转基因食品的安全性及其检测评价

李相，郭胜伟

（1.南京中医药大学药学院，江苏南京210046；2.南京中医药大学基础医学院，江苏南京210046）

转基因食品的安全性及其检测评价

李相1，郭胜伟2，*

（1.南京中医药大学药学院，江苏南京210046；2.南京中医药大学基础医学院，江苏南京210046）

转基因食品发展迅速，但其安全仍然是人们关注的焦点。目前，通常从生态安全、健康安全、伦理安全的角度评价转基因食品的安全，并据此制定国际评价标准。转基因食品的分析检测建立在蛋白质和基因水平上，蛋白检测主要基于免疫原理检测粗加工食品的转基因蛋白成分，基因检测则基于PCR检测食品是否含有目的基因。同时，一些新型食品检测技术也逐步应用于转基因食品的检测。

转基因食品；安全性；检测

1转基因食品（GMF）的发展

GMF通常指含转基因生物成分或利用转基因生物加工的食品。1983年，在美国斯坦福大学的伯格实验成功的11年之后，第一例转基因烟草诞生；1993年，美国市场上开始销售首例GMF-晚熟番茄，标志着GMF的正式诞生；1996年GMF开始进行大规模生产和商业化。此后，GMF迅速发展，成为世界上产量最大一类新食品。

1.1种植规模

1996年全球转基因农作物的种植面积仅为170万公顷，2011年短短15年，就达到1.6亿公顷。与此同时，世界人口达70亿，再创历史记录，其中饥饿人口居高不下。这种紧张的供求关系促使转基因作物种植面积的快速增长［1］。在2011到2012年的一年中，全球转基因作物的种植面积增长率达6%，有效地推动了全球经济的发展。目前，种植高产量转基因作物，是解决全球饥饿、贫困问题的有效途径之一［2］。

图1　1996-2011世界转基因作物种植面积Fig.11996-2011 world GM crop acreage.

1.2技术发展

转基因技术由最初的导入单一基因生物，向着具备多种外源基因的多功能生物发展。从原始的抗虫、抗病，求产量，向药用、营养，求质量转型。

第一代GMF旨在于增加农作物的抗逆性，减少农药的使用量，减少农药对人类健康的损害。第二代GMF在保证产量的基础上，进行食品营养的改良。第三代GMF主要以增加食品中的功能因子和免疫功能为目的，即：药用食品［3］。

2GMF的安全性评价

1998年8月，英国的Pusztai实验，发现用转基因马铃薯喂养的大鼠，出现体重减轻、器官生长异常、免疫系统遭到破坏等一系列症状。虽然该实验的可信度低，但是自此GMF的安全性遭到质疑。

GMF的安全性应从生态安全、健康安全、伦理安全等3个角度进行评价，并相应建立起较为全面的、国际公认的安全监测体系［4］。

2.1生态安全

生态安全，即环境安全。是指转基因动植物在饲养和种植的过程中，对生态环境所造成的影响，主要包括：动植物逃逸、基因水平转移、木马基因效应。

动植物逃逸是指转基因动植物在饲养过程中逃逸到自然环境里，与传统动植物进行交配，将目的基因引入自然环境，从而对生物多样性造成一定的影响［5］。

基因水平转移（HGT）又称侧向基因转移（HGL），是指不同生物个体或单个细胞内部细胞器之间进行的遗传物质交流。发生于微生物、植物和动物之间，其中微生物之间的转移最为常见。基因水平转移是相对于基因垂直转移（亲代传递给子代）而提出的，它打破了亲缘关系的界限，使基因流动的可能变得更为复杂，对生物多样性造成不同程度的影响，甚至导致基因污染、扩散等一系列严重的结果［6］。

木马基因效应是指目的基因散布到环境中所造成的毁灭性的影响。有研究表明转基因生物后代的死亡率很高，可导致物种灭绝［7］。

转基因生物进入自然环境或生态系统后，可以通过杂交，将转基因特性传给其他生物，从而搅乱原有的生态平衡、生态秩序。但是通过人工隔离；用共转化法、位点特异重组系统、转座子介导和同源重组等技术剔除带有安全隐患的抗性标记基因；或利用PCR直接筛选转化体，完全不使用标记基因，可以有效避免［8-10］。

2.2健康安全

GMF健康安全，即GMF的食用安全评价。主要可以分为5个方面：

①GMF的毒性：GMF转入的外源基因可能翻译出隐性蛋白，产生毒性，危害人们健康。

②GMF的过敏性：GMF中的外源基因使食品中的沉默的基因被激活，翻译出对人体存在过敏性的蛋白，使食品中的过敏成分增加。

③GMF抗性基因的安全性：GMF的大多数抗性基因属于抗生素抗性标记基因，长期食用可导致人体对抗生素产生抗药性，对人体健康产生危害。

④GMF的营养安全性：GMF的转基因成分可能会使食物本身的营养物质遭到破坏，使食物的营养成分有所下降［11-13］。

⑤GMF的非期望效应：GMF在原料的培育过程中常常会出现一些不同于传统食品原料的新性状、新组合，人们对这些新性状、新组合所知甚少，同时又难以精确控制，所以GMF的生产极有可能导致一些非预期的负面后果［14-15］。

2.3伦理安全

GMF的伦理安全评价，即道德文化评价，关注人的心理健康与长期的生态和谐。人们所需要的基因伦理不能仅凭专家们的“发明”，而应当是一种公开和集体讨论过程的产物［16］。人类完全有理由把高尚的道德标准和价值观的宣道士置于客观真理的发现者之上［17］。因此，张新昌等［18］认为GMF的伦理安全问题，在于伦理道德的严重滞后，而不是GMF本身。

遵循一定的伦理原则，可对GMF作出合理的评价。预先防范原则，在GMF的隐患缺乏科学的初步验证时，即采取防范措施；无害利用原则，作为制定转基因技术政策的指导原则，要求GMF在研发、生产过程中尽量避免对生态环境和人体健康的危害；事先知情同意原则，事先了解GMF隐患和可能导致的长期的不良后果，做出自主、独立的判断；尊重原则，包括尊重消费者知情权和遵循生态价值规律；公正原则，用于处理GMF的国际问题，实现GMF的发展和国际利益最大化；有利原则，即GMF利益最大化［19］。

2.4国际安全评价标准

面对日益严峻的GMF安全形势，世界各国采取一系列科学严谨的评估手段作为GMF的评价标准。目前普遍采用的是1993年由经济合作与发展组织（OECD）提出的“实质等同性原则”，其基本概念是指转基因物种或其食物与传统物种或食物具有同等安全性［20］。其次是用于应对GMF多样性个案分析原则，以及预防原则、逐步深入原则、科学基础原则、公正透明原则。

3GMF的检测技术及体系

GMF检测基于基因与蛋白。基因检测依赖于1985年，美国科学家Kary Mullis的PCR技术，可检测精加工GMF；蛋白检测基于1971年Engvall和Perlmann发明的酶联免疫吸附剂测定（ELISA），主要检测粗加工GMF。当下建立一个科学严谨、快速经济的GMF检测体系是证明其安全性、促进GMF发展的关键。GMF检测属于食品检测的范畴，要了解GMF的检测，就要从食品检测入手。食品安全检测的重点为食品原料质量的控制，防止食品包装的污染，和食品中微生物的检测［21-22］。

3.1光谱分析检测技术

光谱分析检测是一种新型无损检测技术，可以有效、精确的检测食品的成分与各组分含量，常用于果蔬的质量检测［23］。对于转基因食品，光谱分析检测技术尚未普及，谢丽娟［24-26］等将近红外光谱分析技术成功地应用于转基因番茄的鉴别，准确率高。

3.2生物传感器检测

生物传感器由生物接受器、换能器和测量系统组成［27］。Wayne等［28］用表面等离子体共振免疫传感器检测玉米抽提物中的FB1浓度；Liu等［29］用光学免疫传感器实现了鼠伤寒沙门菌的快速检测。生物传感器还可以用于食品鲜度的测定［30］。可为GMF的检测提供可靠的事实依据。

3.3生物芯片检测

是集分子生物学、分析化学和基因资讯于一体，进行高通量快速运算的集成芯片［31］。常见的生物芯片有基因芯片、蛋白芯片和微流控芯片。其中基因芯片、蛋白芯片已广泛应用于GMF的快速检测。Bai等［32］建立了一套基于可视基因芯片技术的转基因作物检测和植物基因组SNP突变鉴别的方法，并将其应用于真假植物油的检测［33］。成晓维等［34］则利用可视芯片成功地检测出大豆、水稻和玉米中的转基因成分。

3.4免疫分析检测

利用抗体-抗原特异性结合的原理，对样品中的化合物、酶或蛋白质进行定性、定量检测。顾炜炜等［35］在酶标抗原和多克隆抗体的基础上，研制的直接竞争ELISA试剂盒，可用于GMF的快速、大批量检测，并且可以对转基因表达产物进行定量分析；白卫滨等［36］则建立了ELISA法定量检测抗草甘膦转基因大豆CP4EP-SPS蛋白的方法，成功检测出不同转基因大豆中的CP4EP-SPS蛋白含量。

3.5蛋白质印迹法（Western blot）

Western blot适用于复杂混合、不可溶、低于或超过预定限值水平的目的蛋白质的分离检测，并可以消除蛋白溶解、蛋白凝聚和非目标蛋白与靶蛋白共沉淀等问题［37-38］，令Westernblot在GMF的检测中广泛运用。

王静等［39］采用黄瓜花叶病毒外壳蛋白单克隆抗体，通过Western杂交检测转CMVCP基因番茄中外源基因的表达情况，成功检测出PCR扩增产物的转基因植株中有相关表达蛋白；Van Duijin等［40］将Western blot运用于抗草甘膦大豆中的CP4合成酶的检测，检测限达到0.5%～1.0%。

3.6免疫PCR（immuno-PCR）

免疫PCR是一种将蛋白检测和基因检测有机结合的GMF检测技术。具备抗原-抗体反应特异性和PCR扩增技术的高效性。免疫PCR基于ELISA，用一段可扩增DNA为标记物替代酶，以PCR扩增后产物替代酶催化底物显色，检测目的蛋白［41］。这种技术还在探索阶段，尚未成熟，仅在实验室检测中应用。

Maia等［42］采用双位点法建立的血清HBsAg免疫PCR法，可检测检出含量仅为0.5 pg的HBsAg，比放免法敏感性提高102倍；吴自荣等［43］构建的Ab-DNA基因探针免疫PCR检测系统，检测HSA抗原灵敏度比ELISA高106倍；陈茹等［44］应用地高辛标记的免疫PCR法，针对转基因水稻中的CaMV-35S启动子、NOS终止子、潮霉素磷酸转移酶基因、β-葡萄糖苷酸酶基因、抗草丁膦除草剂基因进行定性检测与半定量分析，结果表明免疫PCR检测比常规电泳检测的灵敏度高1 000倍，检出限达0.1%；刘光明等［45］建立并优化了转基因大豆与玉米的DNA提取方法，针对CaMV35S启动子和NOS终止子的序列特点设计了特异性引物与探针，结合免疫PCR检测技术，建立了转基因大豆与玉米中常用外源基因的快速检测体系。

3.7多重PCR法（Multiplex PCR）

多重PCR法可以在一个试管中检测多个外源基因，适用于复合性状的GMF的检测，相对于常规PCR更为快速、简便、精确。

杨冬燕等［46］以番木瓜管家基因（papain）、抗环斑病毒转基因番木瓜55-1品系的外源结构基因（35SGUS）和调控基因（NOS）序列为特异性检测引物，构建双重PCR方法和可三重PCR方法，实现了对抗环斑病毒转基因番木瓜55-1的高效准确的鉴定。魏霜等［47］根据水稻内源基因SPS、外源抗虫基因Cry1Ab、外源抗虫基因Cry1Ab/Ac、外源抗虫基因Btc、报告基因GUS、NOS终止子和CaMV35S启动子设计7对引物，构建水稻转基因成分的七重PCR检测体系，检测结果与检验检疫行业标准方法检测结果一致，表明七重PCR检测系统具有较好的可靠性和准确性。Zhou等［48］将多重PCR技术和毛细管电泳结合应用于转基因大豆Roundup Ready的快速检测。

3.8环介导等温扩增技术（LAMP）

LAMP有着操作简单、快速、特异性高、成本低的特点。不同于常规PCR，LAMP可以在恒温下扩增待测DNA，其关键在于具备链置换活性的DNA聚合酶。

周琳华等［49］通过LAMP检测技术，对转基因大豆GTS40-3-2、转基因玉米MON810、转基因玉米BT176和转基因水稻TT51-1 4个品系的外源插入基因、内源参照基因、品系特异性基因进行检测，除转基因水稻TT51-1品系特异性序列的最低检出域值为：200 copies/μl外，其余各基因检出的最低阈值均小于200 copies/μl，并符合荧光PCR或SYBR Green I直接染色法的检测结果，证明LAMP检测方法的可行性、准确性、重复性、灵敏性和特异性，可用于GMF的检测。张隽等［50］以MON89034外源插入片段与植物基因组序列设计特异性引物，并构建转基因玉米MON89034转化体特异性LAMP检测方法，其灵敏度达到1 pg。说明LAMP在GMF检测中有很好的应用前景。

4讨论

基因水平的检测结果鉴定外源基因是否成功导入，并不能有力的证明GMF的食用安全性，且不能确定外源基因所翻译出的蛋白质是否会和食物的原有成分反应，产生对人体有害的代谢产物，所以从整体入手检测GMF的安全性才是关键。

GMF的检测应该是一个具体的系统，而不仅仅是一个步骤。我们可以利用PCR技术检测食品中的基因成分；在蛋白水平上分析其中的蛋白组成、含量，初步鉴定GMF的蛋白性质；通过传代动物实验检测其食用安全性，即，综合运用蛋白、基因检测技术，及动物实验，使GMF取得人们的信赖，得以更好的发展。

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The Safety of Genetically Modified Food and Detection

LI Xiang1，GUO Sheng-wei2，*
（1.College of Pharmacy，Nanjing University of Chinese Medicine，Nanjing 210046，Jiangsu，China；2.College of Basic Medicine Nanjing University of Chinese Medicine Nanjing 210046，Jiangsu，China）

Genetically modified food has developed rapidly，but the safety of genetically modified food was still the focus of attention.Usually the safety of genetically modified food is assessed from the perspective of ecological，health and ethical safety on the basis of which formulated the international evaluation standards.The analysis of genetically modified food detection based on protein and gene level，and protein detection was mainly based on the transgenic protein composition of unfinished food is guided by immune principle，genetic testing was based on PCR to detect whether food contains the purpose gene.At the same time，some new food testing technologies are gradually applied in the detection of genetically modified food.

genetically modified food（GMF）；security；test

10.3969/j.issn.1005-6521.2015.12.038

2014-07-10

江苏省大学生创新项目（201410315032Z）

李相（1993—），男（汉），本科在读，研究方向：转基因食品的检测与构建。

郭胜伟（1967—），男（汉），副研究员，硕士，研究方向：大学生教育、食品安全。