转基因食品检测技术研究进展

转基因食品在为人类解决许多问题并带来巨大利益的同时，也在食品安全方面产生了一些隐患，因此迫切需要更加准确、高效的转基因食品检测技术。随着社会的发展，转基因食品检测技术愈加成熟，并且有了更广泛的应用，本文阐述了蛋白质总体水平测试、基因水平检测和其它测试方法的基本原理，从多方面分析其利弊和对转基因行业的影响。

一、转基因食品的安全问题

转基因食品指的是利用转基因生物技术取得的转基因生物，并以该类转基因生物为直接食品或者为原材料加工生产制作的食品，依照来源的不同，转基因食品可以分为植物性转基因食品、动物性转基因食品和微生物性转基因食品。随着现代科技的高速发展，科学家们已经成功研发出大量的不同种类的转基因食品，但也引发了公众对其安全性的担忧，比如是否对人体有害、是否对生态环境有危害等。

1.对人类健康的危害。（1）毒性问题。许多食品因富含红细胞凝集素、神经毒素等而具备毒性，毒性物质可以抵抗病原体及虫害的攻击，食用时经过一些恰当的处理会防止人体中毒，比如神经毒素以及蛋白酶抑制剂一般可以用来抵抗病原菌的侵害。但一些研究学者认为，转基因肉制品可能增加微量毒素的浓度，严重的还会造成某种遗传类病症。（2）过敏问题。转基因制品中常富含可以招致机体出现不良反应的基因，这是因为外源基因在导入自交系之后，其外源基因百搭出来的氨基酸序列与原本的表达为致敏性的基因存在一定的同源性，这种外源基因的导入就可能使食品出现致敏性或者是表达出新的过敏原，引起人体的不良反应。（3）抗生素抗性。人体摄入转基因食品之后，抗生素标记基因可能会水平转移到肠道被肠道微生物所利用并产生抗生素抗性，这些抗生素标记基因通过水平转移以及重组分散到许多病原菌中，还可能产生新型病原体。

2.对环境的危害。有些转基因物种可能含有从杆菌中提取的细菌基因，导致部分昆虫死亡或者不正常发育。此外，转基因食品还会对生态系统造成一定的危害，因为转基因作物等经过基因改造得到了更优良的性状，具有更强的特性，在自然生存法则下，普通生长的作物就会被淘汰，更有可能会改变原有的捕食关系，从而打破生态系统平衡，影响生物多样化。比如，转基因大豆可能会引起抗除草剂杂草的蔓延，对生物资源造成一定风险，并且影响生物多样性。

二、转基因食品检测技术

1.基因水平检测。基因水平检测一般指通过血液、其他体液或细胞对DNA进行检测的技术，主要是利用PCR法、杂交、基因芯片等方法来测试遗传物质中是否存有外源基因。这种技术能够在体外实现指定基因和DNA序列迅速扩增，并且这种微量且精确的测量技术最早就是应用在基因克隆和检测转基因环节中。

2.基于PCR的检测方法。聚合酶链式反应（PCR）检测法是一种放大扩增目标DNA片段的生物分子技术，能够将微量的DNA大量增加。1983年，美国的Mullis率先提出设想，并于1985年成功发明此反应。聚合酶链式反应也被用于检测食品中是否含有转基因成分，包括定性PCR法、多重PCR法、定时荧光定量PCR法、PCR-DGGE技术、超分支滚环扩增技术、数字PCR检测技术、新材料辅助定量检测技术和光谱分析法。

（1）定性PCR法。定性PCR法是一种通过扩增特异DNA片段来测试制品中是否含有转基因成分的方法，灵敏性比较高。为了让外源基因顺利转入宿主体内，转基因需要先构建启动子、终止子、选择性标记基因、报告基因等几个必不可少的部分，再据此设计引物，然后提取样品中的DNA，利用PCR扩增序列，再利用琼脂糖凝胶电泳分离扩增产物，观察分离情况。如果能够取得特异性的扩增条带，则说明被检根系基因组DNA为转基因商品。

（2）多重PCR法。多重（复合）PCR技术是一种目前在转基因食品检测领域应用最为广泛的技术之一，这种检测方法将多条引物和DNA模板添加到一个PCR反应体系中，具有同时扩增多个靶序列的功能。

（3）定时荧光定量PCR法。作为近年来兴起的最新定量技术之一，定时荧光定量PCR在常规PCR法的根底上增多了一条带有荧光基团的探针，其5’端带有1个调查报告基团，3’端带有1个淬灭基团。在PCR起反应的最初阶段，模板DNA的量与PCR产物的量之间有着线性相关，当PCR循环数增多，荧光信号加强，通过测试荧光信号即可完成定量分析。

（4）数字PCR检测技术。数字PCR检测技术最大的优势是将分子生物学和统计学相结合，近年来得到了非常迅速的发展。先大量稀释DNA样本中的反应溶液并分散于反应孔（微滴或微阵列）中，使每个反应孔的模板分子不超过一个，再进行独立PCR扩增，此时产生荧光信号的反应孔就代表样品的具体含量。而当内部浓度系数较高且每个反应孔不止一个分子通过的时候，就需要利用泊松概率分布计算出样品每个微反应单元收集的荧光信号的浓度和复制数量。另外，在数字PCR检测技术运行过程中，要控制外源基因的复制数量，确保标准物质和绝对定量参数的完整度，提高扩增反应的有效性。

（5）新材料辅助定量检测技术。纳米技术能够降低检测中的不稳定性，有效提升检测结果的准确性。近年来的新材料主要包括氧化石墨烯（GO）、纳米金粒子和量子点等。其中，氧化石墨烯（GO）主要是借助化学键形成单分子层二维蜂窝状的氧化结构，能够提升技术运行的稳定性和参数管控能力，其作为最有效的荧光淬灭介质，能够实现淬滅操作，并标定荧光基团。

（6）光谱分析法。光谱分析法是一种新型无损检测技术，能有效准确地检测食品的成分和各种含量，经常用于果蔬的质量安全检测。在转基因领域应用的光谱分析法一般为近红外光谱检测，因为近红外光谱的穿透力强，不用对转基因制品展开预处理或者基因组筛选。光谱分析检测技术可以根据光谱来鉴别物质，确定它的化学组成和相对含量，分析转基因食品的分子结构，利用红外线穿透技术来获取食品信息，并将信息导入模拟软件中，绘制成光谱图，为转基因食品结构分析提供数据支撑，结合分析结果来判断食品的安全性。

3.基于基因芯片的检测方法。这种检测方法的检测对象是转基因生物体，测定基因序列，把大量带有标记的基因寡核苷酸探针按照一定规律排列在尼龙膜、玻璃或者硅片等载体上，形成微矩阵，再利用计算机软件对基因序列进行计算处理，进而掌握转基因食品的相关特征信息，比如基因特征以及生物信息。

4.蛋白质水平检测。生物学遗传信息的传达遵照“中心法则”，遗传信息由DNA转录成RNA，再通过RNA在核糖体中的翻译制备对应的蛋白质，借以保持细胞各项机能。转基因技术是改变生物体DNA后，使其遗传物质能够表达人们所期望的特异性蛋白质的一种方法。因此对转基因食品中外源蛋白质进行检测，就能够鉴别出其中是否含有转基因成分。目前，蛋白质水平方面发展较为成熟的检测技术包括Western印迹法、酶联免疫吸附法（ELISA）、蛋白质芯片、试纸条法、组学分析技术等。

（1）Western印迹法（蛋白质印迹法）。Western印迹法是一种利用电泳技术分离外源蛋白质，结合电泳分离、特异性抗体、顯色酶促反应的检测技术，主要功能是从较为复杂的混合物中成功检测出特异性蛋白质，测试出蛋白质含量后再与蛋白质标准做对比，以此判断转基因食品样本的安全性。此法主要适用于复杂混合、不可溶、低于或超过预定限值水平的蛋白质的检测，可以断定一个样品中是否含有少于或超过预定限值水平的目的蛋白质，比较适用于样品的定性检测，尤其适用于不可溶蛋白质的分析。蛋白质印迹法主要是从待测样本中筛选总蛋白质，经SDS聚丙烯酰胺凝胶电泳使蛋白质按质量大小分离后，将其转移到固相支持物（硝酸纤维膜或尼龙膜）上，再用同位素标记的抗体作为探针进行杂交，然后通过放射性显影技术检测出食品中的转基因成分。

（2）酶联免疫吸附法（ELISA）。ELISA测试是将抗体与抗原反应的特异性与酶对底物的高效催化作用结合起来，依据蛋白作用于底物之后的显色反应，当抗原与抗体结合时，借助于比色或荧光反应鉴定转基因成分，酶与底物反应的颜色与样品中抗原的含量成正比。现阶段商品化的ELISA试剂盒只能测试少数几种指定的转基因制品，比如美国Prime公司的NPTELIIELISA试剂盒、测试玉米粉中StarlinkCry9c酶的Bt9玉米测试试剂盒等。

三、转基因食品的管控措施和未来展望

需要注意的是，转基因食品检测技术存在一定的局限性，仍有需要完善的地方，可以从准确性、效率、操作难易程度以及造价四个方面进一步提升。第一，尽管大部分转基因食品检测技术能够基本保证实验结果的准确性，但是仍有一些因素会影响整体结果的精确性，所以需要在现有基础上进行修改或结合几种技术研究出一种新的技术，从而最大程度地确保检测结果的准确性。第二，目前的转基因食品检测技术都缺乏较高的效率，只能同时进行少量的检测，却不能在同一时间对多个实验样本进行检测，无论从时间还是金钱成本上而言都是不划算的。因此，研究人员还需提升检测效率，争取能够在短时间内实现最大化价值。第三，许多文献中都提到，某些检测技术需要研究人员花费较多的时间和精力，操作过程繁琐且困难。目前还缺乏一个操作简单、高效率，并且不同资质的研究人员都能操作的方法，这就需要相关研究人员继续努力。第四，由于单次检测成本较高，需要的器材造价昂贵，许多转基因食品都因为资金不足而失去了检测的机会，使其安全性不能得到保障，大大降低了其可靠性和安全程度。所以，应该在最大程度上降低检测技术的成本，让更多的样本能够得到检测，但同时也要保证检测结果的准确性。

另外，虽然如今中国和国际上都有针对转基因食品安全性的管控措施和条约，但是仍然无法完全确保市场上转基因食品的安全性以及是否会对人体造成危害。就目前情况而言，转基因食品安全检测的管控措施还不够严格、完整和系统化，我国乃至国际上都需要一个更加明确且能够严格执行的统一标准，最好能够指定几种精确、高效、简易的测试办法，保障消费市场上的转基因食品可以通过任意一种安全测试，使消费者能够放心选购转基因食品。

作者简介：蔡子璇（2006-），女，汉族，重庆人，高中学历，研究方向是生物。