转基因食品检测技术应用分析

随着现代生物技术的迅猛发展，转基因食品已成为备受关注的热点，但其安全性问题也引发了广泛的争议，如何加强对转基因食品的安全性评估与检测已成为保障食品安全的重要课题。本文简要介绍了转基因食品的概念、发展现状及安全性问题，重点探讨转基因食品安全检测技术及其应用，以期为相关研究提供参考。

一、转基因食品的概念和分类

（一）转基因食品的概念

转基因食品是指利用基因工程技术将外源基因转移到动植物基因组中，使其获得新的遗传性状，再经过培育、生产加工而成的食品。常见的转基因作物包括大豆、玉米、油菜等，其衍生食品如豆油、玉米淀粉、食用油等也属于转基因食品范畴。

（二）转基因食品的分类

按照基因来源，转基因食品可分为植物源性、动物源性和微生物源性三大类。目前，商业化种植的转基因作物主要为植物源性食品，如抗除草剂大豆等。动物源性转基因食品研究相对滞后，但转基因鱼、转基因猪等已进入实验和中试阶段。利用转基因微生物发酵生产的食品添加剂如氨基酸、酶制剂等，在食品工业中应用广泛。

按照目的基因功能，可将转基因食品分为抗虫型、抗除草剂型、改良品质型、营养强化型等。例如，转EPSPS基因大豆可耐受草甘膦除草剂；转FAD2-1A基因大豆的亚油酸含量比普通大豆提高约20%；转胡萝卜素合成酶基因水稻的β-胡萝卜素含量大幅提升。

二、转基因食品安全检测技术

自问世以来，转基因食品的安全性问题一直备受社会各界关注，有研究者担心外源基因可能产生毒性、过敏性等，对人体健康和生态环境造成不利影响。针对转基因食品的安全性，各国纷纷建立了相应的安全评估制度。我国对转基因生物的研发实行严格的安全管理，农业转基因生物的安全评价需经过实验研究、中间试NQPPjKMNRFEFovyMp5/IQQ==验、环境释放、生产性试验、安全证书审批等阶段，只有获得农业转基因生物安全证书的产品才可以进入商业化应用。当然，检测技术的应用对于保障转基因食品的安全也具有重要意义。

（一）蛋白质水平检测

1.酶联免疫吸附测定法。蛋白质是基因表达的直接产物，对目标蛋白进行分析是判断食品中是否含有转基因成分的重要途径。酶联免疫吸附测定法（Enzyme-linked immunosorbent assay，ELISA）是目前应用最广泛的蛋白质检测方法，其基本原理是利用抗原抗体的特异性结合反应，通过显色底物的颜色变化判断样品中是否含有目标蛋白质。酶联免疫吸附法的操作流程通常包括以下几个步骤：第一，将待测样品蛋白提取物包被于酶标板孔中，使目标抗原固定在包被孔壁上；第二，加入特异性识别目标蛋白的酶标记一抗，与固定化抗原结合；第三，洗涤去除未结合的游离抗体，加入底物显色液，根据显色反应判断样品中是否含有目标蛋白。ELISA可实现对目标蛋白的定性或定量检测，灵敏度可达1ng/mL。与核酸检测相比，ELISA具有操作简便、检测成本低等优点，非常适合用于大批量样品的初筛检测。不过，ELISA的特异性和灵敏度往往不如核酸检测方法，容易受到样品基质效应等因素的干扰，食品中某些夹杂蛋白也可能与目标蛋白发生交叉反应，导致假阳性结果。因此，ELISA常作为转基因食品检测的初筛手段，可疑样品还需进一步采用核酸检测方法进行确认。

2. Western杂交检测技术。借助Western杂交检测技术实施检验时，先从检测样本中提取蛋白，按照分子量进行分选，再投入专一识别目标蛋白的抗体。目标蛋白与对应抗体相结合，利用与一抗特异绑定的酶标记的二抗进行检测，通过评估二抗的活性确认蛋白质是否存在表达，进而实现对转基因食物的识别。Western杂交检测技术通过分析实验结果，能够断定待测物中植物细胞的蛋白表达情况，包括表达浓度与规模，被广泛应用于转基因食品的检测中。

3.蛋白质芯片技术。蛋白质芯片在分析流程上与核酸芯片相似，但工作原理有所不同。蛋白质芯片依靠特定的抗体与抗原之间的结合特性进行分析，被测样品会与固定相表面的抗原或抗体相互作用，通过洗涤等手段，可以将固定相表面的抗体或抗原与检测液中其他成分分离，利用酶联抗体发生特定反应，再通过颜色变化或荧光反应识别转基因元素，并据此实现对转基因食品的鉴别。

（二）核酸水平检测

1.PCR（聚合酶链式反应）技术。蛋白质容易受到食品加工条件的影响而发生变性失活，导致检测的灵敏度和可重复性下降。相比之下，核酸分子结构更加稳定，能够耐受较为苛刻的食品加工条件。因此，以DNA为检测对象的核酸水平检测方法，在转基因食品检测领域占据主导地位。

PCR技术是目前应用最为广泛的核酸检测方法，利用一对特异性引物，在Taq DNA聚合酶的作用下，通过变性、退火、延伸三步循环，实现目的基因的快速扩增。PCR扩增产物可通过琼脂糖凝胶电泳进行检测，根据条带的有无和大小判断样品中是否含有目标基因。

PCR反应体系中引物的设计至关重要，直接决定了PCR的特异性和灵敏度。引物通常选择在转基因的调控序列或特异性外源基因序列上，以避免与植物内源基因发生交叉扩增。此外，引物还需避开基因组DNA中的重复序列，以提高检测的重现性。在优化条件下，常规PCR可检测到20-50拷贝的模板分子，检测灵敏度可达0.01%。

为进一步提高PCR检测的灵敏度，可采用巢式PCR（nested PCR）策略。巢式PCR需设计两对引物，第一轮先用PCR扩增目标基因的较大片段，在第二轮中，PCR用第一轮产物作为模板，用内部引物再次扩增目的片段。由于两轮扩增均较特异，因此巢式PCR的检出限可低至0.001%，但操作步骤相对繁琐。

PCR技术的一个局限性在于难以对转基因成分进行精确定量，实时荧光定量PCR（qPCR）技术则弥补了这一不足，可在扩增的同时实现对PCR产物的实时监测和定量分析。qPCR主要有两种检测策略，即SYBR Green I染料法和TaqMan探针法。SYBR Green I染料可嵌入到PCR产物双链DNA中，产生荧光信号，无需额外设计探针，但特异性较低；TaqMan探针上标记有报告基团和淬灭基团，杂交到模板后随着PCR进行，报告基团和淬灭基团会被切割开进而产生荧光信号，特异性更高。qPCR可将检测灵敏度进一步提升到0.001%-0.0001%，但对实验环境和操作条件的要求也更加严格。

如今，multiplex PCR、digital PCR（dPCR）、loop-mediated isothermal amplification（LAMP）等新兴核酸扩增技术为转基因食品检测提供了更多选择。其中，multiplex PCR可在单管内同时检测多个转基因目标，提高了检测通量；dPCR利用微流控芯片将待测DNA分割成万级别的反应体系，可实现对低拷贝模板的绝对定量；LAMP利用两对特异性引物在恒温条件下快速扩增目标序列，无需PCR仪即可完成检测。

2.基因芯片检测技术。基因芯片技术通过将DNA分子和短链核苷酸探针紧凑地排布并固化在载体上，能够将如耐药性基因、启动子序列、终止码等特定的基因段锚定于玻璃片表面用作检测平台，通过放大待测样品中的DNA进行标记并与微阵列进行杂交反应。基因芯片检测技术利用计算机分析技术进行数据解读，从而准确鉴定待测物中含有的基因信息，评价食品中是否含有转基因成分。

三、各种转基因食品安全检测技术的优缺点

在转基因食品检测中，PCR技术常用于定性筛查转基因成分。以转基因大豆为例，可以设计一对引物扩增内源lectin基因，作为PCR反应阳性对照；再设计一对引物特异性扩增外源CP4-EPSPS基因。两对引物扩增片段的分子量分别为318bp和172bp，可通过凝胶电泳清晰区分。若样品中两个片段都被扩增出来，说明样品中含有内源和外源基因，为转基因大豆阳性；若样品中只扩增出内源lectin基因片段，则可判定为非转基因大豆。

在敏感性方面，普通PCR可检测到20-50拷贝的模板分子，灵敏度可达0.01%。若采用巢式PCR，即用第一轮PCR的产物作为第二轮PCR的模板，特异性和灵敏度可进一步提高，但操作也相对繁琐。

PCR技术可对样品中的转基因成分进行定性分析，但难以给出准确的定量结果，为实现转基因食品中外源基因含量的精确定量，qPCR技术应运而生，可在PCR进行的同时对扩增产物进行实时监测和定量分析。qPCR可将检测灵敏度提高到0.001%-0.0001%，但对操作条件和环境的要求也更高。

基因芯片技术是一种高通量、并行化的分子检测技术，将大量探针分子固定在固相载体上，形成高密度的探针阵列，可实现对多个目标分子的同时检测。将荧光标记的待测样品DNA与芯片杂交，互补配对的探针与靶分子会特异性结合。杂交芯片经荧光扫描仪激发和成像，结合位置和荧光强度的变化即可判断样品中是否含有特定序列，并估算其相对含量。

在转基因食品检测领域，可在一张基因芯片上设计多种转基因成分的特异性探针，实现对样品中多种外源基因的同时检测。例如，可在芯片上固定Cry1Ab、CP4-EPSPS、PAT等几种常见转基因的探针，分别与转基因棉花、大豆、玉米中的外源基因序列互补。提取待测食品总DNA并进行荧光标记后与芯片杂交，根据杂交信号的位置，即可判断样品中含有哪些转基因成分。

综上所述，相比传统育种，转基因技术极大拓展了遗传改良的空间，但也带来了更多不确定因素，因此，严格的安全评估与检测体系是保障转基因食品安全的重要前提。蛋白质检测和核酸检测技术在转基因食品监管中发挥着重要作用，PCR、基因芯片等技术得到了广泛应用。随着检测新技术的不断涌现，多指标、高通量、快速便捷的检测方案有望进一步提升转基因食品安全监管的科学性和有效性。同时，加强全球协同管理，构建国际认可、多方参与的转基因食品安全治理体系，对于推动生物技术健康发展、保障食品安全和生态安全将发挥关键作用。

作者简介：吴晓月（1991-），女，助理工程师，大学本科，研究方向为食品安全监管。