基因工程在食品中的应用优品

基因工程在食品中的应用这样的香蕉你见过么？如此梦幻般的蓝玫瑰呢？

Haveyouseen?不管你愿不愿意，你己经或者正在把转基因食品吃进肚里！转基因食品已经走进我国百姓的生活。我国已经成为世界上第四大转基因食品的生产国家。Haveyoueatengeneticallymodifiedfoods?近几年来，我国大量从美国、阿根廷等国进口大豆，其中大部分是转基因大豆。我国有一半以上的大豆色拉油含有转基因成分。2021年4月，中国最重要的水稻产地湖南、湖北的种子市场上发现正违法出售的转基因水稻种子。

转基因食品有哪些？

中国农业部已经批准种植的转基因农作物有甜椒、西红柿、土豆。进口的转基因食品有大豆油、菜籽油、大豆等。目前只有花生油不是转基因的。麦当劳、肯德基的食品基本全部是转基因的。在我国，转基因大米也在悄悄流入市场。转基因甜椒转基因西红柿转基因大豆转基因甘薯转基因番茄转基因甜椒转基因苹果转基因鱼转基因水稻转基因土豆转基因玉米问题的提出基因工程在食品中有哪些应用？究竟什么是转基因食品？转基因食品是否安全？它是否存在长期的隐患？相关概念定义：是指遗传物质基因被改变的生物，其基因改变的方式是通过转基因技术，而不是以自然增殖或自然重组的方式产生。简称：GMO种类：转基因生物包括：转基因动物转基因植物转基因微生物。其中最主要的是转基因植物。1、转基因生物（GeneticallyModifiedOrganisms）2、转基因食品（GeneticallyModifiedFoods）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基因工程在食品中有哪些应用？

一、

利用基因工程改造食品微生物

（一）

改良微生物菌种

实例1：面包酵母性状的改良

最早成功应用的基因工程菌(采用基因工程改造的微生物)是面包酵母菌。将含有外源的麦芽糖代谢基因（maltosepermease与maltase基因）导入面包酵母细胞中，在相同的面团发酵时间转基因面包酵母所产生的CO2气体量较原面包酵母多11%～33%，用这种菌制造出的面包膨发性能良好、松软可口，使面包结构和口感得到改善。1990年，英国已经批准使用这种酵母。实例2：啤酒酵母性状的改良（1）提高啤酒酵母利用碳水化合物的范围

英国BrewingResearchInternational公司研制出含有外源葡糖淀粉酶（glucoamylase）基因的转基因啤酒酵母，可分解麦芽糖汁中的糊精，生产lowcarbohydratebeer,于1994年2月获英国AgricultureandHealthMinisters批准，投入商业化使用。（2）改良啤酒口味—降低酵母中双乙酰的含量

通常啤酒发酵过程产生的α－乙酰乳酸通过自发氧化作用会形成双乙酰(一种具有馊饭味的物质)；采用含有α－乙酰乳酸脱羧酶基因的转基因酵母细胞可以直接将α－乙酰乳酸转化为无异味的丁二醇，使啤酒风味在较短时间内得到改善。构建具有优良嗜杀其他菌类活性的嗜杀啤酒酵母已成为实现纯种发酵的重要措施。

利用基因工程技术还可将霉菌的淀粉酶基因转入大肠杆菌，并将此基因进一步转入单细胞酵母中，使之直接利用淀粉生产酒精。这样，可以省掉酒精生产中的高压蒸煮工序，可节约能源60％，并且生产周期大大缩短。

此外，食品生产中所应用的食品添加剂或加工助剂，如氨基酸、有机酸、维生素、增稠剂、乳化剂、表面活性剂、食用色素，食用香精及调味料等，也可以采用基因工程菌发酵生产而得到，基因工程对微生物菌种改良前景广阔。

（二）

改良乳酸菌遗传特性

实例1、抗药基因

目前，利用乳酸菌发酵得到的产品很多，如酸奶、干酪、酸奶油、酸乳酒等，已应用的乳酸菌基本上为野生菌株。

有的野生菌株本身就抗多种抗生素，因而在其使用过程中，抗药基因将有可能以结合、转导和转化等形式在微生物菌群之间相互传递而发生扩散。

利用基因工程技术可选育无耐药基因的菌株，当然也可去除生产中已应用菌株中含有的耐药质粒，从而保证食品用乳酸菌和活菌制剂中菌株的安全性。

实例2、风味物质基因

乳酸菌发酵产物中与风味有关的物质主要有乳酸、乙醛、丁二酮、3-羟基-2-丁酮、丙酮和丁酮等。可以通过基因工程选育风味物质产量高的乳酸菌菌株。

实例3、产酶基因

乳酸菌不仅具有一般微生物所产生的酶系，而且还可以产生一些特殊的酶系，如产生有机酸的酶系、合成多糖的酶系、降低胆固醇的酶系、控制内毒素的酶系、分解脂肪的酶系、合成各种维生素的酶系和分解胆酸的酶系等，从而赋予乳酸菌特殊的生理功能。

若通过基因工程克隆这些酶系，然后导入到生产干酪、酸奶等发酵乳制品生产用乳酸菌菌株中，将会促进和加速这些产品的成熟。另外，把胆固醇氧化酶基因转到乳酸杆菌中，可降低乳中胆固醇含量。

其中最主要的是转基因植物。如细胞素，激素，单克隆抗体，营养蛋白、疫苗、酶、各种生长因子、植物次生代谢物及其他一些药物使用的原料。转基因食品安全吗？基因工程在食品中有哪些应用？知识点：乙烯控制着植物的许多生理和发育过程，如果实成熟、脱落、和衰老等。转基因动物非洲一些贫穷国家则表示宁愿饿死也不接受美国的转基因玉米援助、增加奶中的溶菌酶一些最新的报道：超过60%的加工食品含有转基因成分；例如，蛋白酶可以改善蛋白质的溶解性；种植的国家1996年为6个，98年为9个，99年为12个，2000年为13个（5个发展中国家）。实验证实，这些农作物可以合成出通常只在深海鱼类中存在的ω-３脂肪酸。另外，把胆固醇氧化酶基因转到乳酸杆菌中，可降低乳中胆固醇含量。但要实现真正的产业化，还必须由国家进行长时间的安全性评估。带着美好的愿望展望未来，也许再也不会担心农药的危害，吃的食品都是新鲜的，食品不会短缺……也许糖尿病人只需每天喝一杯特殊的牛奶就可以补充胰岛素；转基因作物中病毒基因有可能与浸染该植物的其他病毒进行重组，产生新病毒或超级病毒。实例4、耐氧相关基因

乳酸菌大多数属于厌氧菌，这给实验和生产带来诸多不便。从遗传学和生化角度看，厌氧菌或兼性厌氧菌几乎没有超氧化物歧化酶基因和过氧化氢酶基因或者说其活性很小。若通过生物工程改变超氧化物歧化酶的调控基因则有可能提高其耐氧活性。当然将外源SOD基因和过氧化氢酶基因转入厌氧菌中，也可以起到提高厌氧菌和兼性厌氧菌对氧的抵抗能力。

实例5、产细菌素基因

乳酸菌代谢不仅可以产生有机酸等产物，还可以产生多种细菌素，然而并不是所有的乳酸菌都产生细菌素，若通过生物工程技术将细菌素的结构基因克隆到生产用菌株中，不仅可以使不产细菌素的菌株获得产产细菌素的能力，而且为人工合成大量的细菌素提供了可能。

（三）

酶制剂的生产在食品工业领域，酶制剂占有非常重要的地位。食品的制造、食品添加剂的生产都离不开酶制剂。利用基因工程技术不但可以成倍地提高酶的活力，而且还可以将生物酶基因克隆到微生物中，构建基因工程菌来生产酶。微生物比较容易培育，因而是转基因最常用的转化材料。据1995年统计，已有50％的工业用酶是用转基因微生物生产的。转基因微生物生产酶的优点：产量高、品质均一、稳定性好、价格低等。

实例1：生产奶酪的凝乳酶凝乳酶是第一个应用基因工程技术把小牛胃中的凝乳酶基因转移至细菌或真核微生物生产的一种酶。1990年美国FDA已批准在干酪生产中使用。以往只能从杀死的小牛的胃中才能提取出来，现在利用DNA重组技术，将小牛凝乳酶克隆出来，转入微生物中进行发酵生产，获得大量凝乳酶产品，解决了奶酪工业的一大难题---避免了小牛的无辜死亡，也降低了生产成本。重组DNA技术生产小牛凝乳酶，首先从小牛胃中分离出对凝乳酶原专一的mRNA(内含子已被切除)，然后借助反转录酶、DNA聚合酶和St核苷酸酶的作用获得编码该酶原的双链DNA。再以质粒或噬菌体为运载体导入大肠杆菌。

在食品加工过程中，通过添加一些酶类，可以改善产品的色泽、风味和质构。

例如，蛋白酶可以改善蛋白质的溶解性；转谷氨酰胺酶可以使蛋白质分子间发生交联，可用于增加大豆蛋白的胶凝性能，使肉制品等添加大豆蛋白后具有更好的品质；用葡萄糖氧化酶可以去除蛋液中的葡萄糖，改善蛋制品的色泽；用脂酶和蛋白酶可加速奶酪的成熟；葡萄糖苷酶可用于果汁和果酒的增香；木瓜蛋白酶可分解胶原蛋白，用于肉的嫩化。对于含有难消化成分的食品，可以通过添加一些酶类，改善这些食品的营养和消化利用性能。

近20年来用基因工程菌发酵生产的食品酶制剂主要有：

凝乳酶

应用于奶酪的生产

α-淀粉酶

应用于糖类的生产溶菌酶

应用于食品防腐保鲜

半乳糖苷酶（乳糖酶）制乳酪或酸奶，处理牛奶,制成预消化奶此外，还有葡萄糖氧化酶、葡萄糖异构酶、转化酶、普鲁多糖酶（茁霉多糖酶）、脂肪酶、α－半乳糖苷酶、β－半乳糖苷酶、α－乙酰乳酸脱羧酶、溶菌酶、碱性蛋白酶等。二、利用基因工程改善食品原料的品质

（一）改良动物食品性状

转基因动物可作为生物反应器，可以生产过去只能从稀有动物乃至其他生物体物体才能够获得、或者收获量甚微的一些具有商业价值的物质，如细胞素，激素，单克隆抗体，营养蛋白、疫苗、酶、各种生长因子、植物次生代谢物及其他一些药物使用的原料。转基因动物首先在小鼠获得成功。现在转基因动物技术已用于牛、羊，使得从牛/羊奶中可以生产蛋白质药物。实例1：转基因牛：吃的是草

挤出的是药！有一种牛奶能治疗糖尿病，这个说法可不是天方夜谭。阿根廷科学家2007年已成功繁育出能够生产人体胰岛素的转基因牛。

科学家已将参与人体胰岛素分泌的基因植入了这些奶牛的基因组中，这样，奶牛变成一个生化反应器，能分泌出含人类胰岛素的牛奶，在产出的牛奶中可提取人体胰岛素，用于治疗糖尿病。这也许将有助降低治疗糖尿病的成本。

知识点：

胰岛素依赖型糖尿病，也称为I型糖尿病，是一种自身免疫性疾病，患者身体的免疫系统攻击并破坏胰岛素及胰腺中产生胰岛素的β—细胞。胰岛素是一种激素，人体需要它才能将糖、淀粉及其它食物转换成能量。从营养成分来看，牛奶缺乏一些重要的蛋白质，如可以提高人体免疫力的人乳铁蛋白和人乳清白蛋白等。将人乳中的部分基因转移到克隆奶牛体内能产生“人乳化”牛奶，可以作为缺乏母乳的母亲哺乳婴儿的替代品。人乳化牛奶，其目的是让牛奶的主要成分和人乳相同，目前我国研究的人乳化牛奶中有效成分的表达水平已经达到产业化要求。但要实现真正的产业化，还必须由国家进行长时间的安全性评估。

实例2：人乳化牛奶实例3：提高牛的产奶量

利用大肠杆菌转基因技术大量生产牛生长激素，再将此牛生长激素基因转入奶牛体内，可以显著提高牛的产奶量。实例4：提高牛奶中κ-酪蛋白的含量奶酪的产率与牛奶中κ-酪蛋白的含量成正比，应用基因工程将k－酪蛋白基因在奶牛乳腺中表达，提高牛奶中κ-酪蛋白的含量。实例5：生产无乳糖牛奶：乳糖是乳制品中的主要碳水化合物，但是世界上约有70%的人因乳糖酶缺乏和乳糖不耐受症而影响乳制品的摄入,尤以亚洲人发生乳糖不耐受的机率为最高。

将乳糖酶基因在牛乳腺细胞中表达就能产生无乳糖牛奶。知识点：乳糖不耐症：是指人体不能分解并代谢乳糖（常见于牛奶及其他奶制品中），这是由于肠道内缺乏所需的乳糖酶，或者是由于乳糖酶的活性减弱而造成的。在缺乏乳糖酶的情况下，乳制品中的乳糖未被分解便直接进入了结肠。被肠道内的细菌利用并在体内发酵并产生大量气体，会引起一些腹部不适症状，包括胃痉挛、胃气胀和腹泻等症状。Genemodifiedmilk基因工程牛奶（改善牛奶品质）Increasethelactoferrincontentinmilk

增加奶中乳铁蛋白Increaseinmilk

增加奶中的溶菌酶Increasetheproteinwhichisbeneficialtoadsorbcalciuminmilk增加奶中有利于吸收钙的蛋白Decreasetheoilandfatcontentinmilk

降低奶中的脂肪Increasetheanti-illnessfactorcontentinmilk

增加奶中的抗病因子（二）

改造植物性食品原料

1、提高植物性食品氨基酸含量

例如，可以对赖氨酸代谢途径中的各种酶进行修饰或加工，从而使细胞积累更大量的Lys。在植物细胞中，Lys是由Asp衍生而来的，在这个过程中有两个起重要作用的酶，天冬氨酸激酶(AK)和二氢吡啶二羧酸合成酶(DHDPS)。这两个酶都受到它们所催化的反应的终产物-Lys抑制。因此只要能够解除Lys对AK和DHDPS的抑制，就可以在细胞内积累较高含量的Lys。现在已经从玉米等植物中克隆到了对Lys的抑制作用不敏感的DHDPS的基因，并正在对转入此基因的植物进行检测。

还可针对性地将富含某种特异性的氨基酸的蛋白基因转入目的植物，以提高相应植物中的特定氨基酸的含量。例如通过分析发现，玉米β-phaseolin富含Met，将此蛋白基因转入豆科植物，就可以大大提高豆科植物种子贮存蛋白的Met含量，而Met正是豆科植物种子贮存蛋白所缺少的成分。

实例：转基因玉米例如：将蚕豆中一种富含赖氨酸和甲硫氨酸的蛋白基因转入玉米中进行表达，显著提高了玉米的这两种人体必需氨基酸的含量，提高了玉米的营养价值。知识点：种子中的蛋白质称为种子贮藏蛋白。禾谷类植物种子中蛋白质含量一般占种子干重的7％-14％，大豆则高达15％-40％。但种子贮藏蛋白由于缺少某些必需的氨基酸而营养不够完全，如玉米中相对缺乏赖氨酸，而大豆则缺乏蛋氨酸、半胱氨酸等含硫氨基酸。2、增加食品的甜味

非洲有一种植物叫应乐果，研究人员在其果实中发现了一种叫做应乐果蛋白的蛋白质，咀嚼时比蔗糖大约甜1.0万倍，而它所含的蛋白质却又不会在新陈代谢中具有与蔗糖相同的作用，它的这种特性使之成为蔗糖的理想替代品。

非洲灌木锡兰莓(应乐果)

天然应乐果蛋白是有两条链通过弱的非共价键相互作用而形成的二聚体。A链由45个氨基酸残基组成，B链由50个氨基酸残基组成。但由于是由两条分离多肽链组成，烹调过程中遇到的加热、遇酸(例如醋酸、柠檬酸)等情况很容易使之解离，失去甜味。局限了它作为甜味剂的用途。

人们采用化学方法合成出应乐果蛋白基因，它可以编码同时包括A、B两条链的单链肽段。此融合蛋白在转基因番茄和莴苣中进行了表达。

还可用基因工程的方法获得新的糖类。例如环化糊精(CD)就是一种新的糖类物质。这种物质有可能作为一种新型甜味剂用于食品工业，研究表明，环化糊精除了具有甜味外还有分解食物中的咖啡因和胆固醇等有害物质的功能。将环化糊精糖基转移酶(CGT)的基因转入植物，可以在转基因植物中获得环化糊精。3、改造油料作物

最易用基因工程方法进行改造的油料作物是油菜，迄今为止，在世界范围内种植的良种油菜有31％是转基因品种。

用基因工程技术可以提高油脂中抗氧化剂的含量。

已成功地从拟南芥中克隆甲基转移酶基因并转导到了大豆中，甲基转移酶是γ—生育酚形成生育酚的关键酶。转这种酶基因的大豆能在不降低总生育酚的前提下，使α—生育酚的含量提高80％以上。

实例1：减少饱和脂肪酸的含量：和动物脂肪相比，植物油中饱和脂肪酸的含量较低(比动物脂肪少40％一50％)，这有利于降低人体中胆固醇的含量。然而，多数植物油中仍含有10％一20％的饱和脂肪酸，因此，降低植物油中饱和脂肪酸的含量也是人们所希望的。通过常规育种，人们曾获得饱和脂肪酸含量低的油料作物，但是它们通常都不高产。利用基因工程，可以在高产的前提下降低植物油中饱和脂肪酸的含量。实例2：用转基因技术合成ω-３脂肪酸

ω-３脂肪酸是人体必需的不饱和脂肪酸，ω-3脂肪酸是一种脂肪酸，是深海鱼油的重要成分之一。医学研究表明，这种脂肪酸可降低胆固醇和血压，有助于预防人类的心血管疾病。但这种物质只能从食物中摄取。据报道，英国赫特福德郡洛桑研究所科学家2007年从一种名为海链藻的单细胞海藻中分离出关键基因，并将其植入亚麻和油菜中。实验证实，这些农作物可以合成出通常只在深海鱼类中存在的ω-３脂肪酸。知识点：ω-3脂肪酸是一条由碳、氢原子相互连结而成的长链（18个碳原子以上），其中间有3-6个不饱和键（即双键）。因其第一个不饱和键位于甲基一端的第3个碳原子上，故名ω-3。4、改良植物食品的蛋白质品质

如秘鲁“国际马铃薯培育中心”培育出一种蛋白质含量与肉类相当的薯类；转移扁豆蛋白基因可获得具有较高贮存蛋白质的转基因向日葵。我国在此方面也培育出了一批作物新品种，有的已经在生产上推广应用。如山东农业大学将小牛胸腺DNA导入小麦系814527，在第二代出现了蛋白质含量高达16.51％的小麦变异株；中国农业科学院作物研究所将大米草DNA引入水稻品种早丰，出现了籽粒蛋白质含量高达12.74％的受体变异类型。

基因工程在改善农作物种子蛋白质质量方面发挥着重要作用。如小麦、玉米等谷物种子缺乏赖氨酸，豆类作物种子缺乏蛋氨酸，将富含赖氨酸和蛋氨酸的种子基因进行分离鉴定，并转入相应的作物中，可得到营养品质较为完全的蛋白质。如将巴西坚果或豌豆蛋白基因转入大豆中，获得含有较高含硫氨基酸的转基因大豆。5、改善园艺产品的采后品质目前，水果蔬菜品质改良是育种的主要目标之一。将一些有价值的外源基因导入果蔬中，对改良其菜品质是大有作为的。人类第一个用于商业化生产的转基因植物品种就是1994年美国Calgene公司推出的转基因耐贮番茄FlavrSavr，1996年我国相继批准了转基因耐贮藏“华番l号”番茄、转基因抗黄瓜花叶病毒番茄“8805R”和甜椒“双丰R”进入产业化生产。近年来，随着生物技术的飞速发展，果实成熟衰老有关的基因工程也取得了令人瞩目的进展，在调控细胞壁代谢如PG、乙烯生物合成等领域，取得了可喜的研究成果，有的已经进入了商业化生产。

PG在果实成熟过程中合成。利用转基因技术得到的反义PG番茄，果实采后的贮藏期可延长1倍，可以减少因过熟和腐烂所造成的损失；果实抗裂、抗机械损伤、便于运输；抗真菌感染；由于果胶水解受到抑制，用其加工果酱可提高出品率。

目前已经从桃、猕猴桃、苹果、西洋梨、砂梨、鳄梨、番茄、黄瓜、甜瓜、马铃薯、玉米、水稻、大豆、烟草、甜菜、油菜、拟南芥等植物中克隆得到PG的编码基因。

（1）多聚半乳糖醛酸酶（PG）(2)乙烯合成相关酶基因：采用基因工程手段可控制乙烯生成，如导入反义ACC（1-氨基环丙烷-1-羧酸）合成酶基因；导入反义ACC氧化酶基因。ACC合成酶(简称ACS)基因：ACC合成酶是乙烯生物合成的关键酶，由一个多基因家族所编码。目前，已经从番茄、苹果、康乃馨、绿豆、夏南瓜、笋瓜等植物中得到了ACC合成酶基因。1995年中国农大罗云波等培育出转反义ACS的转基因的番茄，在室温下可贮存3个月。ACC氧化酶基因：又叫乙烯形成酶(EFE)，也是乙烯生物合成途径中的关键酶。在细胞中的含量比ACC合成酶还少，也是由一个多基因家族编码。目前已经从番茄、甜瓜、苹果、鳄梨、猕猴桃以及衰老的麝香石竹花、豌豆、甜瓜等分离出ACC氧化酶基因。

利用基因工程方法延缓蔬果成熟衰老、控制果实软化，提高抗病虫和抗冷害能力等方面均有广阔的应用前景。

实例1：番茄延熟是基因工程研究较多而且比较成功的例子。

番茄是营养丰富、经济价值较高的果蔬，但它不耐贮藏。为了解决番茄这类果实的贮藏问题，研究者发现，控制植物衰老激素乙烯合成的酶基因，是导致植物衰老的重要基因，如果能够利用基因工程的方法抑制这个基因的表达，那么衰老激素乙烯的生物合成就会得到控制，番茄也就不会容易变软和腐烂了。美国、中国等国家的多位科学家经过努力，已培育出了这样的番茄新品种。这种番茄抗衰老，抗软化，耐贮藏，能长途运输，可减少加工生产及运输中的浪费。见下图：知识点：乙烯控制着植物的许多生理和发育过程，如果实成熟、脱落、和衰老等。通过克隆对乙烯生物合成过程中的ACC合成酶基因并转入植物来调节植物体内的乙烯合成，从而影响乙烯参与的多种生理过程。如控制果实的成熟时间，达到延迟成熟，延长保鲜期，提高耐贮藏性。

实例2：转耐冷基因蔬菜（抗冻蔬菜）：利用较多的是来自北极深海鱼类的抗冻基因(AFPS)。将鲽鱼科的抗冻基因转入番茄中（Genetransferbetweenanimalsandplants），发现其具有抑制冰块重新结晶的能力，从而使蔬菜免遭冻害。将美洲拟鲽抗冻蛋白基因AFP直接转入番茄，得到的转基因植株在平均气温低于4.4℃的情况下，生长好于对照，并且果实成熟提前。致死温度也降低了l℃～2℃。各种各样的转基因水果

抗性农作物植物性状改良---抗除草剂、抗虫害等。实例1：抗虫转基因植物昆虫对农作物的危害极大，全世界每年因此损失数千亿美元。目前对付昆虫的主要武器仍是化学杀虫剂，它不但严重污染环境，而且还诱使害虫产生相应的抗性。将抗虫基因导入农作物，能避免化学杀虫剂所造成的许多负面影响。目前，抗虫作物已占全球转基因作物的22％。用于构建抗虫害转基因植物常见的外源基因有苏云金芽孢杆菌的毒晶蛋白基因、凝集素基因等40多个，其中广泛应用的一种植物抗虫基因是从苏云金芽孢杆菌（Bacillusthuringiensis，简称Bt）中分离出来的一种毒蛋白基因—Bt基因。Bt基因通常以原毒素形式存在，当昆虫取原毒素后，在昆虫消化道内的碱性条件和特定蛋白酶的作用下，原毒素变成有活性的毒性蛋白。它可以与敏感昆虫的肠道上皮细胞表面的特异受体相互作用，诱导细胞膜产生非特异性小孔，扰乱细胞的渗透平衡，并引起细胞肿胀甚至裂解，从而导致昆虫幼虫停止进食而最终死亡。2）抗除草剂转基因大豆草甘膦是一种施用于叶片的广谱、非选择性的有机磷类除草剂。传统大豆不抗除草剂草甘膦，孟山都公司将从土壤细菌分离出的抗草甘膦基因（从农杆菌CP4中分离出的EPSPS基因），用基因工程技术转入大豆，获得抗草甘膦大豆。自从1996年孟山都公司正式推广抗草甘膦大豆以来，其种植面积迅速增长，成为大豆生产上广泛应用的惟一的转基因产品，也是目前世界上种植面积最大的转基因作物。目前我国只发放了一种转基因大豆的安全证书，即孟山都公司的抗除草剂转基因大豆40-3-2。三、

利用基因工程改进食品生产工艺（一）利用DNA重组技术改进果糖和乙醇生产方法

1、利用微生物培养技术，大量生产所需的酶

2、利用α-淀粉酶的高温突变体进行“高温”生产这种突变体可在80～90℃时起作用，在这种高温下进行液化淀粉，加速淀粉的水解，同时节约正常淀粉酶水解的冷却降温所消耗的能量。

3、改变编码α-淀粉酶和葡萄糖淀粉酶的基因使它们具有同样的最适温度和最适pH值，使液化、糖化在同一条件下进行，减少生产步骤，降低生产成本。

4、利用DNA重组技术获得能够直接分解粗淀粉的酶可降低能量消耗，提高效率，降低成本。

5、寻找或人工“创造”一种分泌葡萄糖淀粉酶发酵微生物葡萄糖淀粉酶能将淀粉全部水解成葡萄糖。在发酵过程中可不再添加淀粉酶，直接生产果糖或乙醇。

（二）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，便可相应地降低大麦中的醇溶蛋白含量，以适应生产的要求。

（三）

改良小麦种子贮藏蛋白的烘烤特性

小麦种子贮藏蛋白对面包烘烤质量有很大影响，特别是高分子谷蛋白5(x)和10(y)的亚基有助于面包质量的改善，同时谷蛋白的N端和C端含有Cys残基，可形成分子间的二硫键，产生高分子量的聚合物，从而使面团具有较好的弹性。利用基因工程技术，通过增加谷物蛋白的5(x)和10(y)的亚基的拷贝数、引入Cys残基以及改变交联特性等手段，可使小麦具有更理想的加工特性。

（四）

改善牛乳加工特性

在牛乳加工中如何提高其热稳定性是关键问题。牛乳中的酪蛋白分子含有丝氨酸磷酸，它能结合钙离子而使酪蛋白沉淀。采用基因操作，使酪蛋白分子中Ala-53被Ser所置换，但可提高其磷酸化，使酪蛋白分子间斥力增加，以提高牛奶的热稳定性，这对防止消毒奶沉淀和炼乳凝结起重要作用。

由于从植物中提取食品添加剂，来源有限、成本昂贵；化学合成虽成本较低，但常可能危害人体健康。因此，生物技术，特别是发酵工程技术已成为食品添加剂生产的首选方法。

四、

利用基因工程生产食品添加剂及功能性食品（一）生产氨基酸

氨基酸是我国新型的发酵工业产品之一，目前，国外已有5种氨基酸用重组菌实现了工业化生产，达到较高水平（如苏氨酸、组氨酸、脯氨酸、丝氨酸和苯丙氨酸）。生产色氨酸，在正常的色氨酸生物合成途径中，其关键酶是邻氨基苯甲酸合成酶。把编码这种酶的基因，转化到生产色氨酸的菌株中使之正确高效表达，就会达到增加色氨酸的产量的目的。

（二）生产黄原胶黄原胶是一种高分子的多糖，其物理化学性质非常稳定，常被作为稳定剂、乳化剂、加浓剂、悬浮剂使用，在食品加工中用途广泛。

在奶酪的制作过程中，会产生一种叫做乳清的副产品。这种副产品乳糖含量高达3.5％～4％，还有少量的蛋白质、矿物质和小分子有机物，但牛奶场却很难处理这种乳清。研究发现，大肠杆菌的1acZ操纵子包含了半乳糖苷酶和乳糖渗透酶的基因，这两个基因置于X．campetris启动子的驱动下，转入宿主的质粒载体中，导入大肠杆菌，然后通过三亲交配转入X．campetris。本来，野生型的X．campestris不能利用乳糖，只能在以葡萄糖为碳源的环境中生产黄原胶，而用这两个基因转化后，X．campestris菌就可以利用乳清高水平地生产黄原胶了。

（三）

超氧化物歧化酶(SOD)的基因工程

采用基因工程手段改良产酶菌株，近年来应用于超氧化物歧化酶(SOD)。Hallewell等报道了人的SOD的cDNA的核苷酸序列、分子克隆和用Tacl启动子在大肠杆菌中的高效表达。利用酵母甘油醛磷酸脱氢酶启动子指导人的SOD基因在酵母菌中高效表达，产生的人的SOD是可溶的，酶比活正常。酵母产生的人的SOD在其N末端乙酰化，它与人红细胞的SOD物化特性相同。可见，用酵母表达生产人的SOD，具有广泛的应用前景。

（四）

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，便可以在牛乳或羊乳中产生这种酶。这些都是转基因动物生产特殊成分的例子。

生产特殊食品----食品疫苗传统疫苗是将灭活或减毒的病原微生物(病毒、细菌等)或者病原微生物的抗原成分直接注射入体内，诱导机体产生对特定微生物免疫力，不再感染由该病原微生物所致的疾病。疫苗的应用已有200多年历史。由于传统疫苗价格非常昂贵，且需要冷藏，所以开发出价格低廉而又服用方便的疫苗是科学家的奋斗目标。为此，研究者正致力于一种创新性的解决方案，利用某种特定病毒的蛋白，这种蛋白能够激发免疫反应，但不会造成患病危险。将其嵌入传统的可食性植物基因系统中，经过种植，便拥有了被植入的水果或蔬菜的基因信息，人服用后便产生免疫效果。当人们在享受美味佳肴的同时，就可轻松完成接种疫苗的工作，无需打针吃药了，这就是口服的食用疫苗。

将狂犬病抗原、乙肝表面抗原、链球菌表面抗原、流感表面抗原等基因转移到马铃薯、香蕉、番茄等10多种作物上，可生产出各种食用疫苗。利用基因工程技术，可将普通的蔬菜、水果、粮食等农作物，变成能预防疾病的神奇“疫苗食品”。科学家最初培育出了一种能预防霍乱的苜蓿植物。用这种苜蓿来喂小白鼠，能使小白鼠的抗病能力大大增强。而且这种霍乱抗原，能经受胃酸的作用而不被破坏，并能激发人体对霍乱的免疫能力。于是，越来越多的抗病基因正在被转入植物，使人们在品尝美味的同时，达到防病的目的。实例1：美国科学家自1989年起采用转基因技术，在烟草、马铃薯等植物上成功地制造出了预防急性病毒性腹泻病毒的疫苗及大肠杆菌疫苗、另外，一个科研小组正进行将乙肝疫苗转入香蕉的实验。据了解，与每剂价值100-200美元的传统乙肝疫苗相比，此种新型食用疫苗每剂只需几美分。实例2：香港中文大学生物系的研究人员将乙肝疫苗的抗原植入大豆中，食用时，先将大豆磨碎，稍作提取，然后混在可直接食用的食品中，便能吃下疫苗，令体内产生抗体，达到预防乙肝的效果。实例3：日本大阪大学和日本协同乳业的研究人员发现，幽门螺杆菌是引发胃癌和胃溃疡的病因之一。在食用幽门螺杆菌的鸡的卵黄中，含有抑制幽门螺杆菌的特异抗体，并证明对人体有效。协同乳业正探讨利用抗体卵黄加工食品的商品化问题。通过开发抗体鸡蛋食品疫苗来预防胃癌、胃溃疡病意义十分重大。目前医学界担忧的是食品疫苗的服用剂量问题。实例4：富含胰岛素的转基因番茄目前，国内外重点研究开发的食品添加剂有：甜味剂：木糖醇、甘露糖醇、阿拉伯糖醇、甜味多肽等；酸味剂：L－苹果酸、L－琥珀酸等；氨基酸：各种必需氨基酸；增稠剂：黄原胶、普鲁兰、茁霉多糖、热凝性多糖等；风味剂：多种核苷酸、琥珀酸钠、香茅醇、双乙酰等；芳香剂：脂肪酸酯、异丁醇等；色素：类胡萝卜素、红曲霉色素、虾青素、番茄红素等；维生素：维生素C、维生素B12、核黄素、肉碱等；生物活性剂：活性多肽等；天然食品防腐剂：如乳链菌肽、杀菌肽、瓜蟾抗菌肽、防御素等。

第四节国内外转基因食品发展现状近十余年来，转基因技术的发展在农业上显示出强大的潜力，并逐步发展成为能够产生巨大社会效益和经济利益的产业。1953年，DNA双螺旋结构被鉴定出来；1983年，世界上第一株基因植物，一种对抗生素产生抗体的烟草出现；1990年，第一例转基因棉花种植成功；1994年，一种可以抵御番茄环斑病病毒的西红柿获准在美国上市；1996年，美国又率先将部分转基因食品（大豆、玉米、油菜、西红柿、土豆）推上商业化进程。1996年，全球共种植170万公顷。2000年，达4220公顷（超过1亿亩），相当于英国国土面积的2倍。种植的国家1996年为6个，98年为9个，99年为12个，2000年为13个（5个发展中国家）。最新资料表明，现在有21个国家种植转基因农作物，达到21亿亩。2000年，种植排名前4位的国家是：美国：68%阿根廷：23%加拿大：7%中国：1%其余的只有南非和澳大利亚超过10万公顷美国转基因食品概况：43种动、植物转基因产品通过FDA认证；超过60%的加工食品含有转基因成分；转基因食品的销售额超过100亿美元；超过50%的大豆为转基因大豆；超过40%的玉米、小麦为转基因玉米和小麦。与转基因有关的食品达7000种，包括：婴儿食品、巧克力、冷冻甜品、面包、人造奶油、香肠、肉类及代肉类产品美国的转基因食品的研究开发主要是三大化学杜邦、孟山都和陶氏。

中国的情况：我国目前种植的品种主要有：大豆、棉花、烟草、番茄、水稻、玉米。1999年3月中国水稻研究所研制的属世界首创的“转基因杂交水稻”研究成果通过鉴定1998年6月，我国批准6个可以商业化的品种，其中涉及食品的有3项，分别是陈章良教授的抗病番茄、抗病甜椒和华中农业大学研制的耐贮存番茄。现在大部分转基因产品仍处于中间试验阶段。我国有13亿人口，占世界总人口的22%，这意味着中国将以占世界可耕地面积的7%养活世界22%的人口。城市化发展使农业耕地不断减少，而人口又持续增加，对工农业生产有更高的需求，对环境将产生更大的压力。为此，从20世纪80年代初，中国已将现代生物技术纳入其科技发展计划。近年来，我国现代生物技术的研究开发已经取得了很多成果。但是，与欧美等发达国家相比，我国现代生物技术发展的总体水平还较低，有待迎头赶上。转基因食品是新的科技产物，目前还存在这样或那样的问题，但随着科技的发展，它会愈来愈完善。带着美好的愿望展望未来，也许再也不会担心农药的危害，吃的食品都是新鲜的，食品不会短缺……也许糖尿病人只需每天喝一杯特殊的牛奶就可以补充胰岛素；也许能见到多种水果摆在药店里出售，补钙的、补铁的、治感冒的、抗病毒的……

也许转基因食品有可能会让人们的生活变得更加丰富精彩。也许……

各国对转基因食品的反应目前，针对转基因和转基因食品可能对人类带来的严重后果。瑞士、奥地利的消费团体反对进口销售转基因食品、在日本，以玉米为原料的大型食品加工企业从2000年开始，决定全部用非转基因玉米原料，也用非转基因原料生产牛肉和牛奶、斯里兰卡政府不顾美国的强烈反对，明令禁止种植转基因作物、非洲一些贫穷国家则表示宁愿饿死也不接受美国的转基因玉米援助、墨西哥禁止种植转基因玉米、欧盟暂缓进口转基因食品、澳大利亚、新西兰等国家都要求在转基因食品上明确贴上标签，说明转基因成分的含量、就连美国三县全民公决禁种转基因粮食。中国成为世界上第一个批准主粮可进行转基因种植的国家2021年10月27日，农业部批准了两种转基因水稻、一种转基因玉米的安全证书，这也让我国成为世界上第一个批准主粮可进行转基因种植的国家。迄今为止，世界所有国家传来的有关转基因食品的负面消息，全都是小白鼠食用后的不良反映而中国不仅没有对转基因食品制定管理制度，反而成了世界上第一个批准主粮可进行转基因种植的国家。第五节

转基因食品的安全性

转基因食品是利用新技术创造的产品，也是一种新生事物，人们自然对食用转基因食品的安全性存有疑问。迄今为止，转基因食品在推出市场前都没有经过长远的安全评估，人类长期食用是否安全仍然成疑，而科学界对这些食品是否安全也没有共识。

世界粮农组织、世界卫生组织及国际经济合作组织这些权威机构都表示，人工移植外来基因可能令生物产生“非预期后果”。即是说，到现在为止还没有足够的科学手段去评估转基因生物及食品的风险。

转基因食品安全吗？国际消费者联会（成员包括全球115个国家的250个消费者组织）表示：“现时没有一个政府或联合国组织会声称转基因食品是完全安全的”。1998年6月，我国批准6个可以商业化的品种，其中涉及食品的有3项，分别是陈章良教授的抗病番茄、抗病甜椒和华中农业大学研制的耐贮存番茄。(2)乙烯合成相关酶基因：通过克隆对乙烯生物合成过程中的ACC合成酶基因并转入植物来调节植物体内的乙烯合成，从而影响乙烯参与的多种生理过程。因其第一个不饱和键位于甲基一端的第3个碳原子上，故名ω-3。凝乳酶应用于奶酪的生产目前已经从番茄、甜瓜、苹果、鳄梨、猕猴桃以及衰老的麝香石竹花、豌豆、甜瓜等分离出ACC氧化酶基因。生物活性剂：活性多肽等；实例1：抗虫转基因植物在缺乏乳糖酶的情况下，乳制品中的乳糖未被分解便直接进入了结肠。Haveyoueatengeneticallymodifiedfoods?当今，保健食品的发展有赖于基因工程这门新技术。例如：将蚕豆中一种富含赖氨酸和甲硫氨酸的蛋白基因转入玉米中进行表达，显著提高了玉米的这两种人体必需氨基酸的含量，提高了玉米的营养价值。为什么人们会对转基因食品有恐惧心理？由于转基因食品在基因重组与改变过程中，有可能产生某种毒性、过敏性，生成抗营养因子，引起营养成分改变，或者某种抗抗生素基因有可能随食品转移到肠道，使抗生素对该机体从此失去疗效。就目前而言，还没有发现转基因食品对人类有害，但同时也缺乏证据证明它的无害性，因此产生了一些争论。

转基因食品的安全性问题在哪里？

1、食物安全性因素

2、环境安全性因素1、食物安全性因素转基因食品携带的抗生素基因有可能使动物与人的肠道病原微生物产生耐药性，这是人们最关心的问题。抗虫农作物体内的蛋白酶抑制剂和残留的抗虫内毒素，可能对人体健康有害。有人认为，抗虫农作物体内的蛋白酶抑制剂和抗虫内毒素，既然能使咬食其叶片的昆虫的消化系统功能收到损害，那么谁又能担保其叶片、果实、种子不会对人畜产生类似的伤害呢？

随着基因改造的抗除草剂农作物的推广，可能导致除草剂的用量增加，从而导致除草剂在食品种残留量加大。转基因作物中病毒基因有可能与浸染该植物的其他病毒进行重组，产生新病毒或超级病毒。转基因生物作为食品进入人体，可能使人出现某些毒理作用和过敏反应，国外已有儿童饮用转基因大豆豆浆产生过敏反应的报道。2、环境安全性因素如果转基因作物转入的抗性基因逃逸到其他作物上，也会使这些作物的野生近缘种并成杂草；如果转基因高产作物一旦通过花粉导入方式将高产基因传给周围杂草，会引发超级杂草出现，对天然森林造成基因污染和对这些地区的其他作物带来不可预见的后