基因传感器、细胞

47、及细胞器传感器。 食品生物技术与食品安全检测 每一类名称又都包含许多种具体的生物传感器 例如，酶电极类:根据所用酶的不同就有几十种，如 葡萄糖电极、尿素电极、尿酸电极、胆固醇电极、 乳酸电极、丙酮酸电极等等 葡萄糖电极也并非只有一种，有用pH电极或碘离子 电极作为转换器的电位型葡萄糖电极，有用氧电极 或过氧化氢电极作为转换器的电流型葡萄糖电极 等实际上还可再细分。 食品生物技术与食品安全检测 食品生物技术与食品安全检测 生物亲合型传感器生物亲合型传感器 被测物质与分子识别元件上的敏感物被测物质与分子识别元件上的敏感物 质具有质具有生物亲合作用生物亲合作用，即二者能，即二者能特异地特异地相结合，

48、相结合， 同时引起敏感材料的分子结构和同时引起敏感材料的分子结构和/或固定介质或固定介质 发生变化。例如：电荷、温度、光学性质等的发生变化。例如：电荷、温度、光学性质等的 变化。反应式可表示为：变化。反应式可表示为： S（底物）（底物）+ R（受体）（受体） = SR 食品生物技术与食品安全检测 代谢型传感器代谢型传感器 底物（被测物）与分子识别元件上的敏底物（被测物）与分子识别元件上的敏 感物质相感物质相作用并生成产物作用并生成产物，信号转换器将，信号转换器将底物底物 的消耗或产物的增加转变为输出信号的消耗或产物的增加转变为输出信号，这类传，这类传 感器称为代谢型传感器，其反应形式可表示为感

49、器称为代谢型传感器，其反应形式可表示为 S（底物）（底物）R（受体）（受体）= SR P（生成物）（生成物） 食品生物技术与食品安全检测 食品生物技术与食品安全检测 生物传感器优点： 由于具有较高的选择性，因此不 需对被测组分进行分离，即不用 对样品进行预处理。 结构简单，体积小，使用方便， 特别是便携式的生物传感器，非 常有利干食品质量的市场快速评 价； 食品生物技术与食品安全检测 可以实现连续的在线检测，使食品 加工过程的质量控制变得简便； 响应速度快，样品用量少；与其他 大型分析仪器相比，生物传感器的 制作成本低，且可反复使用。 食品生物技术与食品安全检测 6 生物传感器组成部分 一 是

50、生物分子识别元件(感受器),是具有分子识别 能力的生物活性物质(如组织切片、细胞、细胞器、 细胞膜、酶、抗体、核酸、有机物分子等); 二 是信号转换器(换能器),主要有电化学电极(如电 位、电流的测量)、光学检测元件、热敏电阻、场 效应晶体管、压电石英晶体及表面等离子共振器件 等，当待测物与分子识别元件特异性结合后,所产生 的复合物(或光、热等)通过信号转换器变为可以输 出的电信号、光信号等,从而达到分析检测的目的。 食品生物技术与食品安全检测 （一）生物识别元件 它是酶、抗原(体)、细胞器、组织切片 和微生物细胞等生物分子经固定化后形 成的一种膜结构，对被测定的物质有选 择性的分子识别能力.

51、 食品生物技术与食品安全检测 （二）换能器 它能将识别元件上进行的生化反应中消 耗或生成的化学物质，或产生的光或热 等转换为电信号，在一定条件下，产生 的电信号强度和反应中物质的变化量或 光、热等的强度呈现一定的比例关系。 食品生物技术与食品安全检测 换能器(信号转换器)将分子识别元件进行识别 时所产生的化学的或物理的变化转换成可用信 号 生物传感器的信号转换器已有许多种，其中到 目前为止用得最多的且比较成熟的是电化学电 极，用它组成的生物传感器称为电化学生物传 感器 食品生物技术与食品安全检测 （三）信号处理放大装置 主要负责信号的分析处理和放大输出。 它能将换能器产生的电信号进行处理、 放

52、大和输出。 食品生物技术与食品安全检测 食品生物技术与食品安全检测 手掌型葡萄糖手掌型葡萄糖(glucose)(glucose)分析仪分析仪 食品生物技术与食品安全检测 6.2 传感器类型 (1) 酶传感器(EnzymeSensor) 食品生物技术与食品安全检测 酶的活力单位（酶单位） 标准酶单位标准酶单位 国际生物化学协会酶委员会规定了酶单 位的标准形式为：一个酶单位（一个酶单位（U）是在特）是在特 定的条件下定的条件下lmin内催化形成内催化形成1mol产物的酶产物的酶 量（或转化量（或转化1mo1底物的酶量）底物的酶量） 特定条件一般是指选定的条件，如温度 为25，30，37，最适pH,

53、底物为饱和 溶液 食品生物技术与食品安全检测 酶传感器 它将活性物质酶覆盖在电极表面,酶与被测的有 机物或无机物反应,形成一种能被电极响应的物 质。 1967年Updick和Hicks将固定化的葡萄糖氧化 酶膜结合在氧电极上,做成了第一支葡萄糖电极； 此后,这类酶传感器通常是通过检测产物H2O2 的浓度变化或氧的消耗量来检测底物。 食品生物技术与食品安全检测 葡萄糖电极缺点: (1)溶解氧的变化可能引起电极响应的波动; (2)由于氧的溶解度有限,当溶解氧贫乏时, 响应电流明显下降而影响检测限; (3)传感器响应性能受溶液pH值和温度影 响较大 食品生物技术与食品安全检测 依据信号转换器的类型,

54、酶传感器大致可分为 酶电极(主要包括离子选择电极、气敏电极、 氧化还原电极等电化学电极)、酶场效应晶体 管传感器(FET-酶)和酶热敏电阻传感器等 食品生物技术与食品安全检测 (2) 组织传感器 (TissueSensor) 组织传感器是以动植物组织薄片中的生物催化 层与基础敏感膜电极结合而成,该催化层以酶为 基础,基本原理与酶传感器相同. 与酶传感器比较，组织传感器具有如下优点： 1.酶活性较离析酶高. 2.酶的稳定性增大. 3.材料易于获得. 食品生物技术与食品安全检测 肝组织电极肝组织电极 动物肝组织中含有丰富的H2O2酶，可与 氧电极组成测定H2O2及其它过氧化物的 组织电极1981年

55、Mascini等研究了数种 哺乳动物和其它动物（鸟、鱼、龟）的 肝组织电极，翌年，报道了基于牛肝组 织的H2O2电极 食品生物技术与食品安全检测 若向溶液中通 以氮气，以降低 氧的溶解度，减 少空气平衡溶液 中氧的残余电流 （约10A）至 十分之几微安， 检测下限可降低 至1X10-5molL， 相关系数 R=0.997(n9) 食品生物技术与食品安全检测 植物组织膜电 极结构图解 b一果皮, c-中果皮,d-内果 皮 1-中果皮组织薄片 2-固定化骨架 3-透气健, 4-垫圈 5-内电解质 6-复合PH电极 7-塑料电极体 二氧化碳气敏电极二氧化碳气敏电极 结构结构 食品生物技术与食品安全检

56、测 (3) 微生物传感器 微生物传感器分为两类： 一类是利用微生物在同化底物时消耗 氧的呼吸作用； 另一类是利用不同的微生物含有不同 的酶。 食品生物技术与食品安全检测 装置：由适合的微生物电极与氧 电极组成。 原理：利用微生物的同化作用耗 氧,通过测量氧电极电流的变化 量来测量氧气的减少量,从而达 到测量底物浓度的目的. 食品生物技术与食品安全检测 例如,荧光假单胞菌,能同化葡萄糖；芸苔丝 孢酵母可同化乙醇,因此可分别用来制备葡 萄糖和乙醇传感器，这两种细菌在同化底物 时,均消耗溶液中的氧,因此可用氧电极来测 定 基于不同类型的信号转换器,常见的微生物 传感器有电化学型、光学型、热敏电阻型、 压电高频阻抗型和燃料电池型， 食品生物技术与食品安全检测 食品生物技术与食品安全检测 (4) 核酸传感器 依据生物体内核苷酸顺序相对稳定