目前,全球共有约7.9亿亩转基因作物,相当于一个西班牙的面积。转基因农作物1999年全球销售额高达30亿美元,预计2010年可达2,000~2,500亿美元。目前,转基因食品多是转基因农作物,十几年来,各国已试种的转基因农作物已超过4,5000种,其中已被批准商业化种植的接近90种。目前常见的转基因食品有大豆、玉米、油菜、西红柿、土豆、笋瓜、甜瓜、生菜等。转基因食品的发展方向主要在以下几个方面。
1.1转基因食品的品质改良
转基因农作物可能同时具有高产、优质、抗逆性强等多种优点。世界上第一种转基因食品是1993年投放美国市场的转基因晚熟西红柿,该西红柿是在晚熟期才采收下来,此时的果实风味佳、质地硬,可在室温下贮存两周,贮运期间也不需冷藏设备,这一成果已被迅速推广到其他果实成熟的调控中。市场上已出现比传统食品(比如巴西坚果和豌豆)较低过敏性危害的转基因食品。高固形物含量的番茄已通过基因工程生产。孟山都公司将细菌产生淀粉的基因移入土豆获得高固形物性状,并且在加工或炸土豆片时吸收较少的油。转基因技术在动物饲养领域也有很大进展,提高了毛皮、蛋、奶、肉等的产量和质量。
1.2功能性食品生产
转基因技术提高食品中抗氧化剂、维生素、果聚糖、低胆固醇油脂、多不饱和酸油脂等具有防病、抗病、减轻病症的化合物含量。高油酸含量的转基因大豆及高月桂酸含量的转基因油料作物卡诺拉在美国已成为商品化生产的基因工程油料作物品种。
1.3可食疫苗生产
世界上第一种转基因植物是一种含有抗生素药类抗体的烟草,1983年培育成功。烟草和土豆已被工程化用于生产人血清白蛋白,利用植物基因工程生产胰岛素的研究正在进行中。食用不耐热肠毒素转基因马铃薯后可产生相应抗体,目前已获成功的还有狂犬病病毒、乙肝表面抗原、链球菌突变株表面蛋白等十多种转基因马铃薯、香蕉、番茄的食用疫苗。
转基因动物在医药领域独辟蹊径,比如转基因羊的乳汁中含有治疗血友病的生物因子,转基因猪的器官进行人类器官移植,可以减轻免疫排异反应等。
l.4生物反应器和生产原料
转基因作物经过特别的设计可作为生物反应器,用于生产酶、维生素、抗氧化剂等。转基因技术可用来生产蛋白酶稳定剂、保鲜剂、着色剂和风味化合物等食品组分用于食品生产。
2转基因技术
2.1构建DNA重组体
2.1.1目的基因的制备
目的基因的制备,目前的方法主要有三种:
人工合成,某些编码分子很小的蛋白质基因或多肽基因可用此法。
逆转录,是分离外源基因的最有效办法。它是利用反转录酶以mRNA为模板合成与mRNA互补的cDNA,再以其为模板合成dsDNA。
应用限制性内切酶直接从染色体DNA中切割分离,此法可产生许多限制性DNA片段(具粘性末端),不经分离,直接用于重组。
2.1.2基因载体的制备
为了保证目的基因能进入宿主细胞并繁殖,需将其与适当的载体结合。载体一般为人工改造的质粒或噬菌体。特别是相对分子量较小,能复制,且复制率高;具单一切割点,使外源基因能插入载体中;加入目的基因后,对本身复制无影响;具某种明显标志,如抗药性。
2.1.3 DNA重组体的制备
将外源DNA片段与载体DNA连接,形成DNA重组体。
粘性末端连接法,用限制性内切酶切割载体和外源DNA,产
生粘性末端,用DNA连接酶连接。
钝性末端连接法,用化学合成法或逆转录法获得,用人工方法加上粘性末端。
2.2重组DNA引入宿主细胞和筛选
常用的宿主细胞是大肠杆菌,而且必须是不含限制性内切酶的突变品种。在含有抗生素的培养基中培养,含重组DNA的细胞生长,其它细胞死亡,这样可筛选出含重组DNA的活宿主细胞。
2.3含重组DNA的活宿主细胞的繁殖、扩增和表达
在适当培养条件下繁殖扩增,使得重组DNA分子在宿主细胞内的拷贝数大量增加,最后获得重组基因的表达产物——目标蛋白。
日本大阪大学的科学家开发出一种利用激光培育转基因植物的新技术。据该校小林昭雄教授介绍,这项新技术是利用紫外激光把植物的细胞壁切削下来,再用极细的针头把所需要的基因注射进去。洋葱实验表明,这种方法是成功的。小林教授已为该项技术申请了专利。
3转基因技术及转基因食品积极方面
有可能培育出高产、抗病、耐旱、耐寒、耐盐碱的优良性能的动植物新品种;改良微生物品种,产生人工难以制得的生物活性物质如胰岛素、干扰素等解决某些疾病病因并控制这些疾病。
转基因技术是食品领域的一场革命,按照目前世界粮食生产状况,我们只能养活80亿人口。2020年之后,世界人口将增至75亿,到2050年,世界人口将达到100亿。如果延续传统的食物获得方式,那么食物短缺和农业造成的污染,将在下世纪中叶使人类陷入生存的危机。中国有13亿人口,占世界人口的22%,这意味着中国将以占世界可耕地面积的7%养活世界22%的人口。转基因技术不仅可以大大降低农业生产成本,而且可以大大提高单位面积产量,在今后农业生产中将被广泛应用。从20世纪80年代初,我国将现代生物技术纳入科技发展计划,其中转基因技术尤其是转基因食品的研究和开发已取得了很大的成就。
4转基因技术及转基因食品的安全性问题
目前关于转基因食品对人类不利的说法:引起某些疾病的广泛流行和使某些细菌失去对抗菌素的敏感性,或者使某些酶或激素失去应有的生物活性等。
目前关于转基因食品的争论:转基因生物是否会畸形化?转基因食物是否会诱发“三致”(致癌、致畸、致突变)?是否会产生毒素和过敏原?是否会危害农业生产?是否会危害生态环境?另外转基因食物对消费群体观念、社会伦理道德、宗教信仰、经济贸易甚至文化教育等方面是否会产生负面影响?
1998年苏格兰亚伯丁食品科学家Arpad Pusztai的研究声称用转基因大豆喂养老鼠时,会使其生长发育受阻。
转基因技术的研究方法不能保证转基因食品对人体的安全性。因为基因被破坏或其不稳定性将有可能带来新的毒素,其次
外来基因产生的新蛋白质可能会带来过敏性和毒性。但是在转移前对导人基因进行结构鉴定和功能测试,预期性很强,而且现代生物技术可以很精确地剪接,一般不会出现意外后果。
对生态环境来说,转基因食品存在破坏自然生态系统,打破生态平衡的危险性,另外还存在如下可能性:转基因的逃逸泄露和产生天敌抵抗,转基因植物演变成田问杂草,基因漂流到近缘野生种的可能性。1999年5月,《自然》杂志中美国康乃尔大学教授约翰罗西论文指出蝴蝶幼虫等田间益虫吃了撒有某种转基因玉米花粉的菜叶后发育不良,死亡率特别高。
但是我们通过逐步完善的检验程序可以保证食用者的安全。目前对转基因的安全性评价已进行了5000多次,报道个别人群出现过敏症状,其发生几率和危害程度与传统食品没有显著的统计学差异。转基因食品已面世很久,食用者达数亿之多,至今没有发现一例产生恶性后果。但转基因食品对人类的潜在伤害具有不确定性。因此,国际组织在对新的转基因食品上市前,必须对其进行严格的安全检测。
5国际对转基因食品的规定
全世界已有30多个国家和地区对转基因食品宣布或实施了标识管理制度。
中国:2002年3月20日,农业部颁发的《农业转基因生物安全评价管理办法》、《农业转基因生物进口安全管理办法》、《农业转基因生物标识管理办法》构成了我国农业转基因生物安全管理的法规体系。
我国第一批实施标识管理的农业转基因生物目录是:
大豆种子、大豆、大豆粉、大豆油、豆粕;
玉米种子、玉米、玉米油、玉米粉(含税号为1022000、1 1031300、1 1042300的玉米粉);
油菜种子、油菜籽、油菜籽油、油菜籽粕;
棉花种子;
番茄种子、鲜番茄、番茄酱。
总之,转基因食品是社会发展的一个必然趋势,我们在坦然接受这种食品的同时,应加强安全防范意识,严格执行转基因食品的安全性评估,既让转基因食品给人类造福,又要增加其安全系数,尤其是长期效应。
临沂师范学院城乡经济学院 黄霄
中国食品工业 2008年第9期