轉基因食品的安全性及其檢測評價

李相，郭勝偉

（1.南京中醫(yī)藥大學藥學院，江蘇南京210046；2.南京中醫(yī)藥大學基礎醫(yī)學院，江蘇南京210046）

轉基因食品的安全性及其檢測評價

李相1，郭勝偉2，*

（1.南京中醫(yī)藥大學藥學院，江蘇南京210046；2.南京中醫(yī)藥大學基礎醫(yī)學院，江蘇南京210046）

轉基因食品發(fā)展迅速，但其安全仍然是人們關注的焦點。目前，通常從生態(tài)安全、健康安全、倫理安全的角度評價轉基因食品的安全，并據此制定國際評價標準。轉基因食品的分析檢測建立在蛋白質和基因水平上，蛋白檢測主要基于免疫原理檢測粗加工食品的轉基因蛋白成分，基因檢測則基于PCR檢測食品是否含有目的基因。同時，一些新型食品檢測技術也逐步應用于轉基因食品的檢測。

轉基因食品；安全性；檢測

1轉基因食品（GMF）的發(fā)展

GMF通常指含轉基因生物成分或利用轉基因生物加工的食品。1983年，在美國斯坦福大學的伯格實驗成功的11年之后，第一例轉基因煙草誕生；1993年，美國市場上開始銷售首例GMF-晚熟番茄，標志著GMF的正式誕生；1996年GMF開始進行大規(guī)模生產和商業(yè)化。此后，GMF迅速發(fā)展，成為世界上產量最大一類新食品。

1.1種植規(guī)模

1996年全球轉基因農作物的種植面積僅為170萬公頃，2011年短短15年，就達到1.6億公頃。與此同時，世界人口達70億，再創(chuàng)歷史記錄，其中饑餓人口居高不下。這種緊張的供求關系促使轉基因作物種植面積的快速增長［1］。在2011到2012年的一年中，全球轉基因作物的種植面積增長率達6%，有效地推動了全球經濟的發(fā)展。目前，種植高產量轉基因作物，是解決全球饑餓、貧困問題的有效途徑之一［2］。

圖1　1996-2011世界轉基因作物種植面積Fig.11996-2011 world GM crop acreage.

1.2技術發(fā)展

轉基因技術由最初的導入單一基因生物，向著具備多種外源基因的多功能生物發(fā)展。從原始的抗蟲、抗病，求產量，向藥用、營養(yǎng)，求質量轉型。

第一代GMF旨在于增加農作物的抗逆性，減少農藥的使用量，減少農藥對人類健康的損害。第二代GMF在保證產量的基礎上，進行食品營養(yǎng)的改良。第三代GMF主要以增加食品中的功能因子和免疫功能為目的，即：藥用食品［3］。

2GMF的安全性評價

1998年8月，英國的Pusztai實驗，發(fā)現用轉基因馬鈴薯喂養(yǎng)的大鼠，出現體重減輕、器官生長異常、免疫系統(tǒng)遭到破壞等一系列癥狀。雖然該實驗的可信度低，但是自此GMF的安全性遭到質疑。

GMF的安全性應從生態(tài)安全、健康安全、倫理安全等3個角度進行評價，并相應建立起較為全面的、國際公認的安全監(jiān)測體系［4］。

2.1生態(tài)安全

生態(tài)安全，即環(huán)境安全。是指轉基因動植物在飼養(yǎng)和種植的過程中，對生態(tài)環(huán)境所造成的影響，主要包括：動植物逃逸、基因水平轉移、木馬基因效應。

動植物逃逸是指轉基因動植物在飼養(yǎng)過程中逃逸到自然環(huán)境里，與傳統(tǒng)動植物進行交配，將目的基因引入自然環(huán)境，從而對生物多樣性造成一定的影響［5］。

基因水平轉移（HGT）又稱側向基因轉移（HGL），是指不同生物個體或單個細胞內部細胞器之間進行的遺傳物質交流。發(fā)生于微生物、植物和動物之間，其中微生物之間的轉移最為常見?；蛩睫D移是相對于基因垂直轉移（親代傳遞給子代）而提出的，它打破了親緣關系的界限，使基因流動的可能變得更為復雜，對生物多樣性造成不同程度的影響，甚至導致基因污染、擴散等一系列嚴重的結果［6］。

木馬基因效應是指目的基因散布到環(huán)境中所造成的毀滅性的影響。有研究表明轉基因生物后代的死亡率很高，可導致物種滅絕［7］。

轉基因生物進入自然環(huán)境或生態(tài)系統(tǒng)后，可以通過雜交，將轉基因特性傳給其他生物，從而攪亂原有的生態(tài)平衡、生態(tài)秩序。但是通過人工隔離；用共轉化法、位點特異重組系統(tǒng)、轉座子介導和同源重組等技術剔除帶有安全隱患的抗性標記基因；或利用PCR直接篩選轉化體，完全不使用標記基因，可以有效避免［8-10］。

2.2健康安全

GMF健康安全，即GMF的食用安全評價。主要可以分為5個方面：

①GMF的毒性：GMF轉入的外源基因可能翻譯出隱性蛋白，產生毒性，危害人們健康。

②GMF的過敏性：GMF中的外源基因使食品中的沉默的基因被激活，翻譯出對人體存在過敏性的蛋白，使食品中的過敏成分增加。

③GMF抗性基因的安全性：GMF的大多數抗性基因屬于抗生素抗性標記基因，長期食用可導致人體對抗生素產生抗藥性，對人體健康產生危害。

④GMF的營養(yǎng)安全性：GMF的轉基因成分可能會使食物本身的營養(yǎng)物質遭到破壞，使食物的營養(yǎng)成分有所下降［11-13］。

⑤GMF的非期望效應：GMF在原料的培育過程中常常會出現一些不同于傳統(tǒng)食品原料的新性狀、新組合，人們對這些新性狀、新組合所知甚少，同時又難以精確控制，所以GMF的生產極有可能導致一些非預期的負面后果［14-15］。

2.3倫理安全

GMF的倫理安全評價，即道德文化評價，關注人的心理健康與長期的生態(tài)和諧。人們所需要的基因倫理不能僅憑專家們的“發(fā)明”，而應當是一種公開和集體討論過程的產物［16］。人類完全有理由把高尚的道德標準和價值觀的宣道士置于客觀真理的發(fā)現者之上［17］。因此，張新昌等［18］認為GMF的倫理安全問題，在于倫理道德的嚴重滯后，而不是GMF本身。

遵循一定的倫理原則，可對GMF作出合理的評價。預先防范原則，在GMF的隱患缺乏科學的初步驗證時，即采取防范措施；無害利用原則，作為制定轉基因技術政策的指導原則，要求GMF在研發(fā)、生產過程中盡量避免對生態(tài)環(huán)境和人體健康的危害；事先知情同意原則，事先了解GMF隱患和可能導致的長期的不良后果，做出自主、獨立的判斷；尊重原則，包括尊重消費者知情權和遵循生態(tài)價值規(guī)律；公正原則，用于處理GMF的國際問題，實現GMF的發(fā)展和國際利益最大化；有利原則，即GMF利益最大化［19］。

2.4國際安全評價標準

面對日益嚴峻的GMF安全形勢，世界各國采取一系列科學嚴謹的評估手段作為GMF的評價標準。目前普遍采用的是1993年由經濟合作與發(fā)展組織（OECD）提出的“實質等同性原則”，其基本概念是指轉基因物種或其食物與傳統(tǒng)物種或食物具有同等安全性［20］。其次是用于應對GMF多樣性個案分析原則，以及預防原則、逐步深入原則、科學基礎原則、公正透明原則。

3GMF的檢測技術及體系

GMF檢測基于基因與蛋白?；驒z測依賴于1985年，美國科學家Kary Mullis的PCR技術，可檢測精加工GMF；蛋白檢測基于1971年Engvall和Perlmann發(fā)明的酶聯(lián)免疫吸附劑測定（ELISA），主要檢測粗加工GMF。當下建立一個科學嚴謹、快速經濟的GMF檢測體系是證明其安全性、促進GMF發(fā)展的關鍵。GMF檢測屬于食品檢測的范疇，要了解GMF的檢測，就要從食品檢測入手。食品安全檢測的重點為食品原料質量的控制，防止食品包裝的污染，和食品中微生物的檢測［21-22］。

3.1光譜分析檢測技術

光譜分析檢測是一種新型無損檢測技術，可以有效、精確的檢測食品的成分與各組分含量，常用于果蔬的質量檢測［23］。對于轉基因食品，光譜分析檢測技術尚未普及，謝麗娟［24-26］等將近紅外光譜分析技術成功地應用于轉基因番茄的鑒別，準確率高。

3.2生物傳感器檢測

生物傳感器由生物接受器、換能器和測量系統(tǒng)組成［27］。Wayne等［28］用表面等離子體共振免疫傳感器檢測玉米抽提物中的FB1濃度；Liu等［29］用光學免疫傳感器實現了鼠傷寒沙門菌的快速檢測。生物傳感器還可以用于食品鮮度的測定［30］?？蔀镚MF的檢測提供可靠的事實依據。

3.3生物芯片檢測

是集分子生物學、分析化學和基因資訊于一體，進行高通量快速運算的集成芯片［31］。常見的生物芯片有基因芯片、蛋白芯片和微流控芯片。其中基因芯片、蛋白芯片已廣泛應用于GMF的快速檢測。Bai等［32］建立了一套基于可視基因芯片技術的轉基因作物檢測和植物基因組SNP突變鑒別的方法，并將其應用于真假植物油的檢測［33］。成曉維等［34］則利用可視芯片成功地檢測出大豆、水稻和玉米中的轉基因成分。

3.4免疫分析檢測

利用抗體-抗原特異性結合的原理，對樣品中的化合物、酶或蛋白質進行定性、定量檢測。顧煒煒等［35］在酶標抗原和多克隆抗體的基礎上，研制的直接競爭ELISA試劑盒，可用于GMF的快速、大批量檢測，并且可以對轉基因表達產物進行定量分析；白衛(wèi)濱等［36］則建立了ELISA法定量檢測抗草甘膦轉基因大豆CP4EP-SPS蛋白的方法，成功檢測出不同轉基因大豆中的CP4EP-SPS蛋白含量。

3.5蛋白質印跡法（Western blot）

Western blot適用于復雜混合、不可溶、低于或超過預定限值水平的目的蛋白質的分離檢測，并可以消除蛋白溶解、蛋白凝聚和非目標蛋白與靶蛋白共沉淀等問題［37-38］，令Westernblot在GMF的檢測中廣泛運用。

王靜等［39］采用黃瓜花葉病毒外殼蛋白單克隆抗體，通過Western雜交檢測轉CMVCP基因番茄中外源基因的表達情況，成功檢測出PCR擴增產物的轉基因植株中有相關表達蛋白；Van Duijin等［40］將Western blot運用于抗草甘膦大豆中的CP4合成酶的檢測，檢測限達到0.5%～1.0%。

3.6免疫PCR（immuno-PCR）

免疫PCR是一種將蛋白檢測和基因檢測有機結合的GMF檢測技術。具備抗原-抗體反應特異性和PCR擴增技術的高效性。免疫PCR基于ELISA，用一段可擴增DNA為標記物替代酶，以PCR擴增后產物替代酶催化底物顯色，檢測目的蛋白［41］。這種技術還在探索階段，尚未成熟，僅在實驗室檢測中應用。

Maia等［42］采用雙位點法建立的血清HBsAg免疫PCR法，可檢測檢出含量僅為0.5 pg的HBsAg，比放免法敏感性提高102倍；吳自榮等［43］構建的Ab-DNA基因探針免疫PCR檢測系統(tǒng)，檢測HSA抗原靈敏度比ELISA高106倍；陳茹等［44］應用地高辛標記的免疫PCR法，針對轉基因水稻中的CaMV-35S啟動子、NOS終止子、潮霉素磷酸轉移酶基因、β-葡萄糖苷酸酶基因、抗草丁膦除草劑基因進行定性檢測與半定量分析，結果表明免疫PCR檢測比常規(guī)電泳檢測的靈敏度高1 000倍，檢出限達0.1%；劉光明等［45］建立并優(yōu)化了轉基因大豆與玉米的DNA提取方法，針對CaMV35S啟動子和NOS終止子的序列特點設計了特異性引物與探針，結合免疫PCR檢測技術，建立了轉基因大豆與玉米中常用外源基因的快速檢測體系。

3.7多重PCR法（Multiplex PCR）

多重PCR法可以在一個試管中檢測多個外源基因，適用于復合性狀的GMF的檢測，相對于常規(guī)PCR更為快速、簡便、精確。

楊冬燕等［46］以番木瓜管家基因（papain）、抗環(huán)斑病毒轉基因番木瓜55-1品系的外源結構基因（35SGUS）和調控基因（NOS）序列為特異性檢測引物，構建雙重PCR方法和可三重PCR方法，實現了對抗環(huán)斑病毒轉基因番木瓜55-1的高效準確的鑒定。魏霜等［47］根據水稻內源基因SPS、外源抗蟲基因Cry1Ab、外源抗蟲基因Cry1Ab/Ac、外源抗蟲基因Btc、報告基因GUS、NOS終止子和CaMV35S啟動子設計7對引物，構建水稻轉基因成分的七重PCR檢測體系，檢測結果與檢驗檢疫行業(yè)標準方法檢測結果一致，表明七重PCR檢測系統(tǒng)具有較好的可靠性和準確性。Zhou等［48］將多重PCR技術和毛細管電泳結合應用于轉基因大豆Roundup Ready的快速檢測。

3.8環(huán)介導等溫擴增技術（LAMP）

LAMP有著操作簡單、快速、特異性高、成本低的特點。不同于常規(guī)PCR，LAMP可以在恒溫下擴增待測DNA，其關鍵在于具備鏈置換活性的DNA聚合酶。

周琳華等［49］通過LAMP檢測技術，對轉基因大豆GTS40-3-2、轉基因玉米MON810、轉基因玉米BT176和轉基因水稻TT51-1 4個品系的外源插入基因、內源參照基因、品系特異性基因進行檢測，除轉基因水稻TT51-1品系特異性序列的最低檢出域值為：200 copies/μl外，其余各基因檢出的最低閾值均小于200 copies/μl，并符合熒光PCR或SYBR Green I直接染色法的檢測結果，證明LAMP檢測方法的可行性、準確性、重復性、靈敏性和特異性，可用于GMF的檢測。張雋等［50］以MON89034外源插入片段與植物基因組序列設計特異性引物，并構建轉基因玉米MON89034轉化體特異性LAMP檢測方法，其靈敏度達到1 pg。說明LAMP在GMF檢測中有很好的應用前景。

4討論

基因水平的檢測結果鑒定外源基因是否成功導入，并不能有力的證明GMF的食用安全性，且不能確定外源基因所翻譯出的蛋白質是否會和食物的原有成分反應，產生對人體有害的代謝產物，所以從整體入手檢測GMF的安全性才是關鍵。

GMF的檢測應該是一個具體的系統(tǒng)，而不僅僅是一個步驟。我們可以利用PCR技術檢測食品中的基因成分；在蛋白水平上分析其中的蛋白組成、含量，初步鑒定GMF的蛋白性質；通過傳代動物實驗檢測其食用安全性，即，綜合運用蛋白、基因檢測技術，及動物實驗，使GMF取得人們的信賴，得以更好的發(fā)展。

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The Safety of Genetically Modified Food and Detection

LI Xiang1，GUO Sheng-wei2，*
（1.College of Pharmacy，Nanjing University of Chinese Medicine，Nanjing 210046，Jiangsu，China；2.College of Basic Medicine Nanjing University of Chinese Medicine Nanjing 210046，Jiangsu，China）

Genetically modified food has developed rapidly，but the safety of genetically modified food was still the focus of attention.Usually the safety of genetically modified food is assessed from the perspective of ecological，health and ethical safety on the basis of which formulated the international evaluation standards.The analysis of genetically modified food detection based on protein and gene level，and protein detection was mainly based on the transgenic protein composition of unfinished food is guided by immune principle，genetic testing was based on PCR to detect whether food contains the purpose gene.At the same time，some new food testing technologies are gradually applied in the detection of genetically modified food.

genetically modified food（GMF）；security；test

10.3969/j.issn.1005-6521.2015.12.038

2014-07-10

江蘇省大學生創(chuàng)新項目（201410315032Z）

李相（1993—），男（漢），本科在讀，研究方向：轉基因食品的檢測與構建。

郭勝偉（1967—），男（漢），副研究員，碩士，研究方向：大學生教育、食品安全。