转基因技术对食品安全性的影响.

第六章转基因技术对食品安全性的影响第一节转基因技术概述及在食品工业中的应用一、转基因技术概述1、基因工程的概念基因工程是20世纪70年代初发展起来的一门新兴科学，由此而引发了当今世界各国所瞩目的生物技术。•基因工程是用人工的方法把不同生物的遗传物质（基因）分离出来，在体外进行剪切、拼接、重组，形成基因重组体，然后再把重组体引入宿主细胞或个体中以得到高效表达，最终获得人们所需要的基因产物。•基因工程的基本过程就是利用重组DNA技术在体外通过人工“剪切”和“拼接”等方法，对生物的基因进行改造和重新组合，然后导入受体细胞内进行增殖，并使重组基因在受体内表达，产生出人类需要的基因产物。食品基因工程是指利用基因工程的技术和手段，在分子水平上定向重组遗传物质，以改良食品的品质和性状，提高食品的营养价值、贮藏加工性状以及感官性状的技术。•从种植的转基因作物种类来看,2001年全球占主导地位的转基因作物是GM大豆,其播种面积占全部转基因作物播种面积的63%,达3330万公顷,且均为抗除草剂大豆;位列第二的是玉米,980万公顷,占全部转基因作物播种面积的l9%转基因棉花以680万公顷列第三位,占全部转基因作物种植面积的l3%;油菜为270万公顷,占5%。2001年转基因作物种类瑞士科学家培育出滥用转基因技术太空育种•太空育种的植物是将种子放到太空微重力、高真空、宇宙射线辐射等环境下，诱使种子发生变异，这种变异和自然界植物的自然变异一样，只是速度和频率有所改变。这种突变只是一类基因产生与原来不同的等位基因，如高秆变矮秆，早熟变晚熟，从本质上看，它产生的染色体突变与杂交育种一样，太空食品的基因组不多也不少，原来是多少还是多少。所以专家们认为，不存在安全性问题。•2、基因工程的主要内容•与宏观的工程一样，基因工程的操作也需要经过“切”、“接”、“贴”和“检查修复”等过程，只是各种操作的“工具”不同，被操作的对象是肉眼难以直接观察的核酸分子。•基因工程的操作过程一般分4个步骤：•第一步，在供体细胞中用限制性内切酶切割基因，以分离出含有特定的基因片段或人工合成目的基因并制备运载体（质粒、病毒或噬菌体）；•第二步，把获得的目的基因与制备好的运载体用DNA连接酶连接组成重组体；•第三步，把重组体引入宿主细胞；•第四步，筛选、鉴定出含有外源目的基因的菌体或个体。•基因工程是改变生物体遗传特性的一个强有力的手段，采用工程设计的原理进行实验设计和实验操作，最终使受体生物获得新的、可预见的遗传特性。借助这一手段，人们可以打破物种间遗传物质交换的屏障，将来自不同种属、不同门类，甚至不同界的生物遗传物质转移到受体生物的细胞中。•二、转基因技术在食品生产和加工中的应用•随着人民生活水平的提高，人们对饮食质量的要求也越来越高，这就要求科学家们在关心食品产量和种类的同时，更要关心食品的质量。将一些用传统育种方法无法培育出的性状通过基因工程的手段引入微生物、动物、植物等食品原料，通过基因工程改进食品的生产工艺和流程、生产食品添加剂和功能食品等。•1、利用基因工程改造食品微生物•如啤酒生产中要使用啤酒酵母，但由于普通啤酒酵母菌种中不含а淀粉酶，所以需要利用大麦芽产生的а淀粉酶使谷物淀粉液化成糊精，生产过程比较复杂。现在人们已经采用基因工程技术，将大麦中а淀粉酶基因转入啤酒酵母中并实现高速表达。这种酵母便可直接利用淀粉进行发酵，无需麦芽生产淀粉酶的过程，可缩短生产流程，简化工序，推动啤酒生产的技术革新。•2、利用基因工程改善食品原料的品质•在肉的嫩化方面，可利用生物工程技术对动物体内的肌肉生长发育基因进行调控，通过基因工程获得嫩度好的肉。可以从两个方面着手：•①活体调控钙激活酶系统•这是利用基因工程在动物的生长发育阶段提高钙激活酶系统中钙激活酶抑制蛋白的含量，从而降低肌肉中蛋白质的代谢速度，增加肌肉中蛋白质的积存，提高瘦肉的生产量；而在动物准备屠宰前则通过调控提高钙激活酶和钙激活酶抑制蛋白的基因克隆染色体定位，并正着手进行转基因动物的研究。•②调控脂肪在畜体内沉积顺序以达到改善肉质的目的。•均匀分布于肌肉中的脂肪使肌肉呈大理石状，嫩度好，而皮下脂肪对肉的品质则没有任何益处，在肉品加工中也很难利用。因此，改变或淡化畜体的脂肪沉积顺序，减少皮下脂肪的产量具有相当的经济意义。•基因工程改造过的马铃薯可以提高固型物含量；经基因工程改造后的大豆、芥花菜，其植物油组成中不饱和脂肪酸的比例较高，可提高食用油的品质；谷物蛋白质中的氨基酸比例也可以采用基因工程方法改变，弥补赖氨酸等氨基酸含量较少的缺陷，使其具有完全蛋白质的来源，提高营养价值。•3、利用基因工程改进食品生产工艺•通常以谷物为原料生产乙醇和果糖时，要使用淀粉酶等分解原料中的糖类物质。这些酶造价高，而且只能使用一次，对这些酶进行改进，可大大降低果糖和乙醇的生产成本。如利用微生物培养技术，大量生产所需的酶。这比直接从组织中提取成本更低。•还可以改良啤酒大麦的加工工艺，啤酒制造对大麦醇溶蛋白含量有一定要求，如果醇溶蛋白含量过高会影响发酵，使啤酒易产生混浊，也会增加过滤的难度。采用基因工程技术，使另一蛋白基因克隆至大麦中，便可相应地使大麦中降低醇溶蛋白，以适应生产的要求。•4、利用基因工程生产食品添加剂及功能性食品•如应用于生产保健食品的有效成分，当今，保健食品的发展有赖于基因工程这门新技术。现在，可以采用转基因手段，在动植物或其细胞中使目的基因得到表达而制造有益于人类健康的保健成分或有效因子。•例如，将一种有助于心脏病患者血液凝结溶血作用的酶基因克隆至牛或羊中，便可以在牛乳或羊乳中产生这种酶。又如，把人的血红素基因克隆至猪中，那么，猪的血可以用做人类血液的代用品。这些都是转基因动物生产特殊成分的例子。第二节转基因技术对食品安全性的影响•一、GMO(GeneticallyModifiedTechnique)的环境安全性•1、基因转移问题•通过传粉植物可将基因转移给同一物种的其他植物，也可能转移给环境中的野生亲缘种。植物间通过传粉而转移基因的可能由偶然性的特殊事件而决定。•转移基因的条件：•（1）受体植物同转移基因植物具有性的亲和能力，并生长在风媒和虫媒的距离范围内。•（2）受体植物须在转基因植物花粉期内形成可授粉的花。•（3）受体植物可育，并且能产生有生活力的种子，且种子能存活，萌发和生长。•（4）由该杂种种子产生的植物及其后代都可通过自花或异花授粉产生种子或能营养生存。•2、杂草化问题•植物通过传粉进行基因转移，可能将一些抗虫、抗病、抗除草剂或对环境胁迫具有耐性的基因转移给野生亲缘种或杂草，产生超级杂草，具有种子多、传播能力强和适应性强等特点，杂草一旦获得转基因生物体的抗逆性，将在农业生态系统中比其他作物具有更强的竞争力，由此将影响其他作物的生长和生存。•3、性状对目标生物的影响问题•转基因植物的抗虫、抗病和除草剂等新性状不仅对目标生物的种群大小和进化速度产生影响，而且也对非目标生物，特别是有益微生物和濒临绝种的物种造成直接或间接的影响。•4、抗病毒转基因问题•大田作物中的转基因病毒序列有可能与侵染该植物的其他病毒进行重组，从而提高新病毒产生的可能性，由于转基因作物的病毒基因随时随都生活在寄主植物的细胞内，因此随着释放规模的增加，将有可能提高相关病毒的重组风险。•5、毒性和过敏问题•大多数作物的转基因或生物体可作为人类食物和动物饲料，如果转入的外源基因增加了受体植物的毒性，则会对人体和其他动物健康造成威胁。此外，自然界有许多物质是人类的过敏原，如果外源基因转入受体后，其产物是人类的过敏原，那么将增加受体作物引起过敏的可能性。•二、GMO的食品安全性•转基因食品作为一种新型的食品种类，自从它出现的那一天起，就备受世人关注，其安全性一直是消费者、科学界、政界等关注的焦点，虽然转基因食品的安全性是人们最关心最重要的问题，但其结果往往又有不确定性，目前还没有确定的证据证明转基因食品到底是有害的还是无害的，由于基因与人类疾病和健康的关系十分密切，人们这方面的知识还知道得比较少。•从食品安全保障的观点来看，持肯定观点的人们认为转基因生物正如自然界物种进化过程中变异体的出现，它对食品安全性的评价需要在风险和收益的比较分析研究的基础上进行，对转基因食品安全性的评价可用现在普遍采用的实质等同性原则进行评价，持否定观点的人认为，转基因食品超出了传统育种的范围，已经不能认为是杂交育种的延伸，所使用的一些基因来自病毒和细菌，可引发致命的疾病，有些影响需要经过很长时间才能表现出来。•目前对转基因食品的担忧主要集中在所转化的外源基因上，在转基因食品中，外源基因主要包括两大类，即目的基因和标记基因.•目的基因是人们期望宿主生物获得的某一或某些性状的遗传信息载体。•标记基因是帮助在植物遗传转化强筛选和鉴定转化的细胞、组织和再生植物的一类外源基因，包括标记基因和报告基因。•1、转基因食品外源基因的食用安全性•（1）有无直接毒性•任何DNA都是由四种碱基构成的，所有生物食品都会有大量的DNA，食品中的DNA及其降解产物对人体无毒害作用，目前转基因食品中所用的外源基因，其组成与普通DNA并无差异，此外，食品中外源基因的含量很小，相比之下，通过转基因食品摄入的外源基因是微不足道的。•（2）基因水平转移的可能性•人们食用转基因后其中绝大部分DNA降解，并在胃肠中失活，剩下的极小部分是否存在安全性问题现在存在争论，不过从目前情况来看存在安全问题的可能性比较小。•2、未预料的基因多效性•在转基因生物中，由于外来基因插入宿主原来的遗传信息被打乱，有可能发生一些意外的效应。•（1）位置效应•在外来基因插入的位置，宿主的某些基因可能被破坏，插入基因及其产物还可能诱发沉默基因的表达。•（2）干扰代谢的作用•插入基因的产物可能与宿主代谢途径中的一些酶相互作用，干扰代谢途径，使某些代谢产物在宿主积累或消失。•（3）食品营养品质改变•外源基因可能对食品营养产生改变，有些增加有些减少。•（4）潜在毒性•遗传基因在打开目的基因的同时，可能无意中提高天然植物的毒性，某些天然毒素的基因如土豆茄碱、豆类蛋白酶抑制剂、木薯和马铃薯的氰化物等有可能被打开。•3、转基因食品中外源基因编码蛋白的食用性•（1）有无直接毒性•可以从两个方面来评价，一是根据外源基因编码蛋白的化学组成判断其毒性，常用的方法是将外源基因编码蛋白与已知的毒性蛋白进行同源性比较，二是采用动物实验或模拟实验的方法评价外源基因编码蛋白的毒性。目前经过严格审查并获准生产的转基因食品中的外源泉基因编码蛋白对人体无直接毒性。•（2）外源基因编码蛋白的过敏性•转基因食品中，外源蛋白是否产生过敏性，可通过以下三方面进行判断：•一是外源基因是否编码已知的过敏蛋白；•二是外源基因编码蛋白与已知过敏蛋白氨基酸序列在免疫学上是否有明显的内源性。•三是外源基因编码蛋白属某类蛋白质成员，此类蛋白质家庭中有些成员是过敏蛋白。•已批准的转基因食品中，外源编码蛋白过敏性均已得到相关审查。•（3）外源基因编码蛋白的抗药性•目前转基因植物食品中常用的标记基因是抗生素抗性基因，因此，食用含抗生素抗性基因的转基因食品是否产生抗药性是转基因食品安全性评价的一个方面。当酶在消化道内有活性时有可能发生，因此，应计算转基因植物材料的大量摄入总量和食品中抗生素等抗性蛋白的摄入量。第三节转基因食品安全性评价•一、转基因食品安全性评价的目的与原则•1、安全性评价的目的•转基因食品作为人类历史上的一类新型食品，在给人类带来巨大利益的同时，也给人类健康和环境安全带来潜在的风险。因此，转基因食品的安全管理受到了世界各国的重视。•转基因食品的安全性评价是安全管理的核心和基础之一。转基因食品的安全性评价目的是从技术上分析生物技术及其产品的潜在危险，对生物技术的研究、开发、商品化生产和应用的各个环节的安全性进行科学、公正的评价，以期在保障人类健康和生态环境安全的同时，也有助于促进生物技术的健康、有序和可持续发展。•对转基因食品安全性评价的目的可以归结为：•①提供科学决策的依据；•②保障人类健康和