轉基因食品安全性評價研究進展

包 琪，賀曉云，2，3，黃昆侖，2，3*

1中國農(nóng)業(yè)大學食品科學與營養(yǎng)工程學院，北京100083;2農(nóng)業(yè)部轉基因生物食用安全監(jiān)督檢驗測試中心，北京100083;3食品質量與安全北京實驗室，北京100083

轉基因作物商業(yè)、產(chǎn)業(yè)化為人們帶來了巨大的社會經(jīng)濟效益，已經(jīng)成為全球新的經(jīng)濟增長點及各國增強農(nóng)業(yè)國際競爭力的重要保障(祁瀟哲和黃昆侖，2013)。然而，隨著轉基因作物商業(yè)化規(guī)模的不斷擴大與深入，其潛在風險性成為爭論的焦點，轉基因食品安全問題也成為人們最關心的問題?？茖W理性地解決這些問題，保障我國生物技術研發(fā)以及產(chǎn)業(yè)化的健康發(fā)展，加強轉基因食品的安全性評價和標準化管理顯得尤為迫切和重要。因此，本文從轉基因食品的發(fā)展現(xiàn)狀及其安全性評價歷史進程和基本內容等方面全面綜述了其安全性評價的研究進展。

1 轉基因食品的發(fā)展現(xiàn)狀

利用現(xiàn)代基因工程技術，可以將來源于任何種類的植物、動物或微生物，甚至設計合成的遺傳物質引入到不同種類的植物中，由此產(chǎn)生的植物通常被稱作轉基因植物;當其用作食物來源時，被稱作轉基因植物食品或轉基因食品(Magana-Gomez ＆de la Barca，2009)。

國際農(nóng)業(yè)生物技術應用服務組織(ISAAA)2014年2月13日發(fā)布的報告稱，全球轉基因作物的種植面積在轉基因作物商業(yè)化的18年中增加了100 倍以上，從1996年的170 萬hm2增加到2013年的1.75 億hm2。其中，美國仍是全球轉基因作物的領先生產(chǎn)者，種植面積達到7010 萬hm2，占全球種植面積的40%。全球27 個國家超過1800 萬農(nóng)民于2013年種植轉基因作物，種植面積比2012年增加3%，即增加了500 萬hm2(James，2014)。2013年種植轉基因作物排名前五的國家，種植面積均超過1000 萬hm2，分別為美國、巴西、阿根廷、印度和加拿大，且發(fā)展中國家轉基因作物種植面積已經(jīng)連續(xù)2年超過發(fā)達國家，占全球轉基因作物種植面積的54%(9400 萬hm2)。

隨著城市化程度不斷提高，可耕地面積不斷萎縮，世界性的糧食危機不斷加劇。發(fā)展轉基因作物已經(jīng)成為解決資源緊缺問題的一條重要途徑。轉基因作物的抗逆性強，能夠增加糧食產(chǎn)量(Zhang ＆Blumwald，2001);同時可以適當延長貨架期，減少糧食浪費(Gustavsson et al.，2011)。通過生物技術手段還可以改造食品食用部分的蛋白質、氨基酸、維生素等含量或組成，提高轉基因食品的營養(yǎng)價值，如最出名的金大米(富含維生素A)(Ye et al.，2000)等。

但是，由于轉基因技術的特殊性，人們擔心其是否威脅人類健康，轉基因食品的安全問題成為一個“敏感詞”。有關轉基因食品的安全問題是一個“歷史性問題”，在轉基因技術出現(xiàn)之初，科學家們就開始關注其安全性問題，并且研究和制訂了一系列的安全性評價措施。隨著時間的推移，這些安全評價策略也在不斷完善和發(fā)展，充分保障了轉基因食品的食用安全和環(huán)境安全。

2 轉基因食品安全性評價的發(fā)展歷程

2.1 轉基因食品安全問題的由來

20 世紀60年代，Paul Berg 將猿猴病毒SV40和大腸桿菌DNA 碎片的鈍性末端接合在一起，制造了世界第一例重組的DNA。在1971年的冷泉港會議上，Robert Pollack 提出SV40 是腫瘤病毒，釋放到自然界中，可能會成為潛在的致癌因素，因此該試驗被終止(麗莎·楊特，2008)。這次會議是第1次論及重組DNA 安全性的會議。次年，歐洲分子實驗室(EMBO)專門討論了基因重組技術的潛在危害。1973年6月13日，在美國Gordon 會議上，討論了轉基因作物的安全性問題，并提出了一些相關的建議。

2.2 轉基因食品安全性評價的歷史性里程碑

1975年2月在美國加利福尼亞州舉行了Asilomar 會議，專門討論了轉基因生物安全的問題，這次會議是世界上第1 次正式關于基因工程技術即轉基因生物安全性的會議，成為“人類社會對轉基因生物安全性關注的歷史性里程碑”(李建軍和唐冠男，2013)。Asilomar 會議后，美國國立衛(wèi)生研究院(NIH)發(fā)布了《重組DNA 分子研究準則》，經(jīng)濟合作與發(fā)展組織(OECD)發(fā)布了《生物技術管理條例》，歐美和日本也發(fā)布了一些相關的指引文件。

1989年，隨著第1 例基因重組轉基因食品——牛乳凝乳酶的商業(yè)化生產(chǎn)，轉基因生物的食用安全性受到了越來越廣泛的關注。世界糧農(nóng)組織和世界衛(wèi)生組織(FAO/WHO)于1990年召開了第一屆關于轉基因食品安全性的專家咨詢會議，在安全性評價方面邁出了第一步。會議首次回顧了生物技術在食品生產(chǎn)加工中的地位，討論了生物技術食品安全性評價的一般性和特殊性問題;認為傳統(tǒng)的食品安全性評價毒理學方法已不再適用于轉基因食品;并于1991年出版了“生物技術食品安全性分析策略”的報告(WHO，1991)。

2.3 轉基因食品安全性評價的基本原則:實質等同性原則

1993年，OECD 專門召開了轉基因食品安全性的會議，做了《現(xiàn)代生物技術食品安全性評價:概念與原則》的報告(OECD，1993)?！皩嵸|等同性原則”，是指對轉基因作物的農(nóng)藝性狀和食品中各主要營養(yǎng)成分、營養(yǎng)拮抗物質、毒性物質及過敏性物質等成分的種類和數(shù)量進行分析，并與相應的傳統(tǒng)食品進行比較，若二者之間沒有明顯差異，則認為該轉基因食品與傳統(tǒng)食品在食用安全性方面具有實質等同性，不存在安全性問題。

1995年，WHO 正式將“實質等同性原則”應用于現(xiàn)代生物技術植物食品的安全性評價中(WHO，1995)。1996 和2000年的FAO/WHO 專家咨詢會議(FAO/WHO，1996;FAO/WHO，2000a、2000b)、2000和2001年在日本召開的世界食品法典委員會(CAC)轉基因食品政府間特別工作組會議也對“實質等同性原則”給予了肯定。至此，轉基因食品安全性評價的基本原則得到了世界公認(沈平和黃昆侖，2010)。

2.4 轉基因食品安全性評價策略的發(fā)展和完善

1994年第1 例轉基因番茄批準商業(yè)化生產(chǎn)，1996年轉基因作物開始大面積種植，轉基因食品正式進入人們的生活，也引起了更多的關注和擔憂。1998年，英國的Pustai 博士報道，用轉有雪花蓮凝集素的轉基因馬鈴薯飼養(yǎng)大鼠，會引起大鼠器官發(fā)育異常，免疫系統(tǒng)受損，在歐洲引起了軒然大波。隨后，一系列研究結果對轉基因食品的食用和環(huán)境安全性提出了質疑，引起世界各國對轉基因食品安全性的普遍關注，轉基因食品的研究工作也從狂熱趨于理性化。

1996年，F(xiàn)AO/WHO 專家咨詢會議就生物技術與食品安全性做了進一步討論。同年，國際生命學會(ILSI)制定了檢測轉基因食品潛在致敏性的決策樹(Metcalfe et al.，1996)。2000年，國際生物多樣性公約締約國大會正式通過了“卡塔赫納生物安全議定書”，提出了在預防和保護環(huán)境的原則指導下，處理和使用基因修飾生物的規(guī)則，旨在防止轉基因生物及其產(chǎn)品對環(huán)境生物多樣性和可持續(xù)性利用產(chǎn)生的不利影響。2001年，F(xiàn)AO/WHO 進一步討論了轉基因植物過敏性問題，修改了“轉基因植物潛在過敏性評價草案”，并發(fā)布了《關于基因修飾植物食品的安全性》文件(FAO/WHO，2001)。同年，在日本千葉召開了“轉基因食品安全評價情報交流”的研討會，對“過敏性樹狀決策法”做了進一步修改。2001年，曼谷召開的亞太經(jīng)合組織第5 次農(nóng)業(yè)生物技術國際研討會也就食品和飼料安全、公眾宣傳、法規(guī)協(xié)調展開了廣泛的討論(賈世榮，1999;沈平和黃昆侖，2010)。

2.5 轉基因食品安全性評價指南的建立

CAC 是由FAO 和WHO 共同建立，以保障消費者的健康和確保食品貿(mào)易公平為宗旨的一個制定國際食品標準的政府間組織。在FAO/WHO 開展的系列生物技術食品安全專家咨詢會議的基礎上，CAC 于2000年成立了生物技術食品政府間特別工作組(cx－802)，組織制定生物技術食品安全評價標準。于2000 ～2003年每年召開1 次會議，并于2003年頒布了生物技術食品安全性評價的3 項指南。2005 ～2008年又不斷修改和完善，目前已經(jīng)頒布了4 項指南(CAC，2009):(1)CAC/GL 44－2003 Principles for the Risk Analysis of Foods Derived from Modern Biotechnology(現(xiàn)代生物技術食品的安全風險評估原則);(2)CAC/GL 45－2003 Guideline for the Conduct of Food Safety Assessment of Foods Derived from Recombinant-DNA Plants(重組DNA 植物食品安全性檢測指南);(3)CAC/GL 46－2003 Guideline for the Conduct of Food Safety Assessment of Foods Produced Using Recombinant-DNA Microorganisms(重組DNA 微生物食品安全性檢測指南);(4)CAC/GL 68－2008 Guideline for the Conduct of Food Safety Assessment of Foods Produced Using Recombinant-DNA Animals(重組DNA 動物食品安全性檢測指南)。

與此同時，OECD 等國際組織也積極開展生物技術食品的安全性評價工作，于2001年開始先后出版了28 種作物的生物學特性共識文件、18 種作物的營養(yǎng)成分共識文件、4 種轉基因微生物環(huán)境應用的共識文件、5 種轉基因作物的安全性共識文件(http:∥www.oecd.org/science/biotrack/)，并建立了轉基因作物全球惟一性標識系統(tǒng)(http:∥www2.oecd.org/biotech/default.aspx)，制定了轉基因植物分子特征共識文件，于2013年提出了低水平混雜作物的環(huán)境安全性評估方案。以上共識文件已經(jīng)作為國際公認的評價依據(jù)被廣泛采納和應用(OECD，2001)。

2.6 我國的轉基因生物安全評價與管理進展

我國也制訂了一系列管理和評價的法律法規(guī)，以規(guī)范轉基因生物的安全、健康發(fā)展。1993年，原國家科委(現(xiàn)科技部)頒布了《基因工程安全管理辦法》;1996年，農(nóng)業(yè)部頒布和實施了《農(nóng)業(yè)生物基因工程安全管理實施辦法》，制定了《農(nóng)業(yè)基因生物工程的安全性檢測方法》和《農(nóng)業(yè)生物遺傳工程體及產(chǎn)品安全控制措施》。2001年，國務院頒布了《農(nóng)業(yè)轉基因生物安全管理條例》，這是目前我國對轉基因生物安全管理和評價最為權威的法律條例。為了更好地實施和配合《農(nóng)業(yè)轉基因生物安全管理條例》，農(nóng)業(yè)部于2002年發(fā)布了與《條例》配套的3個管理辦法，即《農(nóng)業(yè)轉基因生物安全評價管理辦法》、《農(nóng)業(yè)轉基因生物安全進口管理辦法》和《農(nóng)業(yè)轉基因生物標識管理辦法》，并于2004年起全面施行。其中，《農(nóng)業(yè)轉基因生物安全評價管理辦法》是對轉基因植物安全評價最為直接的管理條例和規(guī)范?！稐l例》及其后3 個《辦法》的發(fā)布和實施，標志著我國開始對轉基因生物的研究、試驗、生產(chǎn)、加工、經(jīng)營和進出口活動實施全面管理(韓梅，2007)。隨后，依據(jù)《條例》和《辦法》的要求，農(nóng)業(yè)部制定了轉基因生物安全評價和檢測的系列標準、文件、指南等，截至目前，已經(jīng)頒布了150 余項。至此，我國在參考國際準則的基礎上，已經(jīng)基本建立了符合我國國情的轉基因生物安全評價與檢測的法律法規(guī)體系，充分保障了國民健康和糧食安全，保證了我國轉基因生物技術的可持續(xù)發(fā)展。

3 轉基因食品的食用安全性評價基本內容

我國對轉基因食品安全評價的主要內容包括轉基因作物及其產(chǎn)品的關鍵成分分析和營養(yǎng)學評價、轉基因作物及產(chǎn)品的毒理學評價、基因來源及外源基因表達產(chǎn)物的致敏性評價以及腸道微生物健康評價等。簡單地講，轉基因食品在批準商業(yè)化生產(chǎn)前必須要進行營養(yǎng)學、毒理學、致敏性等方面的安全性評價。

3.1 營養(yǎng)學評價

轉基因食品均是通過外源基因表達產(chǎn)生與基因受體外觀相似的新品種，因此，應將對傳統(tǒng)食物和轉基因食物的營養(yǎng)成分和化學性質進行基本等同的分析作為第一項研究任務(姬華等，2009)。營養(yǎng)學評價主要針對蛋白質、淀粉、纖維素、脂肪、氨基酸、脂肪酸、碳水化合物、維生素、礦物元素等與人類健康營養(yǎng)密切相關的物質，以及抗營養(yǎng)因子(植酸、蛋白酶抑制劑、單寧等)，若與傳統(tǒng)食物相比產(chǎn)生了統(tǒng)計學差異，還應該充分考慮這種差異是否在這一類食品的參考范圍內。另外，可以通過觀察動物對轉基因食品的采食量和消化率等進行營養(yǎng)學評價(宋歡等，2014)。

3.2 毒理學評價

毒理學評價主要包括對外源基因表達產(chǎn)物的評價和全食品的毒理學檢測。

對外源基因表達產(chǎn)物的評價主要通過生物信息學分析，與已知的毒性蛋白的氨基酸序列進行比對，查看其同源性，隨后進行模擬腸胃液消化和熱穩(wěn)定性試驗，以及急性毒性嚙齒動物試驗(CAC，2009;Delaney et al.，2008;Hammond，2008)。根據(jù)外源基因產(chǎn)生的表達產(chǎn)物的情況，必要時可以對其急性毒性、遺傳性毒性(三致試驗:精子畸形試驗、骨髓微核試驗、Ames 試驗)、亞慢性毒性以及慢性毒性、免疫毒性等進行試驗。

對全食品的毒理學評價主要采用90 d 動物喂養(yǎng)試驗來考察轉基因食品對人類健康的長期影響。目前所用到的動物一般有大鼠、小鼠、豬、羊、雞、猴等，考慮到飼養(yǎng)條件與動物價格，通常選用大鼠進行90 d 亞慢性毒性試驗(EFSA，2011)。一般來講，轉基因食品的亞慢性毒性試驗如果無特殊異常反應，就認為此種食品在長期的使用過程中不會對人體健康造成不良影響。

3.3 致敏性評價

1988年，國際食品生物技術委員會建立了包括致敏性在內的轉基因食品安全性的評估標準和程序。目前，國際上公認的轉基因食品中外源基因表達產(chǎn)物的過敏性評價策略是2001年由FAO/WHO頒布的過敏評價程序和方法(FAO/WHO，2001)。對轉基因食品進行過敏性評價的主要原因是轉基因食品中含有由外源基因表達的特定蛋白質，無論外源基因編碼蛋白是已知的過敏原，還是與被確定的已知過敏蛋白的氨基酸序列有明顯同源性或其所屬的蛋白家族中有過敏蛋白，都有可能使轉基因食品產(chǎn)生過敏反應(王廣印等，2008)。致敏性評價的主要方法包括與已知過敏原氨基酸序列同源性的比較、血清篩選試驗、模擬腸胃液消化試驗和動物模型試驗等，最后綜合判定該外源基因產(chǎn)生的蛋白的潛在致敏性。評價內容與方法根據(jù)外源基因的供體有所不同。

3.4 其他評價

轉基因食品安全性評價還包括非期望效應、外源基因水平轉移及腸道菌群影響等研究。這些還處于科學研究階段，暫未被列入轉基因食品的安全評價指標中。這些科研的開展，將深入揭示轉基因技術對生物體本身以及人類與動物健康的影響，為轉基因技術的發(fā)展提供更加全面的科學數(shù)據(jù)。

隨著社會進步與環(huán)境變化，越來越多的國家秉承可持續(xù)發(fā)展的思想大力發(fā)展科技農(nóng)業(yè)，發(fā)展轉基因作物已經(jīng)成為必然趨勢。然而，轉基因食品作為利用生物技術改造的非傳統(tǒng)食品具有一定的風險性，因此，轉基因食品在進入市場前都要經(jīng)過十分全面、系統(tǒng)的安全性評價。只有以完善的安全評價體系作為轉基因食品商業(yè)化應用的有利保障，轉基因食品的發(fā)展才會更加順暢，才能創(chuàng)造出更大的價值。

韓梅.2007.農(nóng)業(yè)轉基因生物安全管理現(xiàn)狀及對策.江蘇農(nóng)業(yè)科學，(6):282－284.

姬華，樂國偉，王洪新，劉秀梅，張銘.2009.轉基因食品的營養(yǎng)學評價研究進展.食品研究與開發(fā)，30(7):149－152.

賈世榮.1999.轉基因作物的安全性爭論及其對策.生物技術通報，(6):1－7.

李建軍，唐冠男.2013.阿希洛馬會議:以預警性思考應對重組DNA 技術潛在風險.科學與社會，3(2):9－10.

麗莎·楊特.2008.現(xiàn)代遺傳學——設計生命.鄒晨霞，譯.

上海:上海科學技術出版社，19－22.

祁瀟哲，黃昆侖.2013.轉基因食品安全評價研究進展.中國農(nóng)業(yè)科技導報，15(4):14－19.

沈平，黃昆侖.2010.國際轉基因生物食用安全檢測及其標準化.北京:中國物資出版社.

宋歡，王坤立，許文濤，賀曉云，羅云波，黃昆侖.2014.轉基因食品安全性評價研究進展.食品科學，35(15):295－303.

王廣印，韓世棟，陳碧華，賈文慶.2008.轉基因食品的安全性與標識管理.食品科學，29(11):667－673.

CAC.2009.Foods Derived from Modern Biotechnology.Rome:FAO/WHO Food Standards Program.

Delaney B，Astwood J D，Cunny H，Conn R E，Herouet-Guicheney C，Macintosh S，Meyer L S，Privalle L，Gao Y，Mattsson J and Levine M.2008.Evaluation of protein safety in the context of agricultural biotechnology.Food and Chemical Toxicology，46:S71－S97.

EFSA.2011.EFSA Publishes General Guidance on 90-day Feeding Studies on Whole Food and Feed.http:∥www.Efsa.Europa.Eu/en/press/news/111207.htm.

FAO/WHO.1996.Biotechnology and food safety∥Report of a Joint FAO/WHO Consultation.http:∥www.fao.org/es/esn/gm/biotec－e.htm.

FAO/WHO.2001.Evaluation of allergenicity of genetically modified foods∥Report of A Joint FAO/WHO Expert Consultation on Allergenicity of Foods Derived from Biotechnology.Rome，Italy.

FAO/WHO.2000a.Safety aspects of genetically modified foods of plant origin∥Report of a Joint FAO/WHO Expert Consultation on Foods Derived from Biotechnology.Geneva，Switzerland.

FAO/WHO.2000b.Report of the First Session of the Codex ad hoc Intergovernmental Task Force on Foods Derived from Biotechnology (ALINORM 01/34).http:∥www.fao.org/es/esn/gm/biotec－e.htm.

Gustavsson J，Sonesson U，van Otterdijk R，Christel C and Alexandre M.2011.Global Food Losses and Food Waste.http:∥www.Fao.ors/docrep/014/mb060e/㈣e00.

Hammond B.2008.Food Safety of Proteins in Agricultural Biotechnology.New York:CRC Press，237－258.

James C.2014.2013年全球生物技術/轉基因作物商業(yè)化發(fā)展態(tài)勢.中國生物工程雜志，34(1):1－8.

Magana-Gomez J A and de la Barca A M C.2009.Risk assessment of genetically modified crops for nutrition and health.Nutrition Reviews，67(1):1－16.

Metcalfe D D，Astwood J D，Townsend R，Sampson H A，Taylor S L and Fuchs R L.1996.Assessment of the allergenic potential of foods derived from genetically engineered crop plants.Critical Reviews in Food Science and Nutrition，36:S165－S186.

OECD.1993.Safety Evaluation of Foods Produced by Modern Biotechnology:Concepts and Principles.Paris，F(xiàn)rance:Organization for Economic Co-operation and Development.

OECD.2001.Organisation for Economic Co-operation and Development，Inter-Agency Network for Safety Biotechnology，Paris.http:∥www.oecd.org/ehs/cd.htm.

WHO.1991.Strategies for assessing the safety of foods produced by biotechnology∥Report of A Joint FAO/WHO Consultation.Geneva:World Health Organization.

WHO.1995.Application of the Principles of Substantial Equivalence to the Safety Evaluation of Food Components from Plants Derived by Modern Biotechnology.Geneva:WHO.

Ye X，Al-Babili S，Kloti A，Zhang J，Lucca P，Beyer P and Potrykus I.2000.Engineering the provitamin A (beta·carotene)biosynthetic pathway into (carotenoidv-free)rice endosperm.Science，287:303－305.

Zhang H X and Blumwald E.2001.Transgenic salt-tolerant tomato plants accumulaten salt in foliage but not in fruit.Nature Biotechnology，19:765－768.