孟书燕
（河南质量工程职业学院，河南平顶山467000）
摘要：简述了国内外转基因食品作物的研究和发展现状，并分析了转基因食品作物存在的优点和劣势，使人们对转基因食品有初步的了解。由于转基因技术存在一定的风险性，文章指出不仅要对转基因食品进行分子水平和蛋白质水平的检测，而且要依据“实质等同”等原则，从营养学、毒理学和过敏性等方面对其进行严格的食用安全性评价，由此才能给消费者带来合格放心的转基因食品。同时严格的评估和监控也能促进中国转基因技术和转基因食品的健康快速发展。
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关键词 ：转基因技术；转基因食品；检测方法；安全性评价
中图分类号：TS201.6 文献标志码：A 论文编号：2014-0570
作者简介：孟书燕，女，1986 年出生，河南人，助教，硕士，从事食品微生物学研究。通信地址：467000 河南省平顶山市湛河区姚电大道中段河南质量工程职业学院科研楼，Tel：0375-3397027，E-mail：symeng2010@126.com。
收稿日期：2014-06-09，修回日期：2014-09-28。
Research Status of Genetically Modified Food and Its Safety Assessment
Meng Shuyan(Henan Quality Polytechnic, Pingdingshan 467000, Henan, China)Abstract: With the development of transgenic technology, there had been a growing number of geneticallymodified (GM) crops and foods. This review had summarized the present research and development ofgenetically modified crops, and also analyzed the advantages and disadvantages of the GM crops, so thatpeople would have a preliminary understanding on the GM crops. However, transgenic technology had certainrisks, and therefore it’s very important for GM foods to be detected on molecular and protein levels. Based on“substantial equivalence”principles, the GM food safety assessment should be conducted from nutrition,toxicology, allergy aspects and so on, which would bring qualified and assured GM foods to the consumer.Furthermore, the rigorous assessment and monitoring could also promote our transgenic technology and GMfoods to develop more rapidly and healthily.
Key words: Transgenic Technology; Genetically Modified Foods; Detection; Safety Assessment
0 引言
转基因技术的出现是生命科学、农业科学和医学等领域共同发展的结果。通过现代分子生物学技术，将某些生物（包括动物、植物和微生物）的基因转移到其他物种中去，从而改造现有生物的遗传物质，使其朝向人们所需要的方向而转变，这种技术就是转基因技术。而转基因食品(genetically modified foods，GMF)就是在转基因技术的基础上以转基因生物原材料加工制成的[1]。依据原材料的不同，转基因食品可划分为转基因植物食品、转基因动物食品和转基因微生物食品3 类。但由于技术所限，目前转基因植物食品的发展远远领先于其他2 类食品。自从世界上第1 例转基因植物在美国成功培育后，越来越多的转基因作物种类被用于科学研究和生产中，但是转基因食品的安全性以及会对人体和环境产生何种影响却引起了各界人士的广泛争论。为此笔者将对转基因食品的发展历史以及检测方法和安全性评价等方面进行论述。
1 转基因食品作物的研究现状
1.1 国际转基因食品作物的研究现状
转基因作物的研究起始于20 世纪70 年代末80 年代初。1983 年，全球首例转基因烟草在美国诞生；1986 年，世界上首批转基因棉花进入田间试验；1994年，美国Calgene 公司研发的可延缓成熟的转基因番茄首次被批准进入商品化生产[2]。之后许多国家都开始对转基因作物展开研究，近年来全世界转基因作物研究已经有了迅猛发展。
从1994年至今，全世界共计36 个国家和地区批准转基因作物用于食物、饲料、环境释放或种植，涉及到的转基因作物有27 种，主要有大豆、玉米、油菜、棉花、木瓜、马铃薯、南瓜及西红柿等。全球转基因作物种植面积也由1996 年的0.017 亿hm2 增长到2013 年的1.752 亿hm2，15 年间增长约103 倍。种植转基因作物的国家也从6 个增加到27 个，其中19 个为发展中国家、8 个为发达国家[3]。转基因作物的种植面积居于世界前五位的国家分别是美国、巴西、阿根廷、加拿大和印度，转基因作物种类根据种植面积多少排序为大豆、玉米、棉花、油菜和马铃薯[4]。在转基因作物商业化的十几年间，其种植面积扩大了约百倍，使转基因作物成为现代农业史上采用最为迅速的生物技术，产生了巨大的经济效益、社会效益和生态效益。
1.2 国内转基因食品作物的研究现状
20 世纪80 年代中期，中国开始进行转基因作物研究。经过20 多年的积累和发展，中国的转基因作物研究取得了大量的新成果，开发出包括具有抗虫、抗病、抗逆、抗除草剂、耐旱、氮磷肥高效利用、产量提高、品质改良等性状的多种转基因作物。中国也是世界上继美国之后，第2 个自主研发出抗虫棉的国家[5]。至今，中国已育成多种农作物的重要转基因品种，获得多种新品系、新品种，这为加快中国转基因作物产业化创造了有利条件。
截至2013 年，中国转基因作物的种植面积排在世界第6 位。正在进行研究与开发的转基因作物约有47种，通过相关部门批准，进行大田试验的达13 种，包括棉花、水稻、玉米、大豆、小麦、烟草、马铃薯、番茄、甜椒、番木瓜等[6]。其中，转基因棉花和番木瓜已被批准进行商业化生产；转植酸酶基因玉米，以转基因水稻恢复系‘华恢1 号’为代表的转基因水稻新品种及其衍生材料[7]，耐贮藏番茄、抗病辣椒和改变花色矮牵牛，都已完成安全性评价的各阶段，也已经获得转基因生物安全证书。随着转基因农业技术的发展，中国可能会有更多的转基因作物被批准进入商业化生产阶段。
2 转基因食品作物的优缺点
2.1 转基因食品作物的优点
①转基因作物生长速度快，产量高。这种特性可为人类提供更多的粮食产量。由于世界人口持续增长，单纯利用传统农业已不能充分满足世界市场对食品的需求，而转基因技术可保障并促进农业的可持续发展，是有效解决世界温饱问题的途径之一。②转基因作物的生产成本低。通过转基因技术，可使传统农作物具有抗旱、抗涝、抗虫、抗除草剂等特性，使其可在多种气候条件下生长，并能减少化学农药和除草剂的使用，从而降低种植成本，提高食品质量[8]。③转基因作物的营养成分更高，口感更好。转基因作物与传统的农作物相比含有更多的矿物质和维生素，对人类的健康有利，同时还有助于抵抗疾病[9]。利用转基因技术，根据人类的需求培养农作物，使其生长更有针对性，能更好地满足人类需要。
2.2 转基因食品作物的缺点
①转基因作物对人类健康的不利影响。和转基因食品相联系的健康风险主要有毒素、过敏原和遗传风险。转入基因的表达和其表达的新蛋白可能会被整合从而产生不可预料的过敏反应。例如经过基因修饰增加了半胱氨酸和蛋氨酸含量的大豆作物之所以被取消，就是因为发现其表达的转基因蛋白具有高度致敏性[10]。②转基因作物会降低食物的营养价值，破坏食物的营养成分。转基因作物为了满足人类需求，插入外源基因到植物基因组中，外源基因随机整合到宿主基因组中后，可能会引起基因缺失、错码等突变，从而使其表达的蛋白质产物的性状、数量及部位与期望值不符，因此会对食物营养成分有所破坏，降低转基因食品的积极效果[11]。③转基因作物会造成环境污染，破坏生态环境。转基因作物在自然界大量种植，其具有的抗虫和抗除草剂特性可通过基因漂移进入野生植物品种，创造出难以根除的“超级种子”，这会造成基因污染，影响生物多样性的保护和可持续利用[12]。这种污染对环境和生态系统造成的危害比其他任何因素都难以消除。
3 转基因食品的检测方法
转基因食品的检测方法目前主要有对外源基因的检测和对外源蛋白质的检测2 类。
3.1 对外源基因的检测方法
主要有聚合酶链式反应(polymerase chain reaction，PCR)法和基因芯片法。这2 种检测方法都以转基因产品所导入的外源基因的通用调控元件或基因作为扩增的靶序列，通过对这些通用元件和基因的鉴定完成转基因作物的筛查。常用的调控元件有CaMV35s 启动子/终止子，T-nos 终止子，常见的通用基因包括bla、hpt、npt II 等标记基因和报告基因。
基于PCR 的检测技术分为定性PCR 和定量PCR检测技术。普通PCR 技术通过设计针对不同目标DNA的特异性引物，经过PCR扩增和琼脂糖凝胶电泳检测目标DNA，能实现对不同转基因DNA成分的初步鉴定。巢式和半巢式PCR技术对同一模板使用2 对引物，经过2 次扩增，提高鉴定的特异性和灵敏性，在转基因食品检测中也广泛应用[13]。
而实时定量PCR技术(real-time PCR)是目前定量PCR技术中最为常用的一种，该反应体系除特异性引物外，还含有靶序列特异性荧光探针。利用该技术可将转基因成分的检测限值提高到20~30个拷贝[14]。基因芯片技术能同时对成千上万的靶模板进行分析，具有高通量、高灵敏性和集成化的优点，已被应用到转基因产品的检测中。Zhou 等[15]报道利用芯片技术，成功检测了大豆、玉米、油菜籽和水稻的目标序列，其中转基因大豆的最低检出限为0.5%。
3.2 对外源蛋白质的检测方法
主要有ELISA 和Western 印迹法(Western Blot)。ELISA 分析法特异性高，获得结果快，仪器操作简单，能使测定达到很高的灵敏性和稳定性。美国FDA已用双夹心ELISA 法检测食品中是否含有转基因玉米成分。Western Blot 和ELISA法原理相同[16]，但操作繁琐、成本高。此外，还发展出试纸条法，以试纸条来代替ELISA 检测方法中的酶标板后出现了试纸条检测技术。该方法操作简单、迅速、成本低廉，适用于转基因样本的早期筛选[17]。
4 转基因食品的安全性评价
转基因食品的安全性评价既与中国人民的身体健康和环境安全密切相关，同时也影响着中国农业生物技术产业是否能够可持续发展。加强对转基因食品安全管理的核心和基础就是安全性评价。
4.1 转基因食品安全性评价原则
目前国际上公认的对转基因食品的安全性评价原则是以科学为基础，个案分析，实质等同性和逐步完善相结合。遵循科学基础的食品安全性评价会对转基因食品技术的进步和整个行业的发展发挥重要的促进作用。而在长期实践过程中累积起来的科学理论及技术已为转基因食品的安全性评价奠定了较好的基础。
由于转基因食品研发时所采用的技术路线、供体、受体以及目的基因都各不相同，因此要对每一个个案制定有针对性的验证方案，进行综合考察以得出正确的评价结果。而个案分析原则就可在食品安全性评价时最大限度的发现安全隐患，进而保证食品安全[18]。转基因技术是一项新兴的技术，对转基因食品采用传统毒理学的食品安全评价方法已无法对其进行正确的安全评价。1993 年，欧洲经合组织(OECO)首次提出“实质等同原则”(substantial equivalence)作为转基因食品的安全性评价原则，即对转基因食品各种主要营养成分、营养拮抗物质、毒性物质及过敏性成分等物质的种类和含量进行分析测定，若与相应的传统食品无差异，则认为两者具有实质等同性，不存在安全性问题；若无实质等同性，需逐条进行安全性评价[19]。根据“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、营养和饲料性等方面的等同性进行综合评价，证明其与传统作物是否等同，是评价转基因作物是否安全的一个有效途径。
逐步原则指对转基因作物的安全评价应当分阶段分层次进行，首先要分阶段对转基因食品管理进行审批，其次对转基因食品的安全性评价要分步骤进行，逐步而深入地开展审批和评价工作。逐步原则提高了工作效率，尽可能在最短的时间内发现潜在的风险[20]。
4.2 转基因食品安全性评价程序
转基因食品的安全性评价程序主要包括5 个方面：（1）插入基因安全性和其整合到宿主基因组中分子特性的研究[21]；（2）分析亲本（宿主）作物各种营养物质和已知毒素含量的变化；（3）潜在致敏性的研究；（4）转基因食品与人类或动物肠道中的微生物菌群发生基因转移的可能性及其影响；（5）转基因食品危害性的评估数据，包括活体和离体的毒理和营养评价[22]。对这5 个方面的检测主要是通过营养评价、毒理性分析、过敏性分析和抗生素标记基因的研究和分析进行的。能否通过安全性评估是转基因食品能否被批准商业化和进入市场的前提，也是政府对转基因产品进行管理的依据。
4.2.1 转基因食品营养评价和毒理性分析转基因食品的营养评价主要针对蛋白质、淀粉、纤维素、脂肪、氨基酸等与人类健康密切相关的物质，与传统食品进行比较，以确定其与传统食品是否相同或相似。毒理性分析包括对转基因食品中新表达物质的分析和全食品分析。欧洲新食品领导小组建议转基因毒理性分析评价项目包括毒物动力学和代谢试验、遗传毒性、增殖性、致病性、啮齿类动物90 天亚慢性喂养试验及其他毒性试验。
4.2.2 转基因食品的过敏性分析食品过敏是人类食物史上历史悠久的问题，过敏性分析可预防转基因食品中引入新的过敏原，从而保护敏感人群。2001 年举行的FAO/WHO会议上提出了目前国际上通用的转基因食品过敏性评价策略[23]。该评价主要分为2 种情况：（1）转基因食物中含有的外源基因来自于已知含有过敏原的生物，如果该序列与已知过敏原序列具有同源性，则表明食物是过敏原；否则还需要对过敏病人进行血清学试验。（2）转基因食物中的外源基因来自未知含有过敏原的生物，则应考虑对过敏患者的血清做交叉反应，进行胃肠道模拟消化试验以及动物模型试验[24]。Zhou 等[25]研究发现BN大鼠会对重组后的人乳铁蛋白产生较弱的过敏反应。
4.2.3 转基因食品的抗生素标记基因研究抗生素标记基因是目前转基因作物常用的选择标记基因，常见的抗性基因有抗卡那霉素、抗潮霉素、抗新霉素等基因。由于抗生素对人类的疾病治疗具有关键的作用，因此对转基因食品抗生素标记基因的安全性评价意义重大。2004 年进行的一项人类志愿者服用转基因大豆的试验结果表明，目的基因和抗生素标记基因并未从食物转移到人类肠道微生物菌群和胃肠道消化系统中[26]。这说明转基因发生水平转移的概率很小，但在评估潜在的健康风险时，还需考虑抗生素在人体和动物中的使用情况以及胃肠道微生物对抗生素的抗性。
5 展望和总结
当今人类社会面临人口膨胀、资源匮乏和环境恶化3 个难题，而发展转基因食品有助于缓解这3 个问题。转基因作物通过改良自身的遗传性状，可以带来巨大的潜在经济和社会效益。虽然转基因作物也面临着一些问题和挑战，如转基因作物的政策制定和调控，以及转基因食品标签制度等[27]，但是转基因技术作为未来农业生物技术发展的必然趋势，这项技术具有广阔的前景和价值。而中国作为一个人多地少的发展中大国，开展转基因食品作物的研究势必会对经济、社会和环境的发展起到重要作用。
将来转基因食品的应用会有很多方面，包括药用食品、能合成乙肝疫苗的香蕉[28]、成熟周期更短的基因工程鱼[29]以及结果更早的果树[30]等。虽然以上转基因食品的商业化价值还有待检验，但科学家们已经预测转基因食品在未来几十年间将会以指数形式增长。转基因技术和转基因食品作为一项新兴的科学技术成果，其发展历程只有30 多年，因此它们对于人类健康影响风险的数据还不充分，大部分转基因食品和亲本作物之间仍被认为达不到实质等同性的标准[31]。但科学研究总是在探索中前行，正因为社会大众对转基因食品争议不断，因此既需要建立严格健全的转基因食品审查制度，也需要更加科学严谨的方法和标准来研究转基因作物和传统作物在结构学、营养学、毒物学和代谢上的差别，探索遗传技术用于转基因作物上的安全性，从而打消公众认知和情感上的疑虑，进而促进转基因技术、转基因作物和转基因食品的发展，使其更好地为人类社会可持续发展服务。
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