广东海洋大学《现代生物技术导论》全校公选课 - - - 课程论文

转基因食品与人类健康的关系

1、转基因食品的分类与特点。(25分)

1.2 转基因食品分类

根据转基因食品的来源，可以把转基因食品分为：转基因植物性食品（如转基因的玉米、大豆等，以及抗除草剂类、抗虫类、抗病毒类转基因食品）、转基因动物性食品（如生长速度快、抗病力强、肉质好的转基因的兔、猪、鸡、鱼等肉类）和转基因微生物性食品（如转基因微生物发酵而制得的葡萄酒、啤酒、酱油、面包等）。从植物源转基因来看，涉及的食品和食品原料包括：大豆、玉米、番茄、马铃薯、油菜、番木瓜、甜椒、西葫芦等。

2、转基因食品的生产原理、优点与食用安全隐患。(25分)

转基因食品，即是利用现代分子生物学技术，将某些生物的基因转移到其他物种中去，改造他们的遗传物质使其在性状、营养品质、消费品质等方面向人们所需要的目标转变[1]，这种以转基因生物为食物或为原料加工生产的食品就是转基因食品.转基因食品是指利用基因工程技术改变基因组构成的动物、植物和微生物生产的食品和食品添加剂，包括：转基因动植物、微生物产品；转基因动植物、微生物直接加工品；以转基因动植物、微生物或者其直接加工品为原料生产加工的食品和食品添加剂

2.1 具有较高营养价值

世界上估计有30%的人口缺铁,从而使铁元素成为世界范围内迄今最缺乏的营养元素。最近,通过转基因手段,在提高稻米中铁含量以及增加人体对铁的有效吸收两个方面均取得了一定进展。

Lucca等将一个菜豆的铁蛋白基因导入水稻,使其铁的含量增加了2倍。然后,他们将来自Aspergillus fum igatus的一个热稳定植酸酶基因导入水稻,以降低水稻中的植酸含量,减少与铁的结合。最后,进一步是一个富含半胱氨酸的内源类金属硫蛋白超表达,使半胱氨酸残基提高了7倍,植酸酶含量提高130倍。在模拟消化实验中,植酸酶活性已足够完全降解植酸。这样,由于铁含量的提高,富含半胱氨酸的多肽,有利于极大的改善食用大米人群中铁的营养,解决世界人口缺铁问题。 .2 具有特殊免疫价值

食品疫苗是当前转基因食品生物技术研究的热点之一。食品疫苗就是将某些致病微生物

的有关蛋白质(抗原)基因,通过转基因技术导入某些植物受体细胞中,并使其在受体植物细胞中得以表达。从而使受体植物成为具有抵抗相应疾病的疫苗。用转基因植物生产的疫苗保持了重组蛋白的理化特征和生物活性,可直接食用,也可提纯后做疫苗使用。例如:口服不耐热肠毒素转基因马铃薯后即可产生相应抗体。位于纽约的BoyceThom Pson植物研究所正致力于利用香蕉生产腹泻和Norwalk病毒病疫苗的研究。日前,此领域已获成功的还有狂犬病病毒、乙肝表面抗原、链球菌突受株表面蛋白等十多种转基因马铃薯、香蕉、番茄的食用疫苗。由于这些重组蛋白基因可以长期地贮存于转基因植物的种子中,有利于疫苗的保存、生产、运输和推广。因此转基因植物件为廉价的疫苗生产系统,虽然才刚刚起步,却具有很好的发展潜力。

2.3 改进食品品味

有些水果和蔬菜的营养价值很高,但都不好吃。如果能通过转基因手段直接培育出更加美味可口的植物产品,无疑对食品工业更加有利。奇甜蛋白基因的克隆使之成为可能,马槟榔甜蛋白和应乐果甜蛋白的植物表达载体以构建完成,并已经成功的应用于番茄和莴苣的遗传转化。这种无需糖或者其他化学添加剂就可使植物食品变甜的策略和技术将适用于品种繁多的水果和蔬菜。 2.4 改善食品品质

小麦是面包的主要原材料,小麦的品质直接影响到烘烤面包的品质。小麦面粉品质由面筋的含量与质量所决定的。面筋主要有醇溶蛋白与麦谷蛋白组成。其中麦谷蛋白的高相对分子量谷蛋白亚基(HMW2subunit)决定面团的弹性,醇溶蛋白决定面团的伸展性,二者共同决定小麦面粉的烘烤品质。我们通过增加小麦籽粒中HMW 2GS基因的拷贝数可以改善小麦的籽粒品质

4.转基因食品安全性分析 4.1食品过敏

食品过敏是人类食物史上一个由来已久的卫生问题。食品过敏常发生在某些特殊的人群，全球有近2%的成年人和4-6%的儿童有食品过敏史[2]。过敏反应是指机体再次接触抗原时引起的在数分钟内至数小时以内出现炎症为特点的反应。而食品过敏是对食物中存在的抗原分子的不良免疫反应。这些抗原分子主要是一些蛋白质，这些蛋白质有对T-细胞和B-细胞识别区，可以诱导人免疫系统产生免疫球蛋白E抗体[3]。大多食品过敏也是由IgE介导的。

针对基因食品的致敏问题，国际食品生物技术委员会与国际生命科学研究院和免疫研究

所得专家会议提出了评价基因食品的潜在过敏性危险的科学方法，就转基因食品过敏性制定出了一种新的树状分析法[4]，该法主要分析了基因的来源，目标蛋白与已知过敏原的序列的同源性，目标蛋白与已知过敏原病人血清中的IgE能否发生免疫反应及目标蛋白的特性对消化和加工的稳定性。

4．2毒性问题

许多食品生物本身就能产生大量的毒性物质和营养因子，如蛋白质抑制剂、溶血栓、神经毒素等以抵抗病原菌和害虫的入侵。现有食品中毒素含量并不一定会引起毒效应，当然如果处理不当，某些食品（如木薯）能引起严重的生理问题甚至死亡。在转基因食品加工过程中由于基因的导入使得毒素蛋白发生过量表达，产生各种毒性，从理论上讲任何基因转入的方法都可能导致遗传工程体（GMO）产生不可预知的变化，包括多向效应

食品过敏是一个世界性的公共卫生问题。据估计有近2%的成年人和4.6%的儿童患有食物过敏。转基因作物通常插入特定的基因片断以表达特定的蛋白，而所表达的蛋白如果是已知过敏源，则有可能引起人类的不良反应，即使表达蛋白为非已知过敏源，但只要是在转基因作物的食用部分表达，则也需对其进行评估。[10]

抗生素抗性

转基因食品对人类健康的另一个安全问题是抗生素标记基因。抗生素标记基因是与插入的目的基因一起转入目标作物中，用于帮助在植物遗传转化筛选和鉴定转化的细胞、组织和再生植株。标记基因本身并无安全性问题，有争议的一个问题是会有基因水平转移的可能性。如抗生素标记基因是否会水平转移到肠道被肠道微生物所利用，产生抗生素抗性，从而降低抗生素在临床治疗中的有效性。[10]

营养价值

下降或造成体内营养素紊乱人为改变了蛋白质组成的食物是否被能人体有效地吸收利用。有人认为，导致转基因食品安全性问题的关键因素是外源基因的导入位点和外源蛋白质的表达。由于外源基因的来源、导入位点的不同，以及具有随机性，极有可能产生基因缺失、错码等突变，使所表达的蛋白质产物的性状、数量及部位与期望值不符。[1]

目前，转基因作物大多是直接用于饲料，有的则通过加工转化为其他食品[5]。例如转基因大豆油菜籽等榨油生产的色拉油含有转基因成分。这类转基因生物加入了原来生物

体没有的抗虫基因或抗除草剂基因，其本体有何变化，饲料中转基因被家畜食用后是消化分解排泄，还是在肌肉器官中富集，人食后有何影响在环境中如何循环同化，潜在风险如何目前还不得而知。而毒性物质是指那些有动物的化学物质，从毒理学方面毒性物质可以对各个器官和生物靶部位产生化学和物理变化的直接作用，因而引起机体损伤，功能障碍以至致癌甚至造成死亡等各种不良生理反应[6]。从理论上讲任何外源性基因都可能导致遗传工程产生不可预知的意外变化，其中包括多效应，依靠设计一个试验来鉴别这些效应是不可能的对于转基因食品首先应判断与现有食品有无实质等同性，对关键营养，毒素和其他成分进行比较。若受体生物有潜在的毒性还应检测起毒素成分有无变化，插入基因是否导致了毒素含量的变化或产生新的毒素。对新食品及与先有食品成分的化学组成可更好的对潜在效应进行估计。目前课考虑使用的检测方法包括mRNA分析，基因毒性和细胞性分析[7]。此外还可以进行代谢生化过程、毒理学、毒理动力学、慢性毒性、致癌性致突变生殖功能内分泌作用免疫学等多方面作安全评估。

4．3抗生素抗性标记基因

抗生素抗性标记基主要应用于对已转入的外源基因生物体的筛选[8]。其原理把选择剂（卡拉霉素，四环素等）加入到选择培养基中使产生一种选择压力致使未转换的细胞不能生长发育而转入外源基因细胞因含抗生素抗性基因可以产生分解选择剂的酶来分解选择剂，因此可以再选择培养基上生长[9][10]。因为抗生素对人类疾病治疗关系重大，对抗生素抗性基因安全问题也是转基因食品安全评价主要问题。

抗生素抗性基因安全应该考虑到：⑴抗生素抗性基因所编码的酶在消化是对人身体的直接效应，包括该产物是否是有毒物质，是否是过敏原或诱导其他过敏产生是否具有使口服抗生素失去疗效的潜在效应；⑵抗生素抗性基因水平转入肠道上皮细胞肠道微生物的潜在可能性；⑶抗生素抗性基因水平转入环境微生物的潜在可能性，一般水平转到环境微生物可能性非常小；⑷未预料的基因多效应。基因的多效应包括次生效应如插入位点和插入基因的产物英法的“下游”效应对代谢过程的影响[4][11][12]。如新霉素磷酸转移酶的标记基因可改变磷酸化状态。 4．4转基因生物的环境安全性

由于转基因食品中有些成分是传统食品中从来没有的。现代生物技术将其他生物基因转入植物，将病毒、细菌和非食物品种的外源基因，以及标记基因中的抗生素抗性基因等引入食用作物，都是传统育种技术无法实现的。再者，现代遗传工程学还比较年青，谁也说不清这些遗传改变将来会产生什么后果。因此，各国对这类食品的安全检验要求比用传统方法培育生产的更加严格。截至2013

年，国际上普遍采用的是以实质等同性原则为依据的安全性评价方法。

到目前为止，没有可信的试验能够证实转基因食品对人体有实际危害。

几乎所有在动物身上“证明转基因有问题”的试验都存在诸如样本数不足、试验设计不合理等问题…

安全性评价编辑

由于转基因食品中有些成分是传统食品中从来没有的。现代生物技术将其他生物基因转入植物，将病毒、细菌和非食物品种的外源基因，以及标记基因中的抗生素抗性基因等引入食用作物，都是传统育种技术无法实现的。再者，现代遗传工程学还比较年青，谁也说不清这些遗传改变将来会产生什么后果。因此，各国对这类食品的安全检验要求比用传统方法培育生产的更加严格。截至2013年，国际上普遍采用的是以实质等同性原则为依据的安全性评价方法。

实质等同性原则

1993年经济合作与发展组织（OECD）首次提出了实质等同性原则。OECD 认为，以实质等同性为基础的安全性评价，是说明现代生物技术生产的食品和食品成分安全性最实际的方法。1996年FAO和WHO 的专家咨询会议建议“以实质等同性原则为依据的安全性评价，可以用于评价GM生物衍生的食品和食品成分的安全性。”实质等同性可以证明转基因食品并不比传统食品不安全，但并不证明它是绝对安全的，因为证明绝对安全是不切实际的。

会议将实质等同性分为以下三类： （1）与传统食品和食品成分具有等同性；

（2）除某些特定差异外，与传统食品和食品成分具有等同性； （3）与传统食品和食品成分无实质等同性；[11-12] 转基因食品安全性评价程序

实质等同性是安全性评价程序执行前的指导原则，完整食品全面安全性评价的要点是： （1）亲本（宿主）作物的安全食用历史、成分、营养、毒性物质、抗营养素等。

（2）供体基因的安全使用历史、基因组合的分子特性和插入到宿主基因组性质和标记基因，考虑到基因的水平转移和DNA 安全性。

（3）基因产物危害性的评估数据，包括毒物学和过敏性。

通过对“开始材料”安全性情况的深入评价和在转化过程的综合评价，为了保证新作物和传统的对应物“一样安全”，还必须按照实质等同性原则，对转基因作物的表型和农艺学性状、成分、全面

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