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      轉基因食品的危害和檢測及評價

      放大字體  縮小字體 發布日期:2006-06-21  瀏覽次數:15926

      80年代初,美國最早對轉基因生物進行研究。首例轉基因生物(Genetically Modified Organism,GMO)于1983年問世,轉基因作物(1986)批準進行田間試驗,延熟保鮮番茄(1993)(Calgene公司生產)在美國批準上市,開創了轉基因植物商業應用的先例。6年來,其發展更為迅速,超出人們預料。1998年全球轉基因作物和種植面積達2780萬公頃,1999年增至3990萬公頃,增長44%。1995-1998年全球轉基因作物的銷售額由0.75億美元猛增至12-15億美元。4年間增加了20倍。迄今,美國已批準50種轉基因植物產品商業化,1/4的耕地種植的是轉基因作物,其中轉基因抗除草劑大豆占美國大豆總面積的55%,轉基因玉米占總面積的30%。美國市場上已有近4000種食品來自轉基因化生物。據國際有關方面的預測,到2010年,全世界的轉基因食物的種植面積將增至6000萬公頃,市場總收入將達到3萬億美元,其種子收入將達到1200億美元。因而可以毫不夸張地說,轉基因食品的新時代已經到來。隨著GMO的發展,近來在全球范圍內引起一場轉基因生物、食品安全性的爭論。支持和反對兩派爭鋒相對,勢不兩立。為此,有關轉基因生物安全成為歷次締約國大會、國際和區域性組織、民間團體等討論的重要議題之一。本文就有關轉基因生物和食品存在的安全性問題、檢測和評價研究綜述如下。

      一、轉基因食品的安全性

      GMO系一種或幾種植物或動物乃至人類的基因植入某一種生物,從而表現出本身自然不能擁有的由轉入基因帶來的新特性,達到改善其產品的品質、提高營養成份、增加其抗病、蟲、害、增加產量、抗逆轉、延長貨架期等。轉基因食品(Gene Food)系以轉基因生物為原料,加工為人類所食用的產品。轉基因食品是一項新技術。

      1,轉基因技術本身的主要不足

      (1),不精確的技術:基因技術將一異源基因從一生物轉入另一生物,雖然其DNA可以精確地切割,但不能將新基因準確地植入另一生物中,從而影響這一生物其它基因的基本功能?茖W家無法預見植物基因化后產生新的,未知的蛋白質,也不能完全準確的預見對受體影響的結果表現為不成熟性。

      (2),副作用:基因技術像外科醫生動心臟手術一樣,科學家不能完全、預先知道對生物進行DNA手術,有可能導致突變而對環境和人造成危害。雖然實驗非常成熟,面對自然界的強大壓力,不能掌握所有對人類可能造成影響的資料。

      (3),農作物廣泛減產:基因技術通過不斷出售種子而獲取利潤,這就意味著,農場主種植基因化種子時,所有種植的植物基因相同。當真菌、病毒、蟲害侵襲這些特別的植物時,會發生嚴重的產量減產。

      (4),嚴重影響整個食物供給:昆蟲、鳥類、野生物會攜帶基因化的種子到附近的田野,當轉基因植物產生花粉時,它們會交叉授花基因化的作物和野生物,所有的作物、有機物或無機物通過交叉授花易受污染。

      2,衛生危害

      (1),未進行較長時間的安全性試驗:基因化食品改變了我們所食用食品的自然屬性,它所使用的生物物質不是人類食品安全提供的部份,未進行長時間的安全試驗,沒有人知道這類食品是安全的。

      (2),產生毒素:基因化食品能產生不可預見的生物突變,會在食品中產生較高水平和新的毒素。Losey,J.E.等(1999)報道,在一種植物馬利筋葉片上撒有轉基因Bt玉米花粉后,普累克西普斑蝶食用葉片就少,長得慢,4天的幼蟲的死亡率44%。而對照組(飼喂不撒Bt玉米花粉的葉片)無一死亡。轉基因作物產生的殺蟲毒素可由根部滲入周圍,但尚不清楚會產生何種影響。

      (3),過敏或變態反應:基因技術會在食品中產生不能預見的和未知的變態反應原。據報告,對巴西堅果產生過敏的主體也會對用該堅果基因工程化而得到的大豆產生過敏?茖W家把巴西胡桃的特性移植到黃豆上去,結果卻使一些對胡桃過敏的人在攝取黃豆時有過敏的可能。植物凝血素(Lectin)對有些害蟲來說是有毒的,轉基因食品不得含有此類有毒物質。

      (4),減少食品的營養價值或降解食品中重要的成份:基因化的目的是去除或滅活人們認為不需要的物質,這些物質可能是未知的,但它是基本的。比如它有自然的抑制癌癥的能力(Pariza,M.W.,1990)。美國的研究資料表明,在具有抗除草劑基因的大豆中,異黃酮類激素等防癌的成份減少了;蚧称返奶摷傩迈r感迷惑消費者。具有芳香、有光澤的紅色蕃茄能貯藏幾周,但營養價值較低。消費者在購買水果或蔬菜時,僅依靠外觀和質地,因此,不能準確判定該產品的真實質量。營養物質在環境中自然循環受到轉基因微生物的干擾。

      (5),產生抗菌素耐藥性細菌:基因技術采用耐抗菌素(如抗卡那霉素、氨芐青霉素、新霉素、鏈霉素等)基因來標識轉基因化的農作物,這就意味著農作物帶有耐抗菌素的基因。這些基因通過細菌而影響我們。英國的研究顯示,轉基因作物中的突變基因可能會進入到生物有機體,突變的基因如跨越種群和轉移至細菌,其結果可能會導致新的疾病。雖然這種機會可能性很小,但如出現無法治療的并廣泛傳播的對生命造成嚴重威脅的疾病時,其后果不堪設想。荷蘭科學家發表在《新科學家》雜志的試驗結果稱,設計一人造胃,對人消化轉基因食物的過程進行模擬,發現DNA滯留在腸內,同時一些轉基因細菌能夠把自己的抗生素抗性基因轉移給人造胃的細菌。如果類似結果發生在人和動物體內,就可能培養出功效最強的、抗菌素也無法殺死的超級細菌。英國新食品和工藝顧問委員會就禁止一種用抗氨芐青霉素基因作標識的轉基因改良玉米趨勢飼喂牛,因其中含有的DNA仍保持原樣,并有可能加速對抗菌素的抗藥性。

      (6),產生的問題不能進行追蹤:若不進行標識,我們的公共衛生當局就無力因出現問題發現其來源,潛在性的危害值得懷疑。

      (7),副作用能殺害人體:Mayeno,A.N.等(1994)報告,發生一種新的,不明原因的病癥,主要表現為嗜酸性肌痛。臨床表現有麻痹、神經問題、痛性腫脹、皮膚發癢、心臟出現問題,記憶缺乏、頭痛、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細菌產生的色氨酸所致。食用者在3個月后發病,導致37人死亡,1500人體部份麻痹,5000多人發生偶爾性無力。據測定,含量為0.1%便可殺死人體。

      3,直接危害

      Lancet雜志1999年10月16日報告,蘇格蘭Rowett研究所的Pusztai,A.(1998)首次用轉雪花蓮凝結素(GNA)基因的馬鈴薯喂大鼠,10天后,發現飼喂組大鼠結腸、空腸和部分小腸粘膜變厚,而未飼喂轉基因馬鈴薯組未發現病變。他認為,也許是導入的基因激活或阻止植物中的其它基因的結果。另外觀察到,實驗鼠腎臟、胸腺和脾臟生長異;蛭s或生長不當,多個重要器官也遭到破壞,腦部萎縮,免疫系統變弱。雖然英國皇家醫學會對此專門組織科學家進行調查研究,認為,該實驗從設計、執行到分析等多方面存在缺陷,不應過早得出結論,雖然兩組存在差異,但因受實驗技術的限制和不正確的利用統計學,這些差異說明不了問題。但仍不能消除人們對轉基因食品的疑慮。重組奶牛生產激素(rbGH)在美國投入商業化使用后,使用者很快發現這類藥物導致了奶牛乳房炎發病率增加,奶牛的繁殖率低。由于藥物的作用,使奶牛的新陳代謝加快,導致能耗增加而引起死亡。牛奶的營養價值也降低了?茖W家對獲準在西班牙和美國商業化種植的轉基因玉米和棉花進行針對性研究后認為,轉基因作物可能引起腦膜炎和其它新病種。也有資料證實,轉基因食品可能誘發癌癥并傳遞給下一代以及導致失調,可能需要30年或更長的時間。

      轉基因治療性藥物、人體組織器官等是否對人體健康造成影響。尚無法檢測證實。

      4,環保的影響

      (1),除草劑使用的增加:科學家估計,基因化的農作物對除草劑具有抵抗力,實際應藥量高于正常的3倍。農民知道其作物對除草劑有抵抗力,會大量使用除草劑。

      (2),殺蟲劑使用的增加:GE農作物常使用自己特有的殺蟲劑,EPA將其分類為殺蟲劑,這就意味著比以前有更多的殺蟲劑進入我們的食品和田野。有報導,將優良的特定的基因(如抗殺蟲劑)植入作物,可能會使周圍野生植物一并獲得改良,呈現出抗殺蟲劑的特征。

      (3),生態被破壞:GEO通過食物鏈影響當地的生態環境,新的微生物與有親緣關系的生物進行有效的竟爭,引起環境發生不可見的破壞。作為人工制造成的轉基因作物,可能成為自然界不存在的外來品種,若干年后,可能對地壤、野生近緣種、普通作物、相鄰的植物及環境造成破壞。

      (4),基因污染難以消除:基因化的生物、細菌、病毒等進入環境,保存或恢復是不可能的,它不象化學或核污染,副面危害是不可逆轉的。

      (5),轉基因作物通過基因流可使野生近緣種變為雜草,成為“超級雜草”。有資料證明,把轉基因油菜釋放后,當大田的油菜附近有近緣雜草時,在萌發的后代種子中有93%被證實是種間雜草。

      (6),對非目標生物有傷害,對生物多樣性形成威脅:Hilbeck(1998)用轉基因Bt玉米喂飼歐洲玉米鉆心蟲(ECB),并以它作為草蛉的飼料,GN喂飼一般玉米作為對照。實驗結果,轉基因Bt玉米組死亡率60%以上,而對照組40%以下,認為與Bt有關的因子有關,存活的草蛉中喂Bt玉米組成熟的時間平均比對照組晚3天。Birch,A.等(1996/7)的實驗結果表明,用轉基因馬鈴薯飼喂蚜蟲,雌蟲的產卵量減少1/3,用喂轉基因馬鈴薯長大的雄蚜蟲與對照組蚜蟲交配,所得的未受精卵數量多4倍,已受精卵在未孵化前比對照組死亡率高近3倍,以轉基因馬鈴薯蚜蟲為食物的雌飄蟲的存活時間比對照組少一半,如果大規模的種植轉基因作物,可能會減少有益昆蟲的種群。

      實際上,我們對DNA的了解是有限的,97%的人類基因稱為“廢品”,因為不知道它的許多功能。單一細胞的新陳代謝是相當復雜的,它們的整個過程就更難了解。

      二、轉基因化生物的檢測進展

      盡管公眾對基因食品的安全性越來越關注,但要分離基因作物和非基因作物的代價相當高。食物從農場到餐桌要經過多個環節,每一個環節都有眾多的參與者,要分離基因作物和非基因作物可以說是困難重重。

      目前對轉基因作物的檢測取得了進展。對轉基因成份檢測,必須快速、準確、靈敏、可靠,同時含有轉基因成份的農產品品種多,數量大,尤其是含有轉基因成份的食品,成份復雜,待檢測成份(核酸或蛋白質)往往已被降解或破壞,或僅含少量比例的轉基因成份,檢測難度很大。

      通過對轉基因成份所獨有的DNA序列來提示基因表達譜。一是人工檢測,在傳統的生物實驗室中用人工測定,但是速度較慢,測定十幾個DNA片斷的序列(約合4000個堿基對)至少需要一個工作日。二是儀器檢測,PE3700-DNA序列分析儀及同類儀器,一個工作日可測定近2000個DNA序列(約合70萬個堿基對)。英國RHM技術公司于1999年3月宣布發明一種新方法,它能精確測試出深加工的食品中是否含有微量轉基因大豆或玉米的成份以及配料中轉基因成份的具體比例。據研究人員介紹,它們曾對一塊面包進行了研究,發現其中含0.67%的豆粉成份,用新的方法進行進一步精確分析后,他們成功地發現這些微量豆粉中2%為轉基因成份。三是生物芯片,上海細胞生物學研究所(1999)研制成功生物芯片的初級形式“cDNA陣列”,用于檢測生物樣品中基因表達譜的改變。有一種不成熟的生物芯片在15分種完成了1.6萬個堿基對的測定,96個這樣的生物芯片平行工作,就相當于每天1.47億個堿基對的分析能力。美國加州某公司于1996年成功制作出首次用DNA芯片,并制出“基因芯片”系統。此外,俄羅斯的某分子生物研究所,美國的其它公司也投入類似的研究,并致力拓展應用范圍。

      據中國國門時報報道,我國出入境檢驗檢疫部門應用新的檢測方法,對部份進口農產品進行檢測,從中檢出轉基因成份。國家檢驗檢疫局植物檢疫實驗所(2000)利用生物芯片技術原理,摸索出“親合吸附-PCRHyb-ELISA”檢測方法,此方法與國際已知的同類方法PCR法相比,解決了轉基因檢測中樣品核酸制備的難題,同時降低了檢測成本和時間,提高了檢測靈敏度和穩定性,提高了樣品檢測自動化程度,適合口岸大樣品量的檢測。本檢測方法能特異的檢測出35S啟動子和Nos終止子核酸系列,這兩種核酸系列存在目前已知的絕大部分轉基因成分中。

      江蘇檢驗檢疫局農畜食品實驗室科學地確定了以CTAB法提取DNA,從而掌握了PCR擴增技術確定是否含有轉基因成份的檢測方法,其被檢測試樣中轉基因成份達到2%就能準確檢出。

      上海檢驗檢疫局和中科院上海植物生理研究所(2000)應用轉基因大米為檢測對象,采用PCR技術,以CTAB法微量快速抽提法提取總DNA,對廣泛應用的鑒定目的基因表達的報告基因GUS檢測,能檢測大米混樣中含量在1%以上的轉基因大米。

      以PCR為基礎的分子標記技術將廣泛用于轉基因生物及食品的檢測(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,比以蛋白質為基礎的免疫檢測法敏感100倍。但該技術的檢測結果也有可能是不相同的。其可信性和敏感性受DNA的抽提和純化,DNA的PCR分析技術,PCR反應產物的電泳分析三個因素的影響,其中DNA的純化和抽提是關鍵。如果DNA降解和受污染,檢測結果就達不到預期的檢測結果。若同時存在DNA降解和污染物,就有可能出現假陰性結果,即檢測物本身含有轉基因物質,而未檢出。而當污染物存在時,就可能出現假陽性結果,即本身未有轉基因物質,而測出有轉基因成份。所有這些結果均可能導致食品銷售或購買者的經濟災難。

      Robert,M.(1999)報告,值得注意的是轉基因生物轉變為食品需重重加工,可有效地除去DNA成份,人們最終食用的部份大多根本不含新增基因。在這個意義上,轉基因食品失去了所有曾加入的基因的記憶。如基因改良大豆含有除草劑基因,煉出的豆油經檢測卻不含任何經基因改良的DNA殘余,而未精煉的豆油里還可發現蛋白質的痕跡,精煉的過程完全可以把它去除。從而增加了食品中檢測轉基因成份的難度。食品轉基因成份的檢測關鍵問題是,食品中含有鹽、油、糖和其他蛋白質,加工后的食品在DNA的抽提過程中,要保證其DNA的純度,不受污染和降解。

      歐盟JRC提出的1998環狀試驗法幾乎44%的實驗室不能完全對GMO的DNA的分析。

      John,B.Fagan(2000)介紹了一種新方法,基因ID法可避免上述結果的出現,采用異硫氰酸胍鹽抽提法可避免DNA的降解和污染,此法費時又非常昂貴。而其它水溶性法則無法避免;騃D法有以下優點:1,能對進入市場的GMO進行檢測;2,具有三級檢測系統,只有3個GMO特異引物均為陽性時,才能判為轉基因成份的存在;3,樣本用量大,比常規方法大10倍,許多實驗室僅用能滿足統計學分析的樣本量;4,快速準確定量,3天或3天以內可得出定性或定量的結果;5,廣泛用于食品的檢測,不僅能對原材料,還能對加工后的不同食品進行檢測;6,快速,36-24小時或3個工作日內可得出結果。因其相當精確和可信,認為具有國際領先水平。

      此法已用于豆類和玉米及其衍生物,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、油煎玉米副產品餐、加工及完全脂性未烤豆粉餅、去脂烤豆粉、玉米面筋丸(正在改進電泳技術)、濃縮大豆蛋白、玉米糊產品、大豆分離蛋白、大豆外殼、豆乳(凍干和液狀)、豆乳酪(凍干和液狀)、大豆卵磷脂、豆油、豆子葉、豆類嬰兒食品、豆芽、豆腐、豆類香腸等基因成份的檢測。

      所有的檢測方法均以樣品中含GMO少于XX%報告之。不能對整批貨物或生產線上的GMO準確定量。

      美國ADM公司集團稱,該公司建立了一套農作物身份識別系統,可以保證向國外供應農產品時,不含基因作物。

      三、評價

      轉基因食品的安全性是一個很重要而復雜的問題,應謹慎對待,不要急于下結論。

      1,食品安全性評價的必要性:傳統育種有100多年的歷史,它只限于種內或近緣種間的有性雜交,從來沒有人提出生物安全性評價問題。而轉基因食品是通過基因工程方法,按照人的意圖和目的而設計生物的性狀,顯然不同于傳統的育種方法;蚬こ趟玫幕騺碓从谌魏紊,生物種類之間的界限完全被打亂。對出現的新組合和性狀在不同遺傳背景下的表達、對環境和人類的影響還缺乏認識,有些甚至一無所知,因此對轉基因生物及食品的安全性評價是完全必要的。

      2,食品安全性評價應注意的幾個問題:(1),安全性是一個相對的和動態的概念,隨著時間的推移和科學水平的提高,對食品安全性的認識可能會發生改變;(2),任何時候食品供應都不可能是100%的安全。如黃曲霉毒素、貝類毒素等污染食物至今仍有發生;(3),100%缺乏有害影響的證據是從來都不可能達到的。沒有任何人發現已轉基因植物中的卵磷脂、大豆油或大豆淀粉食用后對健康有任何潛在的危險。在缺乏任何假設的情況下要設計一種靈敏的試驗是不可能的。食品的安全性試驗最主要的問題是提出相關科學問題并加以回答,假如安全性分析包括所有可能的變數,則會太復雜,難以處置。相反,若僅觀察少數變數,則某些重要因素可能會被忽略。

      3,經濟發展合作組織(OECD)(1993)提出了食品安全性分析的原則--實質等同性(Substantial equivalence)原則,即生物技術產生的食品及食品成份是否與目前市場上銷售的食品具有實質等同性(WHO,1995;FAO/WHO1996)。評價的內容包括天然有毒物質、營養成份和抗營養因子、過敏原、工藝性狀等。WHO(1995)將此分為3類,1是與市售傳統商品有“實質等同性”;2是除某些特定的差異外,與市售傳統商品有“實質等同性”;3是與傳統食品沒有“實質等同性”?紤]到轉基因生物的多樣性,應采取個案分析原則,即不能說轉基因食品是安全和不是安全的。轉基因食品的安全性評估主要包括:有無毒性,有無過敏性,以及抗生素抗性等標記基因的安全性。然而,FDA的科學家們擔心,轉基因食品可能會帶來新的毒素和過敏原,利用簡單的“實質等同性原則”并不能發現這些新出現的問題。WHO的專家們還建議轉基因食品安全評價要考慮消費者的類型、暴露水平、食品加工過程對食品安全的影響和潛在的食物營養和成份的改變。

      目前面臨的挑戰是對未知過敏原來源的蛋白質的過敏性評價的困難。建議對常見的致敏食品不要進行基因轉移。

      4,轉基因的安全檢測:檢測急性中毒,大多數科學家認為,可用短期的動物飼喂實驗。而檢測其它有害物質,就必須在人的志愿參加者中進行。假如其物質不是致死性的,它僅能引起頭痛,動物試驗是不可能得出結果的,兔是不能告訴研究者患頭痛。變態反應在動物體中也不能得到結果。WHO建議加強檢測方法學和動物試驗方法的研究。

      四、展望

      目前,以美國、日本、歐盟等國為代表的政府、社會團體、生物公司等對轉基因生物和食品的安全性爭論不休,各執已見。同時也制定了相應的嚴格的管理辦法。轉基因食品安全性爭論已從技術問題上升為貿易和政治問題。

      我們既要充分認識轉基因生物的優點,又要高度重視其潛在的安全性問題。迄今為止,國際國內都尚未肯定轉基因食品的安全性,轉基因生物在遺傳及技術上的不穩定性帶來的潛在危害不容忽視,對生態的影響、防止轉基因植物與野生種、雜草間通花粉傳播產生基因轉移還需更周密有效地控制。大部分已商業化的作物缺乏遺傳穩定性資料。要大力開展轉基因生物和食品的毒性、過敏性分析,加快轉基因生物和食品的鑒別檢測方法的研究,建立“轉基因生物安全監測”制度,制定科學的管理法規,進行有效地監管,廣泛開展轉基因生物的科學宣傳,正確的輿論導向。筆者相信,在合法研究的前提下,剔出少數不安全的因素后,抗逆、抗病蟲害、雜草、抗枯萎、品質好、產量高、耐干旱、抗凍、增加附加值、再生能源等優點的生物將被廣泛應用,以解決人類食品短缺問題。轉基因食品不但被人們坦然接受,而且還會給人類帶來更多的實惠。

      美國科學家正在研究一種名為“嵌合體移植術”的新技術,既可以實施基因改性,又不需要植入外來基因,只要取一段DNA基因片段,將其與RNA結合在一起,就如同給細胞一種化學指令,使其按照要求的方式改變基因。最近發展的技術,已可以允許其他標識基因,而不必用抗抗生素基因。這些方法的成功,將在很大程度上解脫人們對轉基因食品造成難以消除的“基因污染”的疑慮。

       
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