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转基因食品的危害和检测及评价

发布日期:2012-05-28  来源:中国食品网   浏览次数:116703

目前,以美国、日本、欧盟等国为代表的政府、社会团体、生物公司等对转基因生物和食品的安全性争论不休,各执已见。同时也制定了相应的严格的管理办法。转基因食品安全性争论已从技术问题上升为贸易和政治问题。

中国食品网讯

  80年代初,美国最早对转基因生物进行研究。首例转基因生物(Genetically Modified Organism,GMO)于1983年问世,转基因作物(1986)批准进行田间试验,延熟保鲜番茄(1993)(Calgene公司生产)在美国批准上市,开创了转基因植物商业应用的先例。6年来,其发展更为迅速,超出人们预料。1998年全球转基因作物和种植面积达2780万公顷,1999年增至3990万公顷,增长44%。1995-1998年全球转基因作物的销售额由0.75亿美元猛增至12-15亿美元。4年间增加了20倍。迄今,美国已批准50种转基因植物产品商业化,1/4的耕地种植的是转基因作物,其中转基因抗除草剂大豆占美国大豆总面积的55%,转基因玉米占总面积的30%。美国市场上已有近4000种食品来自转基因化生物。据国际有关方面的预测,到2010年,全世界的转基因食物的种植面积将增至6000万公顷,市场总收入将达到3万亿美元,其种子收入将达到1200亿美元。因而可以毫不夸张地说,转基因食品的新时代已经到来。随着GMO的发展,近来在全球范围内引起一场转基因生物、食品安全性的争论。支持和反对两派争锋相对,势不两立。为此,有关转基因生物安全成为历次缔约国大会、国际和区域性组织、民间团体等讨论的重要议题之一。本文就有关转基因生物和食品存在的安全性问题、检测和评价研究综述如下。

  一、转基因食品的安全性

  GMO系一种或几种植物或动物乃至人类的基因植入某一种生物,从而表现出本身自然不能拥有的由转入基因带来的新特性,达到改善其产品的品质、提高营养成份、增加其抗病、虫、害、增加产量、抗逆转、延长货架期等。转基因食品(Gene Food)系以转基因生物为原料,加工为人类所食用的产品。转基因食品是一项新技术。

  1,转基因技术本身的主要不足

  (1),不精确的技术:基因技术将一异源基因从一生物转入另一生物,虽然其DNA可以精确地切割,但不能将新基因准确地植入另一生物中,从而影响这一生物其它基因的基本功能。科学家无法预见植物基因化后产生新的,未知的蛋白质,也不能完全准确的预见对受体影响的结果表现为不成熟性。

  (2),副作用:基因技术像外科医生动心脏手术一样,科学家不能完全、预先知道对生物进行DNA手术,有可能导致突变而对环境和人造成危害。虽然实验非常成熟,面对自然界的强大压力,不能掌握所有对人类可能造成影响的资料。

  (3),农作物广泛减产:基因技术通过不断出售种子而获取利润,这就意味着,农场主种植基因化种子时,所有种植的植物基因相同。当真菌、病毒、虫害侵袭这些特别的植物时,会发生严重的产量减产。

  (4),严重影响整个食物供给:昆虫、鸟类、野生物会携带基因化的种子到附近的田野,当转基因植物产生花粉时,它们会交叉授花基因化的作物和野生物,所有的作物、有机物或无机物通过交叉授花易受污染。

  2,卫生危害

  (1),未进行较长时间的安全性试验:基因化食品改变了我们所食用食品的自然属性,它所使用的生物物质不是人类食品安全提供的部份,未进行长时间的安全试验,没有人知道这类食品是安全的。

  (2),产生毒素:基因化食品能产生不可预见的生物突变,会在食品中产生较高水平和新的毒素。Losey,J.E.等(1999)报道,在一种植物马利筋叶片上撒有转基因Bt玉米花粉后,普累克西普斑蝶食用叶片就少,长得慢,4天的幼虫的死亡率44%。而对照组(饲喂不撒Bt玉米花粉的叶片)无一死亡。转基因作物产生的杀虫毒素可由根部渗入周围,但尚不清楚会产生何种影响。

  (3),过敏或变态反应:基因技术会在食品中产生不能预见的和未知的变态反应原。据报告,对巴西坚果产生过敏的主体也会对用该坚果基因工程化而得到的大豆产生过敏。科学家把巴西胡桃的特性移植到黄豆上去,结果却使一些对胡桃过敏的人在摄取黄豆时有过敏的可能。植物凝血素(Lectin)对有些害虫来说是有毒的,转基因食品不得含有此类有毒物质。

  (4),减少食品的营养价值或降解食品中重要的成份:基因化的目的是去除或灭活人们认为不需要的物质,这些物质可能是未知的,但它是基本的。比如它有自然的抑制癌症的能力(Pariza,M.W.,1990)。美国的研究资料表明,在具有抗除草剂基因的大豆中,异黄酮类激素等防癌的成份减少了。基因化食品的虚假新鲜感迷惑消费者。具有芳香、有光泽的红色蕃茄能贮藏几周,但营养价值较低。消费者在购买水果或蔬菜时,仅依靠外观和质地,因此,不能准确判定该产品的真实质量。营养物质在环境中自然循环受到转基因微生物的干扰。

  (5),产生抗菌素耐药性细菌:基因技术采用耐抗菌素(如抗卡那霉素、氨苄青霉素、新霉素、链霉素等)基因来标识转基因化的农作物,这就意味着农作物带有耐抗菌素的基因。这些基因通过细菌而影响我们。英国的研究显示,转基因作物中的突变基因可能会进入到生物有机体,突变的基因如跨越种群和转移至细菌,其结果可能会导致新的疾病。虽然这种机会可能性很小,但如出现无法治疗的并广泛传播的对生命造成严重威胁的疾病时,其后果不堪设想。荷兰科学家发表在《新科学家》杂志的试验结果称,设计一人造胃,对人消化转基因食物的过程进行模拟,发现DNA滞留在肠内,同时一些转基因细菌能够把自己的抗生素抗性基因转移给人造胃的细菌。如果类似结果发生在人和动物体内,就可能培养出功效最强的、抗菌素也无法杀死的超级细菌。英国新食品和工艺顾问委员会就禁止一种用抗氨苄青霉素基因作标识的转基因改良玉米趋势饲喂牛,因其中含有的DNA仍保持原样,并有可能加速对抗菌素的抗药性。

  (6),产生的问题不能进行追踪:若不进行标识,我们的公共卫生当局就无力因出现问题发现其来源,潜在性的危害值得怀疑。

  (7),副作用能杀害人体:Mayeno,A.N.等(1994)报告,发生一种新的,不明原因的病症,主要表现为嗜酸性肌痛。临床表现有麻痹、神经问题、痛性肿胀、皮肤发痒、心脏出现问题,记忆缺乏、头痛、光敏、消瘦(Brenneman,D.E.等,1993;Love,L.A.等,1993)。后查明系日本一公司生的基因化工程细菌产生的色氨酸所致。食用者在3个月后发病,导致37人死亡,1500人体部份麻痹,5000多人发生偶尔性无力。据测定,含量为0.1%便可杀死人体。[pagebreak]

  3,直接危害

  Lancet杂志1999年10月16日报告,苏格兰Rowett研究所的Pusztai,A.(1998)首次用转雪花莲凝结素(GNA)基因的马铃薯喂大鼠,10天后,发现饲喂组大鼠结肠、空肠和部分小肠粘膜变厚,而未饲喂转基因马铃薯组未发现病变。他认为,也许是导入的基因激活或阻止植物中的其它基因的结果。另外观察到,实验鼠肾脏、胸腺和脾脏生长异常或萎缩或生长不当,多个重要器官也遭到破坏,脑部萎缩,免疫系统变弱。虽然英国皇家医学会对此专门组织科学家进行调查研究,认为,该实验从设计、执行到分析等多方面存在缺陷,不应过早得出结论,虽然两组存在差异,但因受实验技术的限制和不正确的利用统计学,这些差异说明不了问题。但仍不能消除人们对转基因食品的疑虑。重组奶牛生产激素(rbGH)在美国投入商业化使用后,使用者很快发现这类药物导致了奶牛乳房炎发病率增加,奶牛的繁殖率低。由于药物的作用,使奶牛的新陈代谢加快,导致能耗增加而引起死亡。牛奶的营养价值也降低了。科学家对获准在西班牙和美国商业化种植的转基因玉米和棉花进行针对性研究后认为,转基因作物可能引起脑膜炎和其它新病种。也有资料证实,转基因食品可能诱发癌症并传递给下一代以及导致失调,可能需要30年或更长的时间。

  转基因治疗性药物、人体组织器官等是否对人体健康造成影响。尚无法检测证实。

  4,环保的影响

  (1),除草剂使用的增加:科学家估计,基因化的农作物对除草剂具有抵抗力,实际应药量高于正常的3倍。农民知道其作物对除草剂有抵抗力,会大量使用除草剂。

  (2),杀虫剂使用的增加:GE农作物常使用自己特有的杀虫剂,EPA将其分类为杀虫剂,这就意味着比以前有更多的杀虫剂进入我们的食品和田野。有报导,将优良的特定的基因(如抗杀虫剂)植入作物,可能会使周围野生植物一并获得改良,呈现出抗杀虫剂的特征。

  (3),生态被破坏:GEO通过食物链影响当地的生态环境,新的微生物与有亲缘关系的生物进行有效的竟争,引起环境发生不可见的破坏。作为人工制造成的转基因作物,可能成为自然界不存在的外来品种,若干年后,可能对地壤、野生近缘种、普通作物、相邻的植物及环境造成破坏。

  (4),基因污染难以消除:基因化的生物、细菌、病毒等进入环境,保存或恢复是不可能的,它不象化学或核污染,副面危害是不可逆转的。

  (5),转基因作物通过基因流可使野生近缘种变为杂草,成为“超级杂草”。有资料证明,把转基因油菜释放后,当大田的油菜附近有近缘杂草时,在萌发的后代种子中有93%被证实是种间杂草。

  (6),对非目标生物有伤害,对生物多样性形成威胁:Hilbeck(1998)用转基因Bt玉米喂饲欧洲玉米钻心虫(ECB),并以它作为草蛉的饲料,GN喂饲一般玉米作为对照。实验结果,转基因Bt玉米组死亡率60%以上,而对照组40%以下,认为与Bt有关的因子有关,存活的草蛉中喂Bt玉米组成熟的时间平均比对照组晚3天。Birch,A.等(1996/7)的实验结果表明,用转基因马铃薯饲喂蚜虫,雌虫的产卵量减少1/3,用喂转基因马铃薯长大的雄蚜虫与对照组蚜虫交配,所得的未受精卵数量多4倍,已受精卵在未孵化前比对照组死亡率高近3倍,以转基因马铃薯蚜虫为食物的雌飘虫的存活时间比对照组少一半,如果大规模的种植转基因作物,可能会减少有益昆虫的种群。

  实际上,我们对DNA的了解是有限的,97%的人类基因称为“废品”,因为不知道它的许多功能。单一细胞的新陈代谢是相当复杂的,它们的整个过程就更难了解。[pagebreak]

  二、转基因化生物的检测进展

  尽管公众对基因食品的安全性越来越关注,但要分离基因作物和非基因作物的代价相当高。食物从农场到餐桌要经过多个环节,每一个环节都有众多的参与者,要分离基因作物和非基因作物可以说是困难重重。

  目前对转基因作物的检测取得了进展。对转基因成份检测,必须快速、准确、灵敏、可靠,同时含有转基因成份的农产品品种多,数量大,尤其是含有转基因成份的食品,成份复杂,待检测成份(核酸或蛋白质)往往已被降解或破坏,或仅含少量比例的转基因成份,检测难度很大。

  通过对转基因成份所独有的DNA序列来提示基因表达谱。一是人工检测,在传统的生物实验室中用人工测定,但是速度较慢,测定十几个DNA片断的序列(约合4000个碱基对)至少需要一个工作日。二是仪器检测,PE3700-DNA序列分析仪及同类仪器,一个工作日可测定近2000个DNA序列(约合70万个碱基对)。英国RHM技术公司于1999年3月宣布发明一种新方法,它能精确测试出深加工的食品中是否含有微量转基因大豆或玉米的成份以及配料中转基因成份的具体比例。据研究人员介绍,它们曾对一块面包进行了研究,发现其中含0.67%的豆粉成份,用新的方法进行进一步精确分析后,他们成功地发现这些微量豆粉中2%为转基因成份。三是生物芯片,上海细胞生物学研究所(1999)研制成功生物芯片的初级形式“cDNA阵列”,用于检测生物样品中基因表达谱的改变。有一种不成熟的生物芯片在15分种完成了1.6万个碱基对的测定,96个这样的生物芯片平行工作,就相当于每天1.47亿个碱基对的分析能力。美国加州某公司于1996年成功制作出首次用DNA芯片,并制出“基因芯片”系统。此外,俄罗斯的某分子生物研究所,美国的其它公司也投入类似的研究,并致力拓展应用范围。

  据报道,我国出入境检验检疫部门应用新的检测方法,对部份进口农产品进行检测,从中检出转基因成份。国家检验检疫局植物检疫实验所(2000)利用生物芯片技术原理,摸索出“亲合吸附-PCRHyb-ELISA”检测方法,此方法与国际已知的同类方法PCR法相比,解决了转基因检测中样品核酸制备的难题,同时降低了检测成本和时间,提高了检测灵敏度和稳定性,提高了样品检测自动化程度,适合口岸大样品量的检测。本检测方法能特异的检测出35S启动子和Nos终止子核酸系列,这两种核酸系列存在目前已知的绝大部分转基因成分中。

  江苏检验检疫局农畜食品实验室科学地确定了以CTAB法提取DNA,从而掌握了PCR扩增技术确定是否含有转基因成份的检测方法,其被检测试样中转基因成份达到2%就能准确检出。

  上海检验检疫局和中科院上海植物生理研究所(2000)应用转基因大米为检测对象,采用PCR技术,以CTAB法微量快速抽提法提取总DNA,对广泛应用的鉴定目的基因表达的报告基因GUS检测,能检测大米混样中含量在1%以上的转基因大米。

  以PCR为基础的分子标记技术将广泛用于转基因生物及食品的检测(Kary,B.等,1994;Boyce,O.等,1998;Nobuaki,S.等,1998;Hoef van A.M.A.等,1998;Hupfer,C.等,1998)。它既可定性又可定量,比以蛋白质为基础的免疫检测法敏感100倍。但该技术的检测结果也有可能是不相同的。其可信性和敏感性受DNA的抽提和纯化,DNA的PCR分析技术,PCR反应产物的电泳分析三个因素的影响,其中DNA的纯化和抽提是关键。如果DNA降解和受污染,检测结果就达不到预期的检测结果。若同时存在DNA降解和污染物,就有可能出现假阴性结果,即检测物本身含有转基因物质,而未检出。而当污染物存在时,就可能出现假阳性结果,即本身未有转基因物质,而测出有转基因成份。所有这些结果均可能导致食品销售或购买者的经济灾难。

  Robert,M.(1999)报告,值得注意的是转基因生物转变为食品需重重加工,可有效地除去DNA成份,人们最终食用的部份大多根本不含新增基因。在这个意义上,转基因食品失去了所有曾加入的基因的记忆。如基因改良大豆含有除草剂基因,炼出的豆油经检测却不含任何经基因改良的DNA残余,而未精炼的豆油里还可发现蛋白质的痕迹,精炼的过程完全可以把它去除。从而增加了食品中检测转基因成份的难度。食品转基因成份的检测关键问题是,食品中含有盐、油、糖和其他蛋白质,加工后的食品在DNA的抽提过程中,要保证其DNA的纯度,不受污染和降解。

  欧盟JRC提出的1998环状试验法几乎44%的实验室不能完全对GMO的DNA的分析。

  John,B.Fagan(2000)介绍了一种新方法,基因ID法可避免上述结果的出现,采用异硫氰酸胍盐抽提法可避免DNA的降解和污染,此法费时又非常昂贵。而其它水溶性法则无法避免。基因ID法有以下优点:1,能对进入市场的GMO进行检测;2,具有三级检测系统,只有3个GMO特异引物均为阳性时,才能判为转基因成份的存在;3,样本用量大,比常规方法大10倍,许多实验室仅用能满足统计学分析的样本量;4,快速准确定量,3天或3天以内可得出定性或定量的结果;5,广泛用于食品的检测,不仅能对原材料,还能对加工后的不同食品进行检测;6,快速,36-24小时或3个工作日内可得出结果。因其相当精确和可信,认为具有国际领先水平。

  此法已用于豆类和玉米及其衍生物,如整形玉米、豆餐、玉米胚、豆花(去脂和未去脂)、玉米粉、非烤豆粉、油煎玉米副产品餐、加工及完全脂性未烤豆粉饼、去脂烤豆粉、玉米面筋丸(正在改进电泳技术)、浓缩大豆蛋白、玉米糊产品、大豆分离蛋白、大豆外壳、豆乳(冻干和液状)、豆乳酪(冻干和液状)、大豆卵磷脂、豆油、豆子叶、豆类婴儿食品、豆芽、豆腐、豆类香肠等基因成份的检测。

  所有的检测方法均以样品中含GMO少于XX%报告之。不能对整批货物或生产线上的GMO准确定量。

  美国ADM公司集团称,该公司建立了一套农作物身份识别系统,可以保证向国外供应农产品时,不含基因作物。[pagebreak]

  三、评价

  转基因食品的安全性是一个很重要而复杂的问题,应谨慎对待,不要急于下结论。

  1,食品安全性评价的必要性:传统育种有100多年的历史,它只限于种内或近缘种间的有性杂交,从来没有人提出生物安全性评价问题。而转基因食品是通过基因工程方法,按照人的意图和目的而设计生物的性状,显然不同于传统的育种方法。基因工程所用的基因来源于任何生物,生物种类之间的界限完全被打乱。对出现的新组合和性状在不同遗传背景下的表达、对环境和人类的影响还缺乏认识,有些甚至一无所知,因此对转基因生物及食品的安全性评价是完全必要的。

  2,食品安全性评价应注意的几个问题:(1),安全性是一个相对的和动态的概念,随着时间的推移和科学水平的提高,对食品安全性的认识可能会发生改变;(2),任何时候食品供应都不可能是100%的安全。如黄曲霉毒素、贝类毒素等污染食物至今仍有发生;(3),100%缺乏有害影响的证据是从来都不可能达到的。没有任何人发现已转基因植物中的卵磷脂、大豆油或大豆淀粉食用后对健康有任何潜在的危险。在缺乏任何假设的情况下要设计一种灵敏的试验是不可能的。食品的安全性试验最主要的问题是提出相关科学问题并加以回答,假如安全性分析包括所有可能的变数,则会太复杂,难以处置。相反,若仅观察少数变数,则某些重要因素可能会被忽略。

  3,经济发展合作组织(OECD)(1993)提出了食品安全性分析的原则--实质等同性(Substantial equivalence)原则,即生物技术产生的食品及食品成份是否与目前市场上销售的食品具有实质等同性(WHO,1995;FAO/WHO1996)。评价的内容包括天然有毒物质、营养成份和抗营养因子、过敏原、工艺性状等。WHO(1995)将此分为3类,1是与市售传统商品有“实质等同性”;2是除某些特定的差异外,与市售传统商品有“实质等同性”;3是与传统食品没有“实质等同性”。考虑到转基因生物的多样性,应采取个案分析原则,即不能说转基因食品是安全和不是安全的。转基因食品的安全性评估主要包括:有无毒性,有无过敏性,以及抗生素抗性等标记基因的安全性。然而,FDA的科学家们担心,转基因食品可能会带来新的毒素和过敏原,利用简单的“实质等同性原则”并不能发现这些新出现的问题。WHO的专家们还建议转基因食品安全评价要考虑消费者的类型、暴露水平、食品加工过程对食品安全的影响和潜在的食物营养和成份的改变。

  目前面临的挑战是对未知过敏原来源的蛋白质的过敏性评价的困难。建议对常见的致敏食品不要进行基因转移。

  4,转基因的安全检测:检测急性中毒,大多数科学家认为,可用短期的动物饲喂实验。而检测其它有害物质,就必须在人的志愿参加者中进行。假如其物质不是致死性的,它仅能引起头痛,动物试验是不可能得出结果的,兔是不能告诉研究者患头痛。变态反应在动物体中也不能得到结果。WHO建议加强检测方法学和动物试验方法的研究。[pagebreak]

  四、展望

  目前,以美国、日本、欧盟等国为代表的政府、社会团体、生物公司等对转基因生物和食品的安全性争论不休,各执已见。同时也制定了相应的严格的管理办法。转基因食品安全性争论已从技术问题上升为贸易和政治问题。

  我们既要充分认识转基因生物的优点,又要高度重视其潜在的安全性问题。迄今为止,国际国内都尚未肯定转基因食品的安全性,转基因生物在遗传及技术上的不稳定性带来的潜在危害不容忽视,对生态的影响、防止转基因植物与野生种、杂草间通花粉传播产生基因转移还需更周密有效地控制。大部分已商业化的作物缺乏遗传稳定性资料。要大力开展转基因生物和食品的毒性、过敏性分析,加快转基因生物和食品的鉴别检测方法的研究,建立“转基因生物安全监测”制度,制定科学的管理法规,进行有效地监管,广泛开展转基因生物的科学宣传,正确的舆论导向。笔者相信,在合法研究的前提下,剔出少数不安全的因素后,抗逆、抗病虫害、杂草、抗枯萎、品质好、产量高、耐干旱、抗冻、增加附加值、再生能源等优点的生物将被广泛应用,以解决人类食品短缺问题。转基因食品不但被人们坦然接受,而且还会给人类带来更多的实惠。

  美国科学家正在研究一种名为“嵌合体移植术”的新技术,既可以实施基因改性,又不需要植入外来基因,只要取一段DNA基因片段,将其与RNA结合在一起,就如同给细胞一种化学指令,使其按照要求的方式改变基因。最近发展的技术,已可以允许其他标识基因,而不必用抗抗生素基因。这些方法的成功,将在很大程度上解脱人们对转基因食品造成难以消除的“基因污染”的疑虑。

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