第一節 概述
一 、轉基因食品的概念
根據卡塔赫納生物安全議定書(Cartagena Protocol on Biosafety)協議中定義;轉基因技術(genetically modified technique)是指使用基因工程或分子生物學技術(不包括傳統育種、細胞及原生質體融合、雜交、誘變、體外受精、體細胞變異及多倍體誘導等技術),將遺傳物質導入活細胞或生物體中、產生基因重組現象,並使之表達並遺傳的相關技術。轉基因生物(genetically modified organisms,GMOs)是指遺傳物質通過轉基因技術改變、而不是以自然增殖或自然重組的方式產生的生物,包括轉基因植物、轉基因微生物和轉基因動物三大類。
轉基因食品(genetically modified food,又稱基因改性食品,GM食品)是指用轉基因生物製造或生產的食品、食品原料及食品添加劑等。它是通過一定的遺傳學技術將有利的基因轉移到另外的微生物、植物或動物細胞內而使它們獲得有利特性,如增強動植物的抗病蟲害能力、提高營養成分等,由此可增加食品的種類、提高產量、改進營養成分的構成、延長貨期等。通俗地說,就是將植物、動物或微生物的基因從細胞中取出並插入到另外的生物細胞中去,以獲得某些有利特性的新生物,由這些生物製成的食品或食品添加劑就是轉基因食品。目前批量商業化生產的轉基因食品中90%以上為轉基因植物及其衍生產品,因此,現階段所說的轉基因食品實際上主要是指轉基因植物性食品。轉基因植物性食品與傳統食品的主要差異在於前者含有來源於其他生物體的外源基因。
二 、轉基因食品的主要作用
1953年,Crick和Watson對生物遺傳物質DNA雙螺旋結構的揭示,極大地促進了現代生物技術的發展。20世紀70年代初由於發現了能夠在特異位點切開DNA的限製性內切酶和連接DNA的連接酶,使科學家們能夠將不同的DNA片段組裝在一起,並在其中加入能調節基因在不同時間和不同組織表達的DNA序列,這就為轉基因食品的研究奠定了基礎。1983年,科學家們通過對膿杆菌進行改造,將T—DNA上的致瘤基因切除,代之以外源基因,通過實驗證明了可以將外源基因轉人植物基因組,並從轉化細胞再生成完整的可育植株。至此,世界上第一例轉基因植物誕生。
1989年,美國政府批準在奶牛中使用重組牛生長激素(rBST),以增加奶牛的產奶量。1993年,美國FDA批準Calgene公司研製的F1avr savr延熟番茄進入商業化。此後,各國批準商業化的轉基因食品迅速增加,在1996至2005年的十年間,全球累計增加的轉基因作物(僅指官方登記認可的,包括非法栽培的轉基因作物)價值為300億美元。轉基因作物的主要種植國家為美國、加拿大和阿根廷,其種植麵積約占全世界的99%。美國的轉基因作物種植麵積達4000萬公頃,加拿大l 280萬公頃,阿根廷750萬公頃,澳大利亞、墨西哥、西班牙、法國、南非合計達10萬公頃以上。而全球全部轉基因生物產品(包括農作物、藥品等)總產值從1984年以來以每年25%的速度增長,至2005年已經達500億美元之巨。轉基因技術極大地提高了農業的勞動生產率,被科學和產業界稱之為第二次“綠色革命”。
目前,轉基因食品無論在數量上還是在品種上都已具備廠相當的規模。美國已經有43種動、植物轉基因產品通過FDA認證,超過60%的加工食品含有轉基因成分,其銷售額超過100億美元。超過50%的大豆、超過40%的玉米和小麥為轉基因產品。與轉基因有關的食品達7000種,包括嬰兒食品、巧克力、冷凍甜品、麵包、人造奶油、香腸、肉類及代肉類產品等。
轉基因作為一項新興的生物技術,利用基因工程改良的作物在提高產量,改善品質,增強植物耐旱、抗寒、抗鹽堿,提高植物抗病蟲害等諸多方麵都有非常廣闊的應用前景。轉基因食品是一個有巨年內,全球人口將比目前增加大市場潛力的產業。從長遠看,據專家估計,今後40年內,全球人口將比目前增加50%。為此,糧食產量必須增加才能解決世界人口吃飯問題。而隨著城市化程度的提高75%才能解決世界人口吃飯問題。而隨著城市化程度的提高,可耕地的麵積不斷萎縮,加劇了世界的糧食危機。利用基因工程改良農作物,是解決這一問題的重要途徑.
三 、轉基因食品的研究與發展
自20世紀80年代以來,生物技術產業蓬勃發展,特別在醫藥、農牧業、食品等方麵,已經取得了巨大的經濟效益和社會效益。20世紀90年代以來,隨著基因組計劃的發展,除了傳統應用領域以外,生物技術不斷融入食品、化工、能源、自動化和計算機等領域。
1983年世界上第一例轉基因作物(煙草)在美國培育成功,1994年美國又是世界上第一個批準轉基因番茄進行商業化的國家,此後,轉基因植物的研究得到了迅速發展。1986年全世界隻有5項轉基因植物獲準進入田間實驗,1992年增加到675項。從1987年到1999年1月底,美國共批準了4779項轉基因農作物進入大田實驗;其中僅1998年一年內就批準了1077項,增加速度之快,超出人們預料。目前,不僅許多重要的雙子葉植物(馬鈴薯、番茄、根用甜菜、油菜)通過轉基因技術得到了修飾,並且單子葉植物(水稻、玉米)被轉基因進行遺傳修飾的數量也在逐年增加。世界各國已批準商品化生產的轉基因作物有l00多個品種,包括大豆、玉米、棉花、水稻、番茄等,用這些轉基因作物生產加工的轉基因食品達4000餘種。2000年全球種植麵積達到4420萬hm2,2001年在有激烈爭議的情況下種植麵積仍比上年增加19%,達到5260萬hm2。其中,轉基因大豆種植麵積為3330萬hm2,占轉基因作物總麵積的63%;其次為玉米,980萬hm2,占轉基因作物總麵積的19%;麵積較大的還有棉花和油菜,
1996年開始,國際上一些大公司,如美國的孟山都公司(Monsanto)、德國的赫司特公司(Hoechst)、瑞士的諾華公司(Novartis),都看中了轉基因植物的商業價值,圍繞農業生物技術展開了激烈的競爭。大企業的參與,無疑大大加快了農業領域生物技術研究開發及產業的發展速度。
轉基因食品的快速發展 在過去的五年即1996—2000年,全球轉基因食物的生產和利用超出了當初預料,全球轉基因食品的商業化種植情況可從以下情況一窺端倪:2000年全球轉基因作物種植麵積是4420萬hm2,相當於英國國土麵積的2倍。而且在1996至2000年的5年間,種植轉基因作物的國家數量亦翻了一倍多,從1996年的6個,到1998年的9個,1999年的12個和2000年的13個國家。目前,這13個國家中有8個是工業化國家,5個是發展中國家。截至2000年,發展中國家轉基因糧食的種植麵積也連年增加:從1997年的年遞增14%,到1998年的16%,1999午的18%,直至2000年24%的增長率:由此可見,在2000年,全球轉基因作物種植麵積4420萬hm2中的大約1/4,即1070萬hm2,種植在發展中國家。相對而言,歐洲處於觀望狀態,發展較慢。
我國生物技術研究和產業化的成就 我國生物技術研究起步較曉,但發展迅速,我國政府對這一新興高科技領域一直給予高度的重視。近十幾年來已建成一批國家重點實驗室、工程研究中心等研究開發基地,為生物技術健康發展提供了較好的條件。目前正在實施的國家科技攻關計劃、“863”計劃、自然科學基金、火炬計劃等科技及產業發展計劃,均把生命科學和生物技術列為優先發展的對象。特別是1986年啟動的“863”計劃.成為我國生物技術發展的重要裏程碑。列入“863”計劃生物技術領域的重大研究項目有12個,包括100多項研究課題。在“863”計劃帶動下,生物技術研究在我國迅速發展,生物技術開發體係逐步在農業、醫藥、輕工業、環境和海洋等領域形成,取得了一係列輝煌成就。
(一)農業轉基因生物的研究成果
20世紀80年代初,美國最早開始進行轉基因食用作物的研究,1996年美國人又最早將它們推上商業化的進程。世界上眾多國家也都緊隨美國之後開始對轉基因食品進行研究並使得部分研究成果進行商業化運作。目前世界各國正在商業化或接近商業化的研究成果主要在以下幾個方麵:
①美國枚邦公司已育成了抗營養因子(如寡糠、水蘇糖、棉子糖和半乳糖等)水平較低的大豆新品係。在大豆油品質改良方麵,他們也取得若幹新進展。目前這種新品係已開始大規模種植。
②在1998年舉行的第二屆國際農業生物技術大會上,美國科學家Prakash博士報告了利用轉基因技術改良甘薯蛋白含量及品質方麵的進展。他們將人工合成的富含人體必需氨基酸的礦藏蛋白基因整合到甘薯基因組後,兩個轉基因品係的貯藏蛋白含量比對照增加2.5—5倍,而且產量也略有增加。
③市宜諾斯文利斯遺傳工程與分子生物學研究所的專家們利用農杆菌介導法已創建了16個轉基因馬鈴薯新品係,每個新品係均具有2個不同的抗病毒、抗真菌或抗細菌病基因,其中抗歐文氏菌(Erwinia)病的轉基因新品係已在智利和巴西進行田間試驗。