从基因工程分析转基因食品的安全性

第24卷　第4期2008

年2月

甘肃科技

GansuScienceandTechnology

Vol.24　No.4Feb.　2008

从基因工程分析转基因食品的安全性

李能威1,熊　犍1,洪　亮2

(1.华南理工大学,轻工与食品学院,广东广州510640;2.广州市标准化研究院,广东广州510170)

摘　要:近年来,转基因食品不再是科技工作者争论的课题,而成为大众所关注的话题。文章从基因工程技术出发分析了转基因食品的食用安全性。从基因工程的技术程序上看,转基因食品的食用安全性是可以保障的。从基因工程技术讲,病原菌和病毒就会对转基因产品的安全性产生影响,而且就目前的科学水平对基因认识以及基因工程技术的不足带来的问题是不可预见的。需要建立一套科学的评价标准,。关键词:基因工程;转基因食品;食品安全中图分类号:Q78TS201.2

安全性,W):对食品按其原定进行制作,一种担保。由定义不难看出,一般食品安全仅仅体现出制作规范性和食用安全性。

利用基因工程手段,将某些生物的基因转移到其它物种中去,改造它们的遗传物质,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,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(geneticallymodifiedfood),也称遗传修饰(geneticallymodifieGM)食品。

转基因食品可提高原料产量、改善食品营养及保健作用、提高食品抗病虫害的能力等。但对转基因食品的食用安全性成为大众关注和争论的交点[1]。

本文从食品安全的范畴和基因工程技术出发,讨论转基因食品的食用安全性问题。

1　科学认识食品安全

食品安全是建立在食品质量安全、卫生安全、健康安全和生物安全基础上的一个动态大概念:1.1　食品质量安全

是以食品的理化指标为基础建立的安全评价标准,具体表现为食品的各类物质是否符合标准的判定上。主要特征是针对理化指标进行符合性的检验。这是保证食品安全的第一(基本)道防线。但不符合标准食品就不安全,或者符合标准就安全说法都是不全面的。这是因为,理化指标的项目数量,捡

)各国不同,且检验结果没有进行非符合性的排除。也就是说,在检验过程中并没有对标准所列之外的有害物质进行检测,如辣椒酱制品中的“苏丹红”就是如此。1.2　食品卫生安全

是以食品的卫生指标为基础建立的安全评价体系。具体表现为卫生指标和微生物指标的判定上。食品的卫生指标和微生物指标不合格,有可能马上给人体健康带来危害,也可能仅仅只是存在危害的隐患。1.3　食品健康安全

是通过对食品中的有害物质直接对人体造成的实质性危害程度来进行分析判定的。健康安全才是社会和群众最为关注的问题。健康安全需要通过对有害物质如何对人体健康造成危害、造成危害的途径是什么、需要多大酌量才能造成危害进行深入的毒理、病理分析研究,才能科学予以确定。食品健康安全是对人体最为关键,而我们又最缺乏深入研究的一个问题。由于对这个关键问题我们往往提不出科学的数据论证,造成社会上常常出现将食品质量安全和卫生安全问题上升到替代食品健康安全问题的现象。1.4　食品生物安全

是随着科技发展对食品安全提出的新课题,也就是通过食品对整个物种或植物、生物环境所带来的危害进行的分析判定。如转基因食品、特定物种独有的食品危害等等。

2　基因工程

2.1　基因

生物遗传信息就储存于它的核苷酸序列中(基

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限制性内切酶,其中许多酶的特定识别切点已弄清楚。有了这些特定类型的“分子剪刀”,精确的在体外对个别的DNA进行切割,获得所需要的基因已经不再困难。这种方法到目前仍然是最常用的、最有效的方法之一,它对基因工程的重要性可见一斑。

除了利用限制性内切酶法,今天人们已经能够通过多种途径和方法来获取目标基因,比如从构建的基因文库中调取和筛选目标基因,通过化学方法合成已知核苷酸序列的目标基因,以及通过逆转录酶用mRNA。

,基因工程面临年,世界上3个实验室“分子缝针”的DNA连

(DNAPolymerase)。这是一种封闭DNA链上的缺口酶,能够借助ATP或NAD水解提供的能量在两个DNA片段的末端之间生成磷酸二酯键,从而把它们连接起来。基因工程中所用的连接酶有两种:一种是从大肠杆菌中分离得到的,称之为Ecoli连接酶。另一种是从T4噬菌体中分离得到,

因);核酸是一类包含生物遗传信息的多聚核苷酸。核苷酸又由碱基、戊糖和磷酸组成。根据所含戊糖的种类不同核酸可分脱氧核糖核酸(DNA)和核糖核酸(RNA)两大类。

到2006年,在诺贝尔奖一百零六届的历史上,共颁发了103次奖(二战停三届),中有18届,46位科学家得奖的奖项与核酸相关[2],其中诺贝尔化学奖有9届15人,诺贝尔生物奖13届31人。

其中,1962年双螺旋结构被授予诺贝尔生理学或医学奖,这项被科学界称作“诺贝尔奖中的诺贝尔奖”,不仅解决了生命中最负争议的中心分子模型,也指出了遗传的分子机制[3]。

2.2　基因工程

基因工程(geneengineering)的一个重要分支,又称遗传工程(2ing)或DNA重组技nique)。,并和

运载体,、噬菌体、病毒等的DNA连接,然后转入受体细胞内,使转入的基因在受体细胞内表达,以产生所需要的蛋白质。基因工程的诞生,标志着人类已开始从单纯的认识生命走向了改造生命、利用生命的新时代[4]。基因工程是一项非常精细的分子技术,其目的是将所需的一个或几个基因从一种生物的细胞中取出,并移植到另一种生物细胞里面。但是在实际操作中,由于DNA分子非常微小(半径仅有1纳米),用传统的方法无法准确的切割目标DNA。所以,基因工程要面对的第一个难题就是如何巧妙的将基因从供体DNA长链中剪切下来[5]。

1968年,生物学家沃纳 阿尔伯(W.Arber)、丹尼尔 内森斯(D.Nathans)和汉密尔 史密斯(H.Smith)三人共同发明了“分子剪刀”,一举解决了这一难题,为之后分子生物学和基因工程的发展做出了重要贡献。他们也因此分享了1978年的诺贝尔生理学和医学奖。所谓“分子剪刀”,其本质就是一种从大肠杆菌中提取的酶,称为限制性内切酶(restrictionendonuclease)。这种酶具有极高的专一性,能够识别双链DNA上特定的位点,将DNA双链切断,形成粘性末端或平末端。它最重要的功能在于降解外界侵入的DNA,但不降解自身细胞中的DNA,因为在自身的DNA的酶切位点上经甲基化修饰而受到保护。利用这个特点,人们便可以找到与目标DNA对应的内切酶来进行基因切割[6]。自20世纪70年代以来,科学家已经提取了数百种

称为T4连接酶。这两种连接酶催化反应基本相同,都是连接双链DNA的缺口,而不能连接单链DNA。

表1　限制性内切酶识别的位置[7]

酶

EcoRⅠ

来源

EcoliR

识别位点

↓　　　　　

-N-C-T%T%A%A%G%N%5‘

5‘%N%G%A%A%T%T%C%N

↑　　　　　　

EcoRⅡE.coliR

　　　　↓

-N-G-G%A%C%C%N%5‘

5‘%N%C%C%T%G%G%N

↑　　　　　　　　

HindⅡHemophilusinfluenzarD

↓

-C-A-R%Y%T%G%5‘

5‘%G%T%Y%R%A%C

↑　　　

HindⅢHemophilusinfluenzarD

　　　　↓

-T-T-C%G%A%A%5‘

5‘%A%A%G%C%T%T

↑　　　　　　

有了以上两种工具,最后一步就是将已装配好的基因通过一种运载体DNA运送到受体细胞中。作为运载体必须具备以下几个特点:①在宿主细胞内能够保存并大量复制;②有多个限制酶切点;③有一定的标识基因,以便于筛选经研究发现。经过研究发现,最理想的运载体有两种:病毒和质粒,它们都具有分子小、易于操作和有筛选标记等优点[7,8]。利用上述的三个工具,最后将重组表达的质粒转染

第4期　　　　　　　　李能威等:从基因工程分析转基因食品的安全性到受体细胞,

经筛选鉴定后就可以用基因工程技术来生产基因产品了。

为了了解外源基因是否在宿主的细胞进行了表达,必须对被进行了基因转移处理的细胞或个体进行鉴别,以筛选出导入外源目标基因的转基因细胞或个体。鉴别和筛选转基因生物一般在两个层面上进行:一是检测目标基因是否表达,二是检测目标基因是否整合到了宿主的染色体上和能否稳定传代。

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食物是安全的,而不是合成新的东西。

但转基因食品对人体健康也有可能存在潜在的影响,如转基因食品中潜在的过敏原对人体的影响,目的基因产的产物如果是潜在的过敏原,如花生、大豆、鱼等,那么该转基因食品就有可能引起人体的过敏反应。

转基因食品可能会提高天然的植物毒素。JohnELosey等人发现在马利筋叶片上撒上转基因Bt

3　转基因食品的安全性

3.1　转基因食品的安全性

利用转基因技术可改良作物的农艺性状,如抗虫、抗病、抗逆境及抗除草剂等;还可以改善农作物

品质,如提高蛋白质、等;,药品等。

比植物更早,但其“却远远落后于转基因植物。就在多种转基因植物已经端上人们餐桌的时候,转基因动物产品还少有问世。这是由于目前微注射、转基因克隆、胚胎干细胞三大转基因动物技术,都使得转基因表达量不够[8-12]。

第一代转基因食品是以增加农作物抗性和耐贮藏性的转基因植物源食品,其主要特征是转入抗除草剂基因、抗虫基因、延迟成熟基因等,以增加农作物的抗逆性和耐贮藏性。第二代转基因食品是以改善食品品质和增加食品营养为特征。第三代转基因食品是以增加食品中的功能因子和免疫功能为主要特征。

从基因工程的技术程序上看,转基因食品的食用安全性是可以保障的。其一:转基因技术是把需要转移的目标基因注射到细胞核中,使之与细胞核中的染色体DNA发生融合,但这个过程在实验条件下都很难做到,这是转基因成功率低的原因之一。人们吃的食物中包含了基因表达出来的蛋白,也包含基因的载体DNA本身,这些物质进入人体消化系统之后会被分解,即便没有完全分解,基因要想“自主”穿过人体健康而完整的细胞壁进入细胞核,并且完成与DNA的融合产生变异,不会比在实验室条件下容易;其二:转入动物体内的基因都是天然存在的,人们平常吃的东西中就含有这些基因,用转基因技术仅仅是把这种基因转到其他动物体内进行生产后再分离出来。因此,在理论上转基因药物和

玉米花粉后,造成普累克西普斑蝶厌食该种植物叶片,发育迟缓,4d后幼虫的病变率高达44%,而对照组生长正常。同时在美国,会并使农场工人患上某些与杀虫剂。另外,抗生素抗性标记基因会扩散到很多肠道细菌及病原体中,产生新的病原细菌和病毒。

总之,从基因工程技术讲,病原菌和病毒就会对转基因产品的安全性产生影响,而且就目前的科学水平对基因认识以及基因工程技术的不足带来的问题是不可预见的。3.2　转基因食品的安全评定转基因动植物对人类健康有何种潜在的安全性风险,目前的科学水平还难以给予准确的回答。需要建立一套科学的评价标准,对转基因动物产品进行长时间的安全性评估[13-15]。

国家科委于1993年就颁布了《基因工程安全办法》,农业部在1996年7月也颁布了《农业生物基因工程安全管理实施办法》。2001年6月6日国务院公布了《农业转基因安全条例》,该条例中对转基因食品的试验、生产、应用等规定了生产许可证和经营许可证制度。2002年3月20日我国正式实施《农业转基因生物安全评价管理办法》和《农业转基因生物标识管理办法》。

国际食品生物技术委员会(IFBC)于1988年提出采用判定树(Decision-tree)的原则与方法对GMF进行安全性评价,该原则主要包括3个层次:⑴了解被评价GMF的遗传学背景与基因改造方法;(2)检测GMF中可能存在的毒素;(3)进行毒理学试验。若一旦在某一层次得到满意的答案,便没有必要对这3方面的内容都进行工作,无需再进入下一层次。

欧洲经济发展与合作组织(OECD)在GMF安全性研究方面进行了开拓性的工作,在1993年发表

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(Substantialequiva2的报告中引入了“实质等同性”

lence)的概念,指出“实质等同性”是评价GMF安全性最有效的途径。1995年WHO在提出GMF的安全性评价原则时,就采用了“实质等同性”原则。它是通过生物技术生产的食品及食品成分是否与目前市场上销售的食品具有实质等同性。转基因产品的食用安全性包括关键性营养成分比较、毒性分析、过敏性分析及标记基因的安全性等4个方面。

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[9]　郑铁松,何国庆,应铁进.4　结语

基因的发现和应用是人类科学史上最光辉的时刻,它所带来的巨大经济利益与社会效益已经展现

在世人眼前。性,仍然无法预测度,法规,。

应该指出的是,潜在风险不等于现实危险,安全性评估就是要分析潜在风险并加以避免。事实上各国政府都对这种新鲜事物保持着谨慎的态度。随着科技水平的不断提高,基因工程将会给人们带来更加安全健康的产品。

参考文献:

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(上接第62页)

5.2　消耗材料

(1)膜元件:平均每年更换33%,约18支/年,

单价:6100元,则成本为:6100元/支×18支÷(1200m3/日×365日)=0.25元/m3

(2)精密过滤器滤芯连续运行的情况下一般三个月换一次,单价:30元/支,则成本为:30元/支×60支÷(1200m3/日×90日)=0.016元/m35.3　药剂费用

(1)阻垢剂:品牌:陶氏膜专用CP115

按3g/m3(原水投加量3ppm)计,单价50元/kg,则吨水(淡水)成本为:

(50元/kg÷1000g×3g/m3)÷75%=0.22元/m3

(2)反渗透清洗药剂:反渗透清洗周期为六个

月,清洗药剂费用为2000元,则吨水(淡水成本为:

2000元÷(1200m3/日×182.5日)=0.01元/m3

总的运行费用为:1.04+0.25+0.016+0.22+0.01=1.536元/m3

6　总结

反渗透法用于苦咸水淡化有产水水质好,运行稳定,其具有广泛的应用前景,但需注意以下几点:严格控制阻垢剂和酸的投加量和投加情况,防止结垢发生,定期清洗,对预处理严格监控,这样才能长期稳定运行。

参考文献:

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/qn0j.html