转基因食品的分类及研究进展

转基因食品的分类及研究进展

1非典型食品的概念和分类1.1外源性基因的转导性所谓的转移食品是指通过互补技术将某些外源性基因转移到特定的生物体，并有效地表达相应的产物（多媒体或蛋白质）。这个过程被称为转移。以转基因生物为原料加工生产的食品就是转基因食品。1.2预调小型基因的制备目前对转基因食品尚无明确分类,根据惯例按不同标准可进行不同分类。根据转基因食品中是否含有转基因源为标准可分为如下三种不同类型:(1)食品本身不含转基因的转基因食品,是指食品尽管来源于转基因生物,但其产品本身并不会有任何转移来的基因。(2)转基因食品中确实含有转基因成分,但在加工过程中其特性已发生了改变,转移来的活性的基因不复存在于转基因食品中的转基因食品。(3)转基因食品中确实带有活性的基因成分,人们食用这种转基因生物或食品后,转移来的基因和生物本身固有的基因均会被人体消化吸收的转基因食品。根据转基因食品来源的不同可分为如下三种不同类型:(1)植物性转基因食品。所谓植物性转基因食品,是指以含有转基因的植物为原料的转基因食品。(2)动物性转基因食品。所谓动物性转基因食品,是指以含有转基因的动物为原料的转基因食品。动物的转基因食品,主要是利用胚胎移植技术培养生长速率快、抗病能力强、肉质好的动物或动物制品。(3)微生物转基因食品。所谓微生物转基因食品,是指以含有转基因的微生物为原料的转基因食品。转基因微生物食品,主要是利用微生物的相互作用,培养一系列对人类有利的新物种。根据食品中转基因的功能的不同大致可以分成以下6种类型:(1)增产型的转基因食品;(2)控熟型的转基因食品;(3)保健型的转基因食品;(4)加工型的转基因食品;(5)高营养型的转基因食品;(6)新品种型的转基因食品;2世界转基因作物种植情况转基因植物技术始于20世纪70年代初,最早进行转基因食品研究的是美国,始于20世纪80年代初,世界上第一例进入商品化生产的转基因食品是1994年投放美国市场的可延缓成熟的转基因番茄。近几年来,全世界转基因作物种植发展异常迅速,1998年全球转基因植物种植面积仅2780hm2。美国最多,占74%;中国不到1%。转基因植物按种植面积多少排序为大豆、玉米、棉花、油菜、马铃薯。转基因性状主要是抗除草剂和抗虫,分别占77%和22%。1999年全球转基因植物种植总面积达4000hm2,其中美国、加拿大、阿根廷三国占99%,此外中国、印度等国也有一定量的种植。2002年全世界转基因作物种植总面积为5870hm2,主要生产国为美国、阿根廷、加拿大、中国。主要农作物有:抵抗昆虫的玉米,抵抗杀虫剂的大豆,抵抗病虫害的棉花,富含胡萝卜素的水稻,耐寒抗旱的小麦,抵抗病毒的瓜类和控制成熟速度及硬度的西红柿等等。2.1美国档案局杨来青80年代初,DNA重组技术和细胞融合技术相结合,培育出高产、抗虫、抗病、抗逆、生长快、高蛋白的基因改良植物。蛋白酶抑制基因、淀粉酶抑制基因、外源凝集素基因、昆虫毒素基因均已被克隆和转化入相应的植物,例如:抗虫和推迟成熟的转基因西红柿,由于其抗虫能力的提高和成熟期的延长,减少了化学农药的使用和对其依赖性,减少了环境污染,减少了运输损坏量,具有显著的社会经济效益。土豆原产于南美,但由于气候和病虫害以及灌溉、农药、肥料等原因,其产量和美国相差很多,利用基因工程可以减小这种差距。据统计,到1999年初,美国农业部已经批准生产的转基因农作物有七大类35种,其中晚熟西红柿5种,耐除莠剂的大豆2种,增加月桂酸脂的油菜籽1种,抗虫马铃薯2种,抗虫和抗除莠剂的玉米6种,抗病番木瓜2种。仅仅这两种番木瓜,就挽救了美国夏威夷番木瓜产业。我国已批准商业化生产4项,其中包括北京大学培育的转基因抗黄瓜花叶病毒(CMV)的番茄“8805R”、抗黄瓜花叶病毒(CMV)的甜椒“双丰R”。2.2选育优良新品种80年代发展较快的一种生物技术是用转基因手段培育新品种。其主要技术是,从目的供体物种体内获得带有特定优良遗传性状的DNA片段,即目的基因,直接或通过载体导入被改造物种即“受体物种”的胚胎内,培养出优良的新品种。目前,生长速率快、抗病力强、肉质好的转基因兔、猪、鸡已经问世。梁利群等克隆子大麻哈鱼的生长激素基因,在体外经过和鲤鱼的MT启动子基因重组,导入黑龙江野鲤,选育出了“超级鲤”。近期,有人将疫苗的基因转移入羊的乳腺,使这些产物随乳汁而分泌,比用工程茵生产成本更低、产量更大。1997年9月上海医学遗传研究所与复旦大学合作的转基因羊的乳汁中含有人的凝血因子。既可以食用,又可以药用,为通过动物廉价大量生产人类的珍贵药物迈出了重大的一步。1999年2月19日下午2时15分诞生的我国首例转基因试管牛“陶陶”,产奶量可望高达10000kg,比山羊高20多倍。2.3酵母遗传工程80年代中期,猪、牛等胰岛素、干扰素、生长素基因克隆人微生物,“工程菌”推入市场,开创了微生物生产高等动物基因产物的新途径。现在基因工程已能将许多酶、蛋白质、氨基酸和香精以及其他多种物质的基因克隆入合适的微生物宿主细胞中,利用细菌的快速繁殖来大量生产,这使得人们对于自然界“微量”产品的依赖性有所下降。较为成功的例子如:牛胃蛋白酶(r91n)的基因克隆入微生物体内,由细菌生产这种动物来源的酶类,解决了奶酪工业受制于牛胃蛋白酶来源不足的问题。从西非发现的由植物产生的甜味蛋白(tHAUMATIN)的DNA编码序列已经被克隆入细菌,以便生产这种高效低热量新型甜味剂。在工业发酵上,美国的BIOTECHNIca公司开发了一种适合多倍体酿酒酵母的遗传工程方法,该研究证实了利用酵母遗传工程方法生产淡啤酒的可能性。在焙烤业上,MONFORT(1999)把含有地丝菌属LIP2基因的质粒转化到面包酵母中,利用这种重组体发酵生面团,生产的面包较蓬松,内部结构较均匀。3非典型食品安全3.1营养方面的污染许多食品生物本身就能产生大量的毒性物质和营养因子,如蛋白质抑制剂、溶血栓、神经毒素等以抵抗病原菌和害虫的入侵。现有食品中毒素含量并不一定会引起毒效应,当然如果处理不当,某些食品(如木薯)能引起严重的生理问题甚至死亡。在转基因食品加工过程中由于基因的导入使得毒素蛋白发生过量表达,产生各种毒性,从理论上讲任何基因转入的方法都可能导致遗传工程体(GMO)产生不可预知的变化,包括多向效应。3.2食物机构的食物为什么会是儿童的问题食品过敏是一个世界性的公共卫生问题。据估计有近2%的成年人和4.6%的儿童患有食物过敏。转基因作物通常插入特定的基因片断以表达特定的蛋白,而所表达的蛋白如果是已知过敏源,则有可能引起人类的不良反应,即使表达蛋白为非已知过敏源,但只要是在转基因作物的食用部分表达,则也需对其进行评估。3.3标记基因的转移转基因食品对人类健康的另一个安全问题是抗生素标记基因。抗生素标记基因是与插入的目的基因一起转入目标作物中,用于帮助在植物遗传转化筛选和鉴定转化的细胞、组织和再生植株。标记基因本身并无安全性问题,有争议的一个问题是会有基因水平转移的可能性。如抗生素标记基因是否会水平转移到肠道被肠道微生物所利用,产生抗生素抗性,从而降低抗生素在临床治疗中的有效性。3.4基因添加量的影响人为改变了蛋白质组成的食物是否被能人体有效地吸收利用。有人认为,导致转基因食品安全性问题的关键因素是外源基因的导入位点和外源蛋白质的表达。由于外源基因的来源、导入位点的不同,以及具有随机性,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。4传统育种手段无法实现产品的安全性检验由于转基因食品中有些成分是传统食品中从来没有的。现代生物技术将其他生物基因转入植物,将病毒、细菌和非食物品种的外源基因,以及标记基因中的抗生素抗性基因等引入食用作物,都是传统育种技术无法实现的。再者,现代遗传工程学还比较年青,谁也说不清这些遗传改变将来会产生什么后果。因此,各国对这类食品的安全检验要求比用传统方法培育生产的更加严格。目前,国际上普遍采用的是以实质等同性原则为依据的安全性评价方法。4.1食品安全性评价1993年经济合作与发展组织(OECD)首次提出了实质等同性原则。OECD认为,以实质等同性为基础的安全性评价,是说明现代生物技术生产的食品和食品成分安全性最实际的方法。1996年FAO和WHO的专家咨询会议建议“以实质等同性原则为依据的安全性评价,可以用于评价GM生物衍生的食品和食品成分的安全性。”实质等同性可以证明转基因食品并不比传统食品不安全,但并不证明它是绝对安全的,因为证明绝对安全是不切实际的。会议将实质等同性分为以下三类:(1)与传统食品和食品成分具有等同性;(2)除某些特定差异外,与传统食品和食品成分具有等同性;(3)与传统食品和食品成分无实质等同性;4.2历史基因序列和危险性评估实质等同性是安全性评价程序执行前的指导原则。完整食品全面安全性评价的要点是:(1)亲本(宿主)作物的安全食用历史、成分、营养、毒性物质、抗营养素等。(2)供体基因的安全使用历史、基因组合的分子特性和插入到宿主基因组性质和标记基因,考虑到基因的水平转移和DNA安全性。(3)基因产物危害性的评估数据,包括毒物学和过敏性。通过对“开始材料”安全性情况的深入评价和在转化过程的综合评价,为了保证新作物和传统的对应物“一样安全”,还必须按照实质等同性原则,对转基因作物的表型和农艺学性状、成分、全面安全性、营养和饲养性等方面的等同性进行综合评价,证明它们和传统对应物是等同的。各国用这个方法评价了50多种GM作物,结论是,由GM作物产生的食品和饲料,和传统作物产生的都是一样安全和营养的。5第二,立法、环保通过对转基因生物的立法进行严格的监管,以制定以“目前,从事转基因动、植物研究开发的国家制定了相应的政策与法规以保障转基因食品的安全。例如美国已建立了健全的从事食品安全与环境检测的管理机构和严格的安全标准,对转基因动、植物的研究、开发、试验、生产进行严格的管理和有效的控制,每一种转基因生物在进行释放环境试验和转入商品生产之前,都要对其生物本身以及生产过程的安全性、风险性进行评估审查,通过其相关标淮后才予以批准。为了统一评价转基因食品安全性的标准,联合国粮农组织和世界卫生组织所属的国际食品规定委员会也已决定制定转基因食品的国际安全标准。我国先由原国家科学技术委员会制定了《基因工程安全管理办法》,随后农业部在此基础上制定了《农业基因工程安全管理实施办法》,并同时成立了农业生物工程安全委员会,以负责全国农业生物遗传工程体的安全性审批。6把握好转基因食品的质量在过去的几年中,全世界转基因作物种植面积增长迅速,数量急剧增加,转基因生物全方位走近我们的生活。这一方面受到世人的关注,同时也引起人们的忧虑。如一些发达国家怀疑它对人体健康、对环境保护有副作用,以至于法国等一些国家抵制转基因食品,甚至不允许该产品上市,致使它的种子占有率去年下降25%。事实上由于转基因技术发明和应用时间较短,还无法用实践来验证它的安全性,而且迄今只有与传统食品实质等同的权威结论,没有报告表明转基因食品给人体健康造成了危害。所以对转基因食品应科学对待。目前我国转基因食品甚少,购买无须过于谨慎防备。将来转基因食品多了,应有所选择。对国家有关部门公示的有安全标识的食品,可以放心地购买;对尚未有安全标识的,应慎重而有选择地购买、以确保吃上放心的食品。总之,通过这些方式,让转基因食品兴利除弊,为人类的健康和环境的优化做出应有的贡献。同时,我们也应认识到,虽然转基因食品能给人类带来巨大利益的观点,已被广泛认可,未来的世界,肯定会接触到大量基因工程食品,然而这些可能由细菌、病毒和其他不相关的动、植物基因“接合”到某种食源性生物的基因中进行基因重组所出现的新食物必定含有传统食物中没有的新蛋白质和化合物,因此转基因食品目前还存在如下问题:(1)迄今为止,国际国内都尚未肯定转基因食品的实用安全性,转基因生物在遗传及技术学上的不稳定性带来的潜在危害不可忽视。(2)生态环境安全性。以转基因植物为例,在防止转基因植物与野生种、杂草间通过花粉传播产生基因转移上还需要更周密、更有效地控制,大部分已商业化的作物缺少遗传稳定性资料。(3)审批程序需要进一步完善,管理机构与其他部门要加强协同配合。对于已商业化的转基因产品在批准生产销售之后,还应设立定期检测的长期安全性管理程序。7基因食品的发展前景展望基因技术是一项投入和产出都十分巨大的高新技术,有着巨大的知识价值和经济价值。从某种意义上讲,基因技术代表着一个国家的科技水平。尽管在世界范围内对转基因食品的安全性有很多争议,但这并不影响