5.改善植物性食品的加工、儲藏性能
通過基因工程技術,改變作物產品的物質組成,使之更適於各種不同的食品加工工藝和保鮮的需要。應用轉基因技術還可以解決植物性食品儲藏保鮮的難題。番茄、香蕉、草莓、蜜桃、杏、荔枝等果蔬產品在收獲後的儲藏、運輸及銷售過程中,由於果實的後熟難以控製,常常導致軟化、過熟、腐爛變質而造成巨大損失;傳統的儲藏保鮮技術如冷藏、塗膜保鮮、氣調保鮮等在儲藏費用、期限、保鮮效果等方麵存在不足,難以滿足人民生活水平日益提高的需求。隨著對果蔬成熟及軟化機製的深入研究和基因工程技術的迅速發展,使得通過基因工程方法直接生產耐儲藏的果蔬品種已成為可能。目前無論在國外還是國內都已有商品化的轉基因耐儲藏番茄的生產。
6.有利於保護環境
傳統農業的耕種主要依靠施用化肥來提高產量、靠農藥來防治病蟲害,其帶來的負麵影響是綜合地力下降及造成了環境汙染。具有抗病蟲害功能和可抗逆境生存的轉基因作物,提高了對疾病的抵禦能力,可減少由於使用農藥造成的環境汙染,降低農作物生產成本,如轉基因馬鈴薯、水稻、大豆、小麥等,能抵禦各種病蟲害和雜草,不用噴灑農藥,可避免農藥汙染。我國首創的將人工合成的抗菌肽基因以農杆菌為載體導入水稻細胞,得到6種抗白葉黏病細菌病害株係;把北冰洋比目魚的抗凍基因導入草莓中,可提高轉基因草莓的抗凍能力。
四、轉基因食品的安全性問題
從理論上講,轉基因技術和常規育種技術一樣都是通過優良基因重組獲得新品種,隻不過運用的技術手段不同而已。常規育種之所以能被大多數人接受,主要是由於常規育種是在自然生態環境中,在僅限於種內或近緣種間進行。但是轉基因技術則不同,它是對原有品種的部分性狀進行修飾或根據人類的願望增加其有利性狀,消除其不利性狀;它可以將自然界幾乎不可能發生或者是很難發生的現象通過基因重組獲得實現,由此也引起人們密切關注它的安全問題。轉基因食品的安全性主要包括兩個方麵:一是對人體的影響(近期安全性問題);二是對生態環境的影響(遠期安全性問題)。
1.轉基因食品對人體健康可能產生的影響
(1)潛在致敏性食物過敏被定義為一種對食物中存在的抗原分子的不良免疫介導反應,這是全世界關注的公共衛生問題。據統計,全世界有近2%的成年人和4%~6%的兒童會產生過敏反應,其中90%以上的過敏反應是由蛋、魚、乳、甲殼動物、花生、大豆、小麥和核果類等引起的。科學家把巴西胡桃的特質移植到黃豆上去,但結果卻使一些對胡桃敏感的人在攝取黃豆時有過敏可能。因此,要加強對轉基因食品的管理,對它的潛在致敏性必須進行嚴格的上市前試驗,並在上市後對食用人群進行跟蹤監測。
(2)對食品營養品質的改變外源基因的引入有可能會對某些食品的營養價值產生無法預期的改變,其中可能會使某些營養成分含量降低,也有可能使某些營養成分含量增加,從而造成體內營養素平衡紊亂。轉基因食用植物和動物中的營養成分改變對營養成分間的相互作用、營養基因間的相互作用、營養的生物利用率、營養的潛能和營養的代謝等方麵的影響的問題,目前還在繼續研究中。
(3)轉基因食品的潛在毒性遺傳修飾在打開一種目的基因的同時,也可能會無意中連帶提高某天然植物毒素的表達水平。某些天然毒素基因,例如馬鈴薯的茄堿、番茄毒素、木薯和利馬豆的氰化物、豆科的蛋白酶抑製劑等,都有可能受到影響,使這些毒素的表達水平和含量增加,直接危及消費者的健康。
(4)基因轉移泛指基因或DNA片段在不同生物個體之間的傳遞,包括橫向和縱向兩個方向。縱向傳遞即通過繁殖進行的親代和子代的基因傳遞。基因橫向傳遞:水平基因轉移(horizontal gene transfer,HGT),又稱側向基因轉移(lateral gene transfer,LGT),是指在差異生物個體之間,或單個細胞內部細胞器之間所進行的遺傳物質的交流。
當把一個外來基因加入植物或細菌中去,這個基因會與別的基因連接在一起。人們在服用了這種改良食物後,食物會在人體內將抗藥性基因傳給致病的細菌,使人體對抗生素產生抗藥性。
(5)對人腸道微生態環境的影響轉基因食品中的標記基因有可能傳遞給人體腸道內正常的微生物群,引起菌群譜和數量變化,通過菌群失調影響人的正常消化功能。
2.轉基因食品對生態環境可能產生的影響
人類曆史上幾千年的作物改良,所產生的一個總體效應是:作物遺傳改良的程度越高,對人類創造的環境的依賴性就越大,在自然條件下就越難生存。轉基因植物是近年來出現的新生事物,發展十分迅速,種植麵積直線上升。隨著轉基因植物的迅速發展,關於轉基因植物的爭論也越來越激烈,如轉基因植物是否演化為“超級雜草”,是否外源基因擴散至親緣野生種,外源抗病毒基因是否會引起新病原菌產生等。在這些爭論中越來越多地摻入了是否會對生態環境產生影響以及經濟、貿易和政治因素。現在越來越多的人認為轉基因植物對生態環境的影響比對人類健康的直接影響可能更大。
五、轉基因食品的檢測
轉基因食品的檢測是指對食品原料和深加工食品中的轉基因成分進行檢測,是保證其質量和安全的必要手段。檢測方法目前主要有三種:一是核酸檢測方法,包括聚合酶鏈式反應(PCR)、連接酶鏈式反應(LCR)、指紋圖譜法(RFIP、AFLP及RAPD等)、探針雜交法等;二是蛋白質檢測方法,包括蛋白質單向電泳、蛋白質雙向電泳、Western雜交分析及ELISA法等;三是酶活力檢測方法。對於加工後產品的檢測一般不采用酶活力檢測方法及蛋白質檢測方法。在加熱的過程中,核酸的破壞較小,通過核酸檢測方法可對各種樣品進行檢測。另外,現有的基因檢測手段比蛋白質檢測手段更加靈敏、有效,而且操作簡便、結果精確,所以PCR技術是實驗室應用最為廣泛的檢測方法。
1.PCR的檢測方法的基本原理
以特定的基因片斷(DNA片斷)為模板,利用人工合成的一對寡核苷酸為引物,以四種脫氧核苷酸為底物,在耐高溫DNA聚合酶的作用下,通過DNA模板的變性、模板與引物的退火及引物的延伸三個階段的多次循環,使模板DNA擴增。
2.檢測步驟
(1)外源基因的分離、提取轉基因食品的種類不同,分離提取外源基因的具體方法也不完全相同。一般來說,主要包括以下操作:從食品樣品釋放出外源基因,包括將食品樣品研細,使細胞破碎,並用適當的緩衝劑萃取破碎細胞中遊離出來的DNA;去除萃取液中的蛋白質;將萃取液中的蛋白質用酒精沉澱等。
(2)PCR擴增反應根據轉基因食品中外源基因的特點,設計並合成相應的引物,控製適宜的變性、退火及延伸反應條件,以所分離的外源基因DNA為模板在PCR儀中進行PCR擴增反應。
(3)PCR擴增產物的檢測采用適當的方法對PCR擴增產物進行分析,如果擴增反應的產物與外源基因片斷相同,表明該食品樣品中含有外源基因,可判斷為轉基因食品。相反,如果擴增反應的產物與外源基因片斷不相同,則表明該食品樣品中不含有此類外源基因,可判斷為非轉基因食品。
六、主要國家轉基因食品安全法規體係和管理
由於轉基因技術開辟了一個新領域,目前的科學技術水平還難以完全準確地預測到外源基因在受體生物遺傳背景中的全部表現,人們對於轉基因食品的潛在危險性和安全性還缺乏足夠的預見能力。因此,必須采取一係列嚴格措施對遺傳工程體從實驗研究到商品化生產進行全程安全性評價和監控管理,以保障人類和環境的安全。各國均針對自己的國情製定出或正在製定綜合性的生物技術安全指南和管理措施,建立起一係列的GMO安全管理的程序和規定,其中美國是以產品為基礎的管理,歐盟是以研發過程為基礎的管理,中、日、韓等兼顧生物產品與研發過程。以下介紹幾個主要國家的轉基因食品管理模式。
1.美國轉基因食品的管理
美國生物技術食品主要由美國食品與藥物管理局(the Food and Drug Administration,簡稱FDA)、美國環保局(the Environmental Protection Agency,簡稱EPA)和美國農業部(the U.S.Department of Agriculture,簡稱USDA)負責檢測、評價和監控。其中,FDA的食物安全與應用營養中心是管理絕大多數食物的法定權力機構;而美國農業部的食品安全和檢測部門,負責肉、禽和蛋類產品對消費者的安全與健康影響的管理;另外EPA管理食品作物殺蟲劑的使用和安全。
1990年3月,FDA討論了第一個用於食品的重組DNA技術物質——凝乳酶的管理,該酶被應用在生產奶酪和其他日常食品中。FDA在檢測中考慮到:引入基因表達的蛋白具有動物來源的凝乳酶相同的結構和功能;生產過程是可靠的;生產菌在加工過程中被除去或消滅並且其本身不存在毒性或致病性;任何抗生素抗性標記基因在加工過程中已被除掉,故認為該酶符合GRAS。
1992年FDA頒布了食品安全和管理指南,以保證FDA對那些通過現代生物技術所生產的食物和食物成分進行管理的權力。一種新食物的研製方法,例如生物技術,並不能作為決定這種新食物安全性的因素。同樣,安全性評價應根據“實質等同性”原則來進行。生物技術食品要接受FDA的食物銷售法規的管理,加入食物中的物質應按食品添加劑的要求進行上市前審批。FDA同時認為,由於重組DNA技術等的快速發展,管理方針應具有足夠的靈活性以便允許隨技術革新而做必要的修改。FDA在1992年的指南中,要求利用生物技術生產食物的生產商要考慮轉基因食品發生的預料之中及預料之外的改變,還要檢查受體、DNA的供體、被轉入或修改的DNA及其產物的特性。FDA認為食品的安全性隻是相對的,如許多食品包含某些成分,如果這些成分濃度超過能接受的範圍,就能表現出危險性。此外,某些人對一定食品過敏或不能忍受。因此,FDA認為絕對安全的食品是不存在的。但是生產商必須保證,不能將有毒物質轉入受體,食物產生的毒性物質及抗營養因子不能超過無法接受的水平。應該考慮在營養成分、毒性、過敏和抗營養方麵可能發生的質量和數量上的變化。新轉入的或已知功能的轉基因物質,如果曾經在其他的食物中以相當的水平被食用,或與那些安全食用的食物相似,則不需要再通過FDA的批準。
如果轉入的DNA來源於一種已知的過敏原或可能的過敏原,生產商就應向FDA進行谘詢,此外,根據轉入蛋白質與已知過敏原的序列結構、大小、對消化酶的抵抗力、對熱的穩定性及其他科學標準,生產商應保證其不是過敏原。另外,FDA也鼓勵生產商在研究和生產過程中,就遇到的科學及法律上的問題向FDA谘詢。生產商應向FDA提交轉入物質的安全性報告,FDA接到有關安全報告後,如果沒有特殊的安全問題,則不再對該產品的安全性做進一步的考慮。
2.歐盟轉基因食品的管理
歐盟國家對生物技術食品評估作出了嚴格的法律規定。歐盟管理體係基於兩方麵的基本考慮:首先是考慮生物技術的應用可能引起的特定風險,此外是考慮最終產物及其安全性。1997年5月14日,歐盟通過了“歐盟議會和委員會新食品和食品成分管理條例第258/97號令”[Regulation(EC)No.258/97 of the European Parliament and“the Councill concerning novel Food and novel food ingredients]”並即日生效。該管理法規主要規定了新食品的定義、新食品和食品成分上市前安全性評估的機製和對GMO產生的食品和食品成分的標簽要求。歐盟認為新食品包括含有GMO的食品和食品成分、對GMO來源的食品和食品成分以及其他分子結構經過修飾的食品和食品成分等。新食品和食品成分不應給消費者帶來危險,不能誤導消費者,不能明顯不同於現有的食物以至於營養學上不利於消費者。管理法規要求申請者必須提交申請給成員國並提供必要的信息。成員國再把申請複件送給歐盟委員會和各成員國。申請所在成員國授權機構必須在3個月內提交給歐盟委員會和所有成員國一份最初的評估報告。若經過60d,各成員國不提出異議,該食品或食品成分可被允許進入歐盟市場。但若該食品包含GMO,則必須經過由(歐盟委員會)食品常務委員會(the Standing Committeeon Foodstuffs)等組成的審議程序。2004年實行集中管理,由食品安全總署(EFSA)負責農業GMO安全管理。
為了保證最終消費者了解必要的信息,歐盟要求新食品必須貼有標簽。對於轉基因食品或食品成分則實現強製性標簽。標簽一欄必須標明該食物的組成、營養價值和食用方法。