第五章轉(zhuǎn)基因技術(shù)對食品安全影響課件

1、第五章 轉(zhuǎn)基因技術(shù)對食品安全的影響 第一節(jié) 概述 第二節(jié) 轉(zhuǎn)基因技術(shù)對生態(tài)環(huán)境和食品安全可能造成的影響 第三節(jié) 轉(zhuǎn)基因食品的安全性評價及法規(guī)管理 第五章轉(zhuǎn)基因技術(shù)對食品安全影響第一節(jié) 概述 一、轉(zhuǎn)基因技術(shù)基本內(nèi)容 轉(zhuǎn)基因技術(shù)（transgenic technology）又叫DNA重組技術(shù)（DNA recombination technology ），即利用一系列實驗技術(shù)，將一個生物體的遺傳信息（操作對象是遺傳信息的載體DNA）轉(zhuǎn)入到另一個生物體中。 第五章轉(zhuǎn)基因技術(shù)對食品安全影響 （1）目的基因（objective gene）獲取。 提取供體（donator）生物的基因，用限制性內(nèi)切酶切割、分

2、離出特定的基因片段 人工合成目的基因。 目的基因又叫靶基因（target gene）、外源基因（foreign gene），它含有一種或幾種遺傳信息的全套密碼（code）。第五章轉(zhuǎn)基因技術(shù)對食品安全影響 （2）載體制備并與目的基因體外重組。 制備載體（vector） DNA，如質(zhì)粒、病毒或噬菌體等。把獲得的目的基因與制備好的載體用DNA連接酶連接組成重組DNA分子，此重組DNA分子又叫重組體（recombinant）。第五章轉(zhuǎn)基因技術(shù)對食品安全影響 （3）將重組DNA分子轉(zhuǎn)入到受體（receptor）細胞，使之在受體細胞中復(fù)制保存。 轉(zhuǎn)化（transformation）：用質(zhì)粒做載體； 傳染（

3、transfection） ：用未包裝蛋白質(zhì)外殼的噬菌體DNA做載體； 轉(zhuǎn)導（transduction）：用包裝蛋白質(zhì)外殼的噬菌體DNA做載體。 受體細胞（宿主細胞，host cell）可以是： 原核生物或真核生物； 微生物、植物或動物。 第五章轉(zhuǎn)基因技術(shù)對食品安全影響 重組DNA導入受體細胞方法：顯微注射法（microinjection） ?；驑專ㄎ椉夹g(shù)）（gene bombardment） 。電激法（electroporation）。脂質(zhì)體介導法（lipidosome mediate）激光導入法（laser micropuncture）等。第五章轉(zhuǎn)基因技術(shù)對食品安全影響基因槍（微彈技術(shù)

4、）第五章轉(zhuǎn)基因技術(shù)對食品安全影響 （4）轉(zhuǎn)化了重組DNA的受體細胞的篩選和鑒定。 噬菌斑（negative colony）篩選法：適于病毒或噬菌體作載體形成的重組子篩選。 標記基因（marker gene）篩選法：適于質(zhì)粒作載體形成的重組子篩選。 選擇培養(yǎng)基篩選法：適于目的基因可在受體菌表達并能彌補受體菌營養(yǎng)缺陷的重組子的篩選。 核酸探針（probe）篩選法： 免疫分析篩選法：等。第五章轉(zhuǎn)基因技術(shù)對食品安全影響第五章轉(zhuǎn)基因技術(shù)對食品安全影響 （5）對含有重組DNA的細胞進行大量培養(yǎng)，檢測外源基因是否表達。 產(chǎn)物酶活性法 免疫吸附（immune adsorption）反應(yīng)法等。 重組體鑒定：將轉(zhuǎn)

5、化的重組體，經(jīng)過培養(yǎng)使其形成一定的菌株和品系后，再檢驗它們在生長發(fā)育、傳種接代過程中是否保留了已獲得的外源基因。 報告基因檢測法； 目的基因分子雜交檢測法 。第五章轉(zhuǎn)基因技術(shù)對食品安全影響 報告基因（report gene）檢測法。構(gòu)建目的基因時將報告基因構(gòu)建在一起，報告基因隨目的基因一并導入受體細胞。 報告基因要求：受體細胞本身不存在， 對受體細胞無損害，易于檢測。 目的基因分子雜交檢測法。已知目的基因片段制作探針與待測樣品的基因片段進行核酸分子雜交，判斷兩者同源程度，以鑒定目的基因在受體細胞是否轉(zhuǎn)錄，是否表達。 第五章轉(zhuǎn)基因技術(shù)對食品安全影響第五章轉(zhuǎn)基因技術(shù)對食品安全影響第五章轉(zhuǎn)基因技術(shù)對

6、食品安全影響B(tài)T玉米的開發(fā)第五章轉(zhuǎn)基因技術(shù)對食品安全影響 二、轉(zhuǎn)基因技術(shù)在食品生產(chǎn)和加工中應(yīng)用 1、生產(chǎn)轉(zhuǎn)基因食品 利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)得到的新型生物叫轉(zhuǎn)基因生物，又叫遺傳飾變生物（genetically modified organism， GMO），即用遺傳工程的方法將一種生物的基因轉(zhuǎn)入到另一生物體內(nèi)，從而是接受外來基因的生物獲得它本身所不具有的新特性。 含有轉(zhuǎn)基因生物成分或者利用轉(zhuǎn)基因生物（植物、動物、微生物）生產(chǎn)加工的食品，稱為轉(zhuǎn)基因食品（GMF），包括食品原料及食品添加劑。第五章轉(zhuǎn)基因技術(shù)對食品安全影響 1983年世界首次報道轉(zhuǎn)基因煙草和馬鈴薯。1989年首例轉(zhuǎn)基因工程菌生產(chǎn)的凝乳酶獲批在

7、奶酪工業(yè)中應(yīng)用（瑞士），1994年首批轉(zhuǎn)基因植物獲準進行商品化生產(chǎn)（美國），如延熟番茄，抗除草劑棉花等。 轉(zhuǎn)基因作物主要是大豆、玉米、棉花、油菜，其次是西紅柿、馬鈴薯、甜椒、煙草、南瓜等。 主要種植國： 美國、阿根廷、加拿大和中國。 第五章轉(zhuǎn)基因技術(shù)對食品安全影響第五章轉(zhuǎn)基因技術(shù)對食品安全影響第五章轉(zhuǎn)基因技術(shù)對食品安全影響第五章轉(zhuǎn)基因技術(shù)對食品安全影響 轉(zhuǎn)基因作物優(yōu)點： 解決食物短缺。 增加食品品種。 改進營養(yǎng)成分。 增強作物抗病蟲害、抗逆性能。 延長食品貨架期等。第五章轉(zhuǎn)基因技術(shù)對食品安全影響 2、改造食品微生物 （1）改良微生物菌種。如面包酵母轉(zhuǎn)入有關(guān)酶基因后，其麥芽糖透性酶和麥芽糖酶含量

8、大大提高，生產(chǎn)出面包CO2多，膨發(fā)性好，松軟可口。將大麥中-淀粉酶轉(zhuǎn)入啤酒酵母，這種酵母可直接利用淀粉進行發(fā)酵生產(chǎn)啤酒。 （2）生產(chǎn)酶制劑。如凝乳酶的生產(chǎn)，把小牛胃的凝乳酶基因轉(zhuǎn)移到細菌或真核生物中，再培養(yǎng)生產(chǎn)出凝乳酶。1990年美國FDA已批準在干酪生產(chǎn)中使用這種凝乳酶。第五章轉(zhuǎn)基因技術(shù)對食品安全影響 3、改善食品原料的品質(zhì) 改良動物、植物食品原料品質(zhì)，改善園藝產(chǎn)品采后品質(zhì)。 4、改進食品生產(chǎn)工藝 5、生產(chǎn)食品添加劑（如氨基酸）和功能性食品。 第五章轉(zhuǎn)基因技術(shù)對食品安全影響第二節(jié) 轉(zhuǎn)基因技術(shù)對生態(tài)環(huán)境和食品 可能造成的影響 一、轉(zhuǎn)基因技術(shù)對生態(tài)環(huán)境可能造成的影響 1、基因轉(zhuǎn)移問題。 植物間傳

9、粉也可能將基因轉(zhuǎn)移給環(huán)境中的野生近緣種，也可能將基因轉(zhuǎn)移給同一物種的其它植物。 2、雜草化問題。 轉(zhuǎn)基因植物本身可能演化為雜草。可能將一些抗病蟲害基因、抗逆基因轉(zhuǎn)移給野生近緣種或雜草，產(chǎn)生“超級雜草”。第五章轉(zhuǎn)基因技術(shù)對食品安全影響第五章轉(zhuǎn)基因技術(shù)對食品安全影響 3、生物多樣性問題。 轉(zhuǎn)基因植物的新性狀不僅對目標生物種群大小、進化速度產(chǎn)生直接影響，也可對非目標生物產(chǎn)生直接或間接影響。 4、抗病毒轉(zhuǎn)基因問題。 轉(zhuǎn)入的病毒基因可能與侵染該植物的其它病毒進行重組，產(chǎn)生出新的病毒。 5、毒性和過敏問題。 大多數(shù)轉(zhuǎn)基因生物作為人類的食品或動物飼料，如轉(zhuǎn)入的外源基因增加了受體作物的毒性或其產(chǎn)物是人類的過敏

10、源，那將引起中毒和過敏的可能性。第五章轉(zhuǎn)基因技術(shù)對食品安全影響 二、轉(zhuǎn)基因技術(shù)對食品可能造成的影響 目前還沒有足夠的證據(jù)表明轉(zhuǎn)基因食品對人類健康有害或無毒。 否定觀點認為： 轉(zhuǎn)基因生物所使用的一些基因有的來自病毒和細菌，可能引發(fā)不致命的疾病，有些需很長時間才能表現(xiàn)和檢測出來。對人類健康、生存環(huán)境造成威脅，還可能引起倫理、宗教、文化等方面不良后果。第五章轉(zhuǎn)基因技術(shù)對食品安全影響第五章轉(zhuǎn)基因技術(shù)對食品安全影響第五章轉(zhuǎn)基因技術(shù)對食品安全影響 肯定觀點認為： 轉(zhuǎn)基因生物如同自然界物種進化的變異體，對其食品安全性評價可采用現(xiàn)今被認可的“實質(zhì)等同性”原則。轉(zhuǎn)基因作物有許多優(yōu)點： 解決食物短缺。 增加食品品

11、種。 改進營養(yǎng)成分。 增強作物抗病蟲害、抗逆性能。 延長食品貨架期等。第五章轉(zhuǎn)基因技術(shù)對食品安全影響 1、轉(zhuǎn)基因食品外源基因的食用安全性 外源基因含兩大類： 目的基因：人們期望宿主生物獲得的某一或某些性狀的遺傳信息載體。 標記基因：在遺傳轉(zhuǎn)化過程中，篩選和鑒定轉(zhuǎn)化細胞、組織時，需要一些起幫助作用的基因，這類外源基因叫標記基因。 有時標記基因本身也就是目的基因，如除草劑抗性基因。第五章轉(zhuǎn)基因技術(shù)對食品安全影響 選擇標記基因：如抗生素抗性基因，除草劑抗性基因等。 報告基因：如黃類素酶、氯霉素乙酰轉(zhuǎn)移酶，綠色熒光蛋白酶等。 轉(zhuǎn)基因食品外源基因食用安全性： 有無直接毒性； 是否會水平轉(zhuǎn)移。 （1）有無

12、直接毒性 目前轉(zhuǎn)基因食品所用外源基其組成與普通DNA并無差異； 轉(zhuǎn)基因食品中外源基因的含量很少。 目前未發(fā)現(xiàn)外源基因的食用有直接毒性。第五章轉(zhuǎn)基因技術(shù)對食品安全影響 （2）基因水平轉(zhuǎn)移的可能性。 外源基因是否會水平轉(zhuǎn)移至腸道、微生物或上皮細胞，并成功結(jié)合和表達，影響到人和動物安全？目前結(jié)論可能性很小。 植物DNA在進入人腸道微生物存在的小腸下段、盲腸、結(jié)腸前已被降解。 即使有DNA存在，其轉(zhuǎn)移整合受體并進行表達也是一個非常復(fù)雜的過程，需要有合適的調(diào)控系統(tǒng)。 腸上皮細胞半衰期很短，被不斷取代。 目前尚未發(fā)現(xiàn)有植物DNA轉(zhuǎn)移至腸微生物和腸上皮細胞的現(xiàn)象。第五章轉(zhuǎn)基因技術(shù)對食品安全影響 2、未預(yù)料的

13、基因多效性（gene polypheny） 由于外來基因的插入，宿主原遺傳信息被打亂，可能發(fā)生一些意外效應(yīng)。但目前尚無這方面的報道。 （1）位置效應(yīng)。外源基因插入位置，宿主某些基因可能被破壞，可能誘發(fā)某些沉默基因（silent gene）的表達。 （2）干擾代謝作用。插入基因的產(chǎn)物可能與宿主代謝途徑中的一些酶相互作用，干擾代謝途徑，使某些代謝物在宿主體內(nèi)積累或消失。 （3）改變食品營養(yǎng)品質(zhì)。增加或降低。 （4）潛在毒性。外源基因可能提高天然植物毒素基因的表達，如土豆茄堿、豆類蛋白酶抑制劑基因等第五章轉(zhuǎn)基因技術(shù)對食品安全影響 3、轉(zhuǎn)基因食品中外源基因編碼蛋白的安全性 外源基因編碼蛋白有無直接毒性

14、、過敏性和抗藥性。 （1）外源基因編碼蛋白有無直接毒性。 據(jù)外源基因編碼蛋白的化學組成，將其與已知毒性蛋白的化學組成進行同源性比較，判斷其毒性。 采用動物實驗方法，評判外源基因編碼蛋白的毒性情況。第五章轉(zhuǎn)基因技術(shù)對食品安全影響 （2）外源基因編碼蛋白有無過敏性。 過敏蛋白特點：具有T細胞和B細胞的識別區(qū)?？僧a(chǎn)生專一的免疫球蛋白（IgE）抗體。 從以下幾方面判斷外源基因編碼蛋白有無過敏性： 外源基因是否編碼過敏蛋白。 兩類蛋白（外源基因編碼蛋白、過敏蛋白）的氨基酸序列是否有免疫學上的明顯內(nèi)源性。 外源基因編碼蛋白屬某類蛋白成員，此類蛋白家庭的某些成員是否過敏蛋白。第五章轉(zhuǎn)基因技術(shù)對食品安全影響

15、（3）外源基因編碼蛋白有無抗藥性。 目前轉(zhuǎn)基因植物食品中常用的標記基因是抗生素抗性基因，因此食用這些含抗生素抗性基因的轉(zhuǎn)基因食品是否會產(chǎn)生抗藥性是轉(zhuǎn)基因食品安全性評價的又一方面。第五章轉(zhuǎn)基因技術(shù)對食品安全影響第三節(jié) 轉(zhuǎn)基因食品的安全性評價和法規(guī)管理 一、轉(zhuǎn)基因食品的安全性評價 安全性評價是安全管理的核心和基礎(chǔ)之一。 1、轉(zhuǎn)基因食品安全性評價目的 保障人類健康和環(huán)境安全。 回答公眾疑問。 促進國際貿(mào)易，維護國家權(quán)益。 促進生物技術(shù)的可持續(xù)發(fā)展。 提供科學決策的依據(jù)。 第五章轉(zhuǎn)基因技術(shù)對食品安全影響 2、轉(zhuǎn)基因食品安全性評價的原則 （1）實質(zhì)等同性（substantial equivalence）

16、原則 （2）預(yù)先防范（precaution）原則 （3）個案評估（case by case）原則 （4）逐步評估（step by step）原則 實驗室研究中間試驗環(huán)境釋放生產(chǎn)性實驗商業(yè)化生產(chǎn) （5）風險效益平衡（balance of benefits and risks）原則 （6）熟悉性（familiarity）原則第五章轉(zhuǎn)基因技術(shù)對食品安全影響 3、轉(zhuǎn)基因食品安全性評價內(nèi)容 遺傳工程體的特性分析，實質(zhì)等同性分析。 （1）遺傳工程體（GMO）的特性分析。這有助于判斷某種新食品與已有食品是否有顯著差異。 供體：來源、分類、學名、食用歷史、關(guān)鍵營養(yǎng)成分、是否有毒性史、過敏性、傳染性、抗營養(yǎng)因子

17、、生理活性物質(zhì)、與其它物種關(guān)系等。 被修飾基因及插入的外源DNA：來源、結(jié)構(gòu)、功能、用途、轉(zhuǎn)移方法、介導物的名稱、來源、特性及安全性。 受體：與供體相比的表型特性和穩(wěn)定性、外源基因拷貝量、引入基因的功能與特性、引入基因移動的可能性等。第五章轉(zhuǎn)基因技術(shù)對食品安全影響 （2）實質(zhì)等同性分析 1993年經(jīng)濟合作發(fā)展組織（OCED）在綠皮書現(xiàn)代生物技術(shù)食品的安全性評價：概念與原則中，提出對現(xiàn)代生物技術(shù)食品采用實質(zhì)等同性（substantial equivalence）的評價原則。 實質(zhì)等同性比較內(nèi)容： 生物學特性比較： 主要營養(yǎng)成分比較： 天然有毒物質(zhì)比較： 抗營養(yǎng)因子比較： 過敏原比較：第五章轉(zhuǎn)基因

18、技術(shù)對食品安全影響 生物學特性比較：比較形態(tài)、生長、產(chǎn)量、抗病性、繁殖性、生理特性等。 主要營養(yǎng)成分比較：比較蛋白質(zhì)、脂肪、碳水化合物、礦物質(zhì)、維生素等。 天然有毒物質(zhì)比較：如番茄中的-番茄素，馬鈴薯中茄堿，葫蘆科作物的葫蘆素等。 抗營養(yǎng)因子比較：抗營養(yǎng)因子是指能夠影響人對食品中營養(yǎng)物質(zhì)的吸收和對食物消化的物質(zhì)，如豆科作物的蛋白酶抑制劑、脂肪氧化酶及植酸等。 過敏原比較：過敏原（allergen）是指能夠造成某些人群食用后產(chǎn)生過敏反應(yīng)的物質(zhì)。過敏蛋白質(zhì)在加工過程及消化過程中不易被降解，不易被糖基化。第五章轉(zhuǎn)基因技術(shù)對食品安全影響 應(yīng)用實質(zhì)等同性原則評價轉(zhuǎn)基因食品時，應(yīng)根據(jù)不同國家地區(qū)、不同文化

19、背景、不同宗教習俗差異進行評價。1996年，F(xiàn)AO/WHO將轉(zhuǎn)基因植物、動物、微生物產(chǎn)生的食品分為三類： 與現(xiàn)有傳統(tǒng)食品具有實質(zhì)等同性。 除某些特定差異性外，與傳統(tǒng)食品具有實質(zhì)等同性。 與傳統(tǒng)食品無實質(zhì)等同性。第五章轉(zhuǎn)基因技術(shù)對食品安全影響 如完全實質(zhì)等同，則不考慮毒理和營養(yǎng)方面安全，兩者同等對待。 如存在某些特定差異（如引入的遺傳物質(zhì)是否改變內(nèi)源成分、是否產(chǎn)生新的化合物等），這時評價主要考慮外源基因的產(chǎn)物和功能，針對一些可能存在的差異和主要營養(yǎng)成分進行比較分析。 如無實質(zhì)等同性，并不意味著一定不安全，但必須進行新食品的安全性和營養(yǎng)成分評價。第五章轉(zhuǎn)基因技術(shù)對食品安全影響 4、轉(zhuǎn)基因食品安全評

20、價方法 實質(zhì)等同性比較法； 等同性與相似性比較法； Fangan改良法； 樹狀決策法。 （1）實質(zhì)等同性比較法。遵循實質(zhì)等同性原則，將兩類生物進行比較。 美國FDA兩步評價法： 對目的基因及相應(yīng)產(chǎn)物進行評價。 對宿主接受外源基因后出現(xiàn)的意外性狀進行評價。第五章轉(zhuǎn)基因技術(shù)對食品安全影響第五章轉(zhuǎn)基因技術(shù)對食品安全影響 （2）等同性與相似性結(jié)合比較法。 國際生命科學學會（International Life Science Institute， ILSI）歐洲分會于1996年提出“等同性”與“相似性”相結(jié)合比較法（Safety assessment of food by equivalence and similarity targeting，SAFEST） 。 將轉(zhuǎn)基因食品分為3個等級： 實質(zhì)等同或極為相似。 十分等同或非常相似。 既不等同也不相似。 第五章轉(zhuǎn)基因技術(shù)對食品安全影響 （3）Fangan改良法。 Fangan J B于1996年提出 對已知毒素、過敏原、營養(yǎng)成分的檢測，查明寄生植物原有的過敏原、毒素是否存在、營養(yǎng)成分是否變化。 對未知毒素、過敏原鑒定，通過動物實驗和人體經(jīng)驗，明確是否有不良反應(yīng)。 此外還要進行市場信息反饋和社會調(diào)查，驗證其安全性。第五章轉(zhuǎn)基因技術(shù)對食品安全影響 （4）樹狀決策法。1998年國際生物技術(shù)委員會和國