安全性第四章轉基因食品.ppt

1、轉基因技術對食品安全性的影響,第四章,化學生物理工學院 食品科學與工程專業(yè) 主 講 申 京 宇,第一節(jié) 轉基因技術概述,轉基因技術 GMT 的概念 Genetically Modified Technique 是指使用基因工程或分子生物學技術，將遺傳物 質導入活細胞或生物體中，產生基因重組現(xiàn)象， 使之表達并遺傳的相關技術。,轉基因生物的概念,轉基因生物 GMOs Genetically Modified Organisms 是指，用遺傳工程的方法將一種生物的基因 轉入到另一種生物體內，從而使接受外來基因 的生物獲得它本身所不具有的新特性。 包括：轉基因植物， 轉基因微生物，轉基因動物。,一、轉

2、基因技術的基本內容,轉基因技術實驗5個步驟 第一步， 提取或人工合成目的基因 第二步， 重組DNA分子（質粒、病毒、噬菌體） 第三步， 重組DNA的轉化 第四步， 受體細胞的篩選和鑒定 第五步， 轉基因細胞的大量培養(yǎng)和檢測基因表達,二、轉基因技術的主要操作,1、目的基因的獲得（外源基因 foreign gene） 2、重組DNA向受體的轉化 3、重組體的鑒定 報告基因（report gene）的檢測法 目的基因(target gene)分子雜交檢測方法,重組DNA導入受體細胞的方法,轉化 transformation 轉染 transfection 微注射技術 microinjiection

3、電轉化 electrotransfomation 微彈技術 microneblast technique 脂質體介導法 liposome mediated gene transfer,轉 基 因 技 術 基 本 過 程,三、轉基因技術的發(fā)展現(xiàn)狀,1、20世紀70年代末80年代初開始研究 能夠將不同的DNA片斷組裝，調節(jié)基因表達 2、1983年， 世界上第一例轉基因植物誕生 外源基因轉入植物基因組，并轉化成完整的可育植物株 3、90年代迅猛發(fā)展 1989年美國政府批準在奶牛中使用重組牛生長激素， 增加產奶量等,美國；60%以上的食品含轉基因成分 英國7000種以上的嬰兒食品、巧克力、冷凍食品、

4、面包、人造奶油、香腸、肉類產品和代肉食品等 主要國家；美國、阿根廷、加拿大、中國的種植面積約占世界的99%，主要為大豆、玉米、棉花、油菜。 （墨西哥、巴西、埃及、印度、南非）,第二節(jié)轉基因技術在食品生產和加工中的應用,一、 轉基因食品的概念 GMFs Genetically Modified Foods, 是含有轉基因生物成分或者利用轉基因生物 如轉基因植物、動物或微生物生產加工的食品。 目前被批準商業(yè)化生產的轉基因食品中90% 以上為 轉基因植物及衍生物的產品。,二、轉基因技術在食品中的作用,轉基因食品不僅可以解決人類食品短缺問題， 還可以增加食品種類、改進食品的營養(yǎng)成分、 延長貨架期、增加

5、作物的抗病蟲害、耐旱、 抗高溫、耐鹽堿、抗倒伏、抗除草等能力。,1，增加食物產量,培育出高產、優(yōu)質的生物新品種，增加 糧食作物和動物性食品的產量，來從根本 上緩和“人口與資源”、“需求與供給” 的矛 盾，解決糧食危機。,2，改善食物品質,科學合理地配備營養(yǎng)成分， 改善食品色、香、味， 減少不良成份的種類和含量， 提高食品的抗腐敗、耐儲藏等性能。,轉入胡蘿卜素的大米，改善維生素的狀態(tài) 減少大米中米膠蛋白含量，減少不耐受癥狀 轉基因豆類，改善蛋白質、氨基酸種類和含量 食用油方面，增加產油量、減少飽和脂肪酸含 量、提高不飽和脂肪酸含量 谷物和蔬菜碳水化合物的修飾，增加淀粉含量、 改善直鏈和枝鏈淀粉的

6、比率以及枝鏈的分枝,3，抗病蟲害、抗除草劑、保護環(huán)境,農藥的使用曾經有效地控制了病蟲害，但殺蟲 劑、除草劑、殺菌劑的使用不僅污染了生態(tài)環(huán)境 和農產品和食品，也由于病蟲害對其產生耐藥 性，給人類帶來前所未有的危機。生物防治成為 發(fā)展方向。,耐受除草劑的植物 土壤微生物中分理出除草劑失火酶基因，引入煙草、西紅柿、牽?；ā⒋蠖沟?。 鼠傷寒沙門菌和大腸桿菌中分離的EPSPS基因 轉入煙草、土豆、西紅柿等植物。,抗病蟲害植物 蘇云金桿菌中crylAb 基因轉入到棉花、玉米、大豆、西紅柿。 抗黃瓜花葉病毒的基因轉入到青椒和西紅柿 抗真菌、抗重金屬、抗鹽、固氮等基因 減少農藥、化肥造成的生態(tài)環(huán)境的污染。,4

7、，其他方面,生產食品配料，發(fā)展功能食品 蛋白質、酶、穩(wěn)定劑、增稠劑、乳化劑、 甜味劑、防腐劑、著色劑、調味劑等 抗氧化劑、低膽固醇油、聚不飽和脂肪酸、 類黃酮、果聚糖、維生素、胡蘿卜素、番茄素 控制成熟期，適應市場需要,第三節(jié)、轉基因生物的安全性,轉基因生物對生態(tài)環(huán)境和食品的可能影響成為 全世界關注的重點。 支持 質疑,轉基因技術的支持者 轉基因食品優(yōu)勢明顯，可以應用于大規(guī)模生產食品、藥品，滿足世界人口不斷增長的需要，為人類造福幾乎是無止境的，能夠解決世界農業(yè)、健康和生態(tài)中的關鍵問題。,所有生物體的DNA都是四種堿基組成，因此與目的基因的DNA一樣，食品中的標記基因的DNA本身不會有安全性問題

8、。 DNA從植物細胞中釋放出來，很快被降解成小片斷，因此轉基因食品中的外援性基因DNA在腸道微生物存在的情況下都能降解。,即使有完整的DNA 存在，DNA轉移整合進受體細胞并進行表達也是一個非常復雜的過程，必須有一定的條件才能進行。 目前尚未發(fā)現(xiàn)有消化系統(tǒng)中的植物DNA轉移至腸道微生物的現(xiàn)象，上皮細胞半衰期很短不斷被取代，幾乎沒有保存下來的可能性。,轉基因技術的反對者 違反自然規(guī)律的轉基因食品具有極大的潛在危險，可能對人類健康和生存環(huán)境造成威脅，還可能引起倫理、宗教、文化方面的不良后果。,值得注意的問題,外源基因的導入位點的不同，以及具有的隨 機性，與宿主其他基因相互作用、體細胞變異及 表達受

9、環(huán)境等多種因素影響，極有可能產生基因 缺失、錯碼等突變，使所表達的蛋白質產物的性 狀、數(shù)量及部位與期望值不符。,轉基因的產物往往是一種可催化的酶，從而引 起多效型和次級效應，使某些代謝產物在宿主中 積蓄或消失，干擾代謝途徑，致使其最終產物可 能含有新的成分。,科學是雙刃劍,轉基因食品在消除第三世界國家的饑餓和貧窮， 保障人類健康和生態(tài)環(huán)境等方面具有不可替代的 作用，是人類改造自然的偉大創(chuàng)舉。 但是，我們應該更加冷靜、理智地對待轉基因 技術對人類和生態(tài)環(huán)境潛在的危害應引起高度的 重視。,假設的基因轉移及轉移后的產物對環(huán)境和食物鏈的影響,一、GMO的環(huán)境安全性,1、基因的轉移問題（基因污染） 2、

10、雜草化問題（超級雜草） 3、性狀對目標生物的影響問題 4、抗病毒轉基因問題 5、毒性和過敏問題,二、GMO的食品安全性,1、轉基因食品外源基因的食用安全 直接毒性、基因水平轉移 2、未預料的基因多效性 位置效應、干擾代謝作用、營養(yǎng)品質改變、潛在毒性 3、外源基因編碼蛋白的食用安全性 直接毒性、過敏性、已知過敏蛋白、 哪一類蛋白、抗藥性,第四節(jié) 轉基因食品的安全性評價,一、安全性評價的目的與原則 （一）目的 1、提供科學決策的依據(jù) 2、保障人類健康和環(huán)境安全 3、回答公眾疑問 4、促進國際貿易，維護國家權益 5、促進生物技術的可持續(xù)發(fā)展,安全性評價的必要性,目前的科學技術無法完全預測基因在 新的

11、遺傳背景中會產生什么樣的相互作用， 而且轉基因生物中的基因的表達受環(huán)境等多 種因素的影響。還存在基因多效性、體細胞 變異等問題。,（二）轉基因食品安全性評價的原則,1、實質等同性（substantial equivalence） 對單一的、生物化學上明確的食品或原料，它的生化屬性在相似的傳統(tǒng)食品的自然變動范圍之內。 對復合的食品或原料，在成分、營養(yǎng)價值、代謝、用途以及不良物質等在相似的傳統(tǒng)食品或原料的已知和可測的自然變動范圍之內。,實質等同性原則,如果某種新食品或食物成分與現(xiàn)有的食品或食物 成分大體上等同，那么在安全性方面就應該采取 同樣的措施。 換句話說， 如果可以確定某種食品或食物成分與普

12、通食品和 食物成分大體上等同，那么它們是等同安全的。,2、轉基因食品的分類,第一類、與現(xiàn)有的傳統(tǒng)食品具有實質同等性。 第二類、除某些特定的差異外，與傳統(tǒng)食品 具有實質等同性。 第三類、與傳統(tǒng)食品沒有實質等同性。,3、安全性評價的內容,遺傳工程特性分析 供體來源、分類、學名，與其他物種的關系 食用史、有毒史、過敏性、傳染性、抗營養(yǎng)因子、 生理活性物質、關鍵營養(yǎng)成分 實質等同性評價 生物學特性比較 主要營養(yǎng)成分比較 天然有毒物質、抗營養(yǎng)因子比較 抗過敏比較,二、轉基因食品的安全性評價方法,1、實質等同性比較法 2、等同性與相似性比較法 級 與傳統(tǒng)食品相似 級 十分相似 級 不等同、不相似 3、Fa

13、gan 改良法 已知毒素、過敏源、營養(yǎng)成分的檢測 未知毒素、過敏源的鑒定 （市場印證安全性） 4、樹狀決策法,三、安全性評價的主要問題,1、過敏源 基因來源沒有過敏史 基因來自已知過敏源 第一步：目標蛋白的免疫反應分析 第二步：常見過敏原，體外免疫試驗陽性或不清， 進一步作皮膚穿刺試驗 第三步：過敏病人雙目、安慰劑對照食物試驗 未知過敏來源（氨基酸序列比較分析） 病毒、細菌、昆蟲、非食品植物等,2、毒性物質,已知植物毒素 1000余種 抗營養(yǎng)因子 四大類蛋白酶抑制劑 絲氨酸蛋白酶抑制劑 金屬蛋白酶抑制劑 巰基蛋白酶抑制劑 酸性蛋白酶抑制劑,3、抗生素抗性標記基因,抗生素標記基因對外源基因篩選原

14、理 加入選擇劑（抗生素）進行選擇性培養(yǎng)，引起選擇壓力，致使未轉化細胞不能生長發(fā)育，而轉入外源基因的細胞因含有抗生素抗性基因，可以產生分解選擇劑的酶來分解選擇劑，因此可以在選擇性培養(yǎng)基上生長。,抗生素抗性基因安全性考慮的問題,抗生素抗性基因編碼的酶在消化道內的直接效應 抗性基因水平轉入腸道上皮細胞微生物的潛在可能性 抗性基因水平轉入環(huán)境微生物的潛在可能性 未預料的基因多效性,我國轉基因食品評價的原則,轉基因食品衛(wèi)生管理辦法 （衛(wèi)生部28號令，2002，4，8） 1，轉基因食品的安全性和營養(yǎng)質量必須符合“食品衛(wèi)生法”及有關的法規(guī)、標準的要求。不得對人體造成急性、慢性或潛在性的危害，并且不得影響人體正常營養(yǎng)狀況。,2，全面綜合地評價安全性，包括 轉基因食品、修飾基因、基因供體、基因受體等 3，應考慮期望效應和非期望效應 4，采用危險性分析、