食品質(zhì)量檢測新技術(shù)課程論文

1、食品質(zhì)量檢測新技術(shù)課程論文題目我國轉(zhuǎn)基因食品快速檢測技術(shù)研究進展姓名:學(xué)號:專業(yè)：農(nóng)產(chǎn)品加工及貯藏工程教師：姬華副教授時間：2016年12月20日我國轉(zhuǎn)基因食品快速檢測技術(shù)研究進展摘要：隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，社會經(jīng)濟不斷突破新高。轉(zhuǎn)基因食品進入大眾 生活，為我國帶來了巨大的經(jīng)濟效益，但很多人也開始擔(dān)心轉(zhuǎn)基因食品的安全問 題。近些年來我國轉(zhuǎn)基因食品檢測技術(shù)已經(jīng)日漸成熟， 為滿足廣大消費者的選擇 權(quán)和知情權(quán)，以及國際貿(mào)易的需要，轉(zhuǎn)基因食品的檢測越來越引起各國政府和有 關(guān)食品監(jiān)督機構(gòu)的重視，而各種檢測技術(shù)也隨之發(fā)展起來。本文介紹了幾種常用 的轉(zhuǎn)基因食品檢測方法并對未來的轉(zhuǎn)基因食品檢測技術(shù)做了展望，

2、通過深入的科學(xué)研究，為大眾帶來更加安全、健康的食品。關(guān)鍵詞：轉(zhuǎn)基因食品；安全；快速檢測引言轉(zhuǎn)基因食品主要是指利用基因工程技術(shù)改變基因組構(gòu)成， 將某些外源基因轉(zhuǎn) 移到動物、植物或微生物中去，改造其遺傳物質(zhì)，使其性狀、營養(yǎng)價值或品質(zhì)向 人們所需目標轉(zhuǎn)變，并由這些轉(zhuǎn)基因生物所生產(chǎn)的食品和食品添加劑。 轉(zhuǎn)基因食品也稱基因改造食品或基因修飾食品(geneticallRmodifiedfood,GMF)。據(jù)國際農(nóng) 業(yè)生物技術(shù)應(yīng)用咨詢服務(wù)中心(ISAAA)統(tǒng)計，20RR年全世界轉(zhuǎn)基因作物種植面 積為5260萬公頃，比20RR年增長19%，其中99%的轉(zhuǎn)基因作物種植在美國、 阿根廷、加拿大和中國等4個國家。已

3、商品化大面積種植的轉(zhuǎn)基因作物種類主要 為大豆、玉米、油菜和棉花，小面積種植的有西紅柿、馬鈴薯、甜椒、西葫蘆、 木瓜等。據(jù)估計，用這些轉(zhuǎn)基因作物生產(chǎn)加工的食品全世界有近萬種2 o轉(zhuǎn)基因食品的快速發(fā)展一方面展示出先進科學(xué)技術(shù)在生產(chǎn)上的巨大應(yīng)用前 景，另一方面也引發(fā)了轉(zhuǎn)基因食品對人體健康和生態(tài)環(huán)境影響的爭論。為滿足廣大消費者的選擇權(quán)和知情權(quán)，以及國際貿(mào)易的需要，轉(zhuǎn)基因食品的檢測越來越引 起各國政府和有關(guān)食品監(jiān)督機構(gòu)的重視 ，而各種檢測技術(shù)也隨之發(fā)展起來。 1轉(zhuǎn)基因食品對社會和人類的影響隨著轉(zhuǎn)基因生物種類的日益繁多和全球范圍內(nèi)轉(zhuǎn)基因食品原料種植面積的 不斷擴大，轉(zhuǎn)基因食品成為了世界食品消費市場不可或缺

4、的一個重要組成板塊。 在轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物給人類社會的發(fā)展和消費需求帶來巨大的經(jīng)濟效益的時候，越來越多的人開始考慮轉(zhuǎn)基因食品的安全問題， 轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物的種植是否對生態(tài)環(huán)境 帶來潛在的影響問題等等，具體而言，這種質(zhì)疑表現(xiàn)在，轉(zhuǎn)基因生物技術(shù)的發(fā)展 是否會改變新食品的成分構(gòu)成，轉(zhuǎn)基因食品添加劑是否對人體健康帶來不良影 響；轉(zhuǎn)基因食品是否會影響到青少年的生長發(fā)育；新基因在轉(zhuǎn)基因食品的流通中是否會影響和破壞食物鏈和農(nóng)作物的生長環(huán)境；轉(zhuǎn)基因食品是否會對自然界的生 物多樣性產(chǎn)生不利的影響等4 o2轉(zhuǎn)基因食品存在的爭議及安全監(jiān)管方面的問題轉(zhuǎn)基因食品在現(xiàn)階段成為了一個模棱兩可的爭議食品，到目前為止，轉(zhuǎn)基因食品的安全問

5、題都很難下一個確切的結(jié)論， 也沒有充足的證據(jù)和嚴肅的科學(xué)報告 能夠證明轉(zhuǎn)基因食品的安全性、永久性和環(huán)保性，因而成為了一個全世界各國共 同關(guān)注的焦點，正在實現(xiàn)不斷市場化的轉(zhuǎn)基因食品需要建立一種準確、快速的轉(zhuǎn)基因食品定量檢測方法和食品定性技術(shù)，來進一步完善我國轉(zhuǎn)基因食品監(jiān)管方面 的科學(xué)規(guī)范5。常規(guī)的轉(zhuǎn)基因食品評價方法其靈敏性往往比較差且耗時長，容易 出現(xiàn)統(tǒng)計誤差。加上我國有關(guān)轉(zhuǎn)基因食品的生產(chǎn)規(guī)范缺乏強有力的法律體系保 障，使得我國轉(zhuǎn)基因食品市場出現(xiàn)魚目混珠的情形，不利于保障我國國民的身體健康。3轉(zhuǎn)基因食品檢測技術(shù)由于轉(zhuǎn)基因物質(zhì)有可能在耕種、收割、運輸、儲存和加工過程中混入食品， 對食品造成偶然污染

6、。因此，不論是對轉(zhuǎn)基因食品貼示標簽，或是對轉(zhuǎn)基因與非 轉(zhuǎn)基因原料進行分別輸送，轉(zhuǎn)基因原料和食品的檢測都是必不可少的；另外，要區(qū)分轉(zhuǎn)基因與非轉(zhuǎn)基因食品，對轉(zhuǎn)基因食品進行選擇性標記，對食品中的轉(zhuǎn)基因 含量的多少加以限制，也需要準確有效的基因檢測技術(shù)。 從發(fā)展來看轉(zhuǎn)基因食品 的檢測技術(shù)根據(jù)檢測的直接對象可分為三類：（1）利用導(dǎo)入外源基因所表達的特 殊性狀直接鑒定；（2）針對導(dǎo)入外源基因表達的蛋白質(zhì)的鑒定方；（3）以導(dǎo)入外 源基因的特定DNA序列為檢測對象的檢測技術(shù)。其中目前用的比較多的是 PCR 技術(shù)、ELISA技術(shù)和生物芯片技術(shù)三種。3.1PCR技術(shù)與轉(zhuǎn)基因食品檢測PCR檢測技術(shù)的基本原理是根據(jù)食

7、品中待檢的外源基因核酸序列設(shè)計合適引物， 經(jīng)PCR反應(yīng)使待檢靶標DNA序列得以擴增放大，最后經(jīng)凝膠電泳分析靶標 PCR 產(chǎn)物的有無，從而對食品中是否含有靶標基因序列成分進行判定。不僅可以對轉(zhuǎn)基因食品進行定性鑒別，改良后也可以對轉(zhuǎn)基因成分進行定量分析。應(yīng)用PCR技術(shù)的關(guān)鍵是所設(shè)計的 DNA引物的序列必須和轉(zhuǎn)基因材料或食品中待擴增的 DNA序列互補，因此為了設(shè)計有效引物，檢驗者必須對轉(zhuǎn)基因材料或食品中所 含有的外源基因DNA序列有一定的了解。轉(zhuǎn)基因生物中被導(dǎo)入的外源基因序列 一般包括標記基因、目的基因及各自的啟動子、終止子等調(diào)控序列。3.1.1PCR定性篩選檢測方法1996年德國伯恩斯坦大學(xué)的 M

8、eRerRolf等論證了 PCR檢測轉(zhuǎn)基因食品的可 能性。到目前為止，全世界已有 30多種轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品得到相關(guān)國家的安全評價， 在現(xiàn)有的商品化轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品中絕大多數(shù)含 CaM35S啟動子和NOS終止子，兩種 因子常用于轉(zhuǎn)基因植物的構(gòu)建，這就為人們建立針對這兩種成分的轉(zhuǎn)基因PCR篩選檢測方法提供了便利。最近一些國外實驗室已將報告基因 GUS、NPTII基因， 目的基因CRR、CPT等作為檢測目標，力爭更準確可靠檢出轉(zhuǎn)基因成分 。3.1.2定量 PCR方法隨著人們對轉(zhuǎn)基因食品重視程度和量化要求的提高，定性檢測方法已經(jīng)不能滿足需要，加上定性篩選PCR本身具有局限性，所采取的PCR法因其高敏感性 常伴有假

9、陽性或假陰性現(xiàn)象，為此，研究者們在定性篩選PC方法的基礎(chǔ)上，發(fā)展了不同的定量轉(zhuǎn)基因食品的 PCR檢測方法。目前轉(zhuǎn)基因成分的準確定量檢測 在國際貿(mào)易中日趨重要。根據(jù)資料報道，目前轉(zhuǎn)基因成分的定量檢測方法有半定 量PCR法、定量競爭 PCR（QC-PCR）法和實時定量 PCR法。其中，半定量 PCR 法比較簡單，但結(jié)果精密性較差；定量競爭 PCR的特點是含有內(nèi)部標準子，可 降低實驗室之間的檢測誤差；而實時定量 PCR法可在提取DNA后3h內(nèi)，檢測 樣品的總DNA量及2pg轉(zhuǎn)基因成分的量，但這套 PCR系統(tǒng)目前價格昂貴。3.121定量競爭PCR法先構(gòu)建含有修飾過的內(nèi)部標準 DNA片斷（競爭DNA），

10、與待測DNA進行共 擴增，因競爭DNA片斷和待測DNA的大小不同，經(jīng)瓊脂糖凝膠可將兩者分開， 并可進行定量分析。實驗步驟：樣品DNA的提取和定量。按常規(guī)方法提取 DNA。DNA含量 可用紫外分光光度計測定。競爭 DNA的構(gòu)建。按常規(guī)分子生物學(xué)的方法，用 基因重組技術(shù)構(gòu)建競爭DNA片段作為內(nèi)部標準DNA，此片段除含有轉(zhuǎn)基因成分 外（如35S啟動子、NOS終止子），還插入數(shù)+bp的DNA序列。標準工作曲線 的建立。取定量模板DNA，所含GMO量分別為0%-100%的系列參考樣，分別 與一定量的競爭DNA在同一反應(yīng)體系進行PCR擴增。特異轉(zhuǎn)基因DNA與競爭 DNA競爭反應(yīng)體系中的相同底物、引物，PC

11、R反應(yīng)獲得相差數(shù)+bp的兩條凝膠電泳帶，兩條帶濃度隨轉(zhuǎn)基因成分含量的不同而有差異。當(dāng)兩條帶濃度相等則說 明此參考樣GMO濃度與競爭DNA濃度相等。通常實驗時競爭 DNA濃度調(diào)整 到與含1%轉(zhuǎn)基因成分的參考樣相當(dāng)。通過凝膠成像分析系統(tǒng)對瓊脂糖凝膠電泳 的結(jié)果進行分析，得到每條帶的相對濃度，以此數(shù)據(jù)作目標DNA濃度一目標DNA濃度/競爭DNA濃度的對數(shù)圖，線性回歸分析后得出工作曲線。待測樣 品的測定。將500ng待測DNA與經(jīng)過定量的競爭DNA共擴增，凝膠電泳后經(jīng) 掃描分析得到目標DNA/競爭DNA的比值，依此數(shù)據(jù)在工作曲線圖上求得待測 樣品的GMO含量9。3.1.2.2實時定量PCR法此方法須設(shè)

12、計一個內(nèi)部探針，該探針包含5端熒光報告因子和3端猝滅因子。PCR反應(yīng)前，由于淬滅因子與熒光報告因子的位置相近，使熒光受到抑制 而檢測不到熒光信號。隨著PCR反應(yīng)進行，從上游的PCR引物開始，引物和標 記探針與目標DNA分子中對應(yīng)的互補序列復(fù)性，聚合酶與探針相遇，利用其5核酸外切酶活性使報告因子釋放，產(chǎn)生的熒光可被內(nèi)設(shè)的激光器記錄，記錄到的 熒光強度可反映PCR的產(chǎn)物量，從而實現(xiàn)實時定量分析10。PCR檢測技術(shù)靈敏度高，檢測迅速，無論外源基因在受體生物中是否表達， 只要其DNA存在，就能被檢測，同時適用于加工過的轉(zhuǎn)基因食品。給予啟動子 和終止子調(diào)控序列的檢測方法無需了解產(chǎn)品的轉(zhuǎn)基因背景即可對其進

13、行是否含 有轉(zhuǎn)基因成分進行篩選鑒定。但是PCR檢測技術(shù)操作程序繁瑣，需要對樣品DNA 進行提取，對某些材料可能出現(xiàn)假陽性，所以，對出現(xiàn)假陽性的樣品應(yīng)進行目的 基因檢測，同時還應(yīng)選擇合適的植物內(nèi)源基因作為陽性擴增對照以檢查核酸抽提 質(zhì)量。因為PCR檢測極為靈敏，整個操作過程極為嚴格，檢測時容易遭受到污 染而出現(xiàn)假陽性結(jié)果11。3.2ELISA技術(shù)與轉(zhuǎn)基因食品檢測ELISA技術(shù)是建立在抗體抗原免疫學(xué)反應(yīng)的基礎(chǔ)上的。 抗原抗體反應(yīng)是一種 非共價鍵特異性吸附反應(yīng)，即在通常情況下，抗原只和它自己（或具有相同抗原 決定簇）誘導(dǎo)產(chǎn)生的抗體發(fā)生反應(yīng)，因此具有高度特異性，抗體抗原反應(yīng)雖然產(chǎn) 生肉眼可見的凝集反應(yīng)

14、，但靈敏度太低而且需要大量的抗體和抗原。美國FDA已研究出用雙夾心ELISA法檢測食品中是否含有轉(zhuǎn)基因玉米成分12。 EnviroLogiRELISA試劑盒可用于測定玉米中的 CrR9C蛋白，在同一實驗室和實 驗室間共測定了 9種含玉米的食品，測定結(jié)果的重現(xiàn)性很好。13個EU成員國和 瑞典共37個實驗室研究結(jié)果表明13，大豆干粉中轉(zhuǎn)基因組織（GMO）含量為2%， 檢測可信度達99%。ELISA分析法特異性高，獲得結(jié)果很快，儀器簡單，儀器 操作，對人員要求不高，免去了對樣品進行核酸提取的麻煩， 同時可降低檢測的 成本。由于酶具有很高的催化效率，可極大的放大反應(yīng)效果，從而使測定達到很 高的靈敏度和

15、穩(wěn)定性。3.3生物芯片與轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品檢測 就目前轉(zhuǎn)基因食品檢測中常用的 ELISA和PCR技術(shù)而言，最大的缺點是檢測范 圍窄，效率低，無法高通量大規(guī)模地同時檢測多種樣品，尤其是對轉(zhuǎn)基因背景一無所知的情況下，對各種候選待檢基因序列或蛋白的逐一篩查幾乎是不可能的14。而目前正在研究的轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品所涉及的基因數(shù)量有上萬種，今后都有可能 進入商品化生產(chǎn)，顯而易見對進出口產(chǎn)品的檢測，需要有更有效、快速、特別是 高通量的檢測方法，最近幾年出現(xiàn)的生物芯片技術(shù)能較好地解決這一問題。 轉(zhuǎn)基因作物檢測基因芯片是將目前通用的報告基因、抗性基因、啟動子和終止子的特異片段（靶片段）固定于玻片上制成檢測芯片，將從待檢樣品中提

16、取的DNA擴增、標記后與芯片進行雜交，雜交信號由掃描儀掃描后再經(jīng)計算機軟件進行分 析判斷。具有如下特點；（1）選擇檢測的報告基因是具有明顯區(qū)別于受體細胞遺傳背景的選擇標記，通常是在離體條件下易于檢測的酶或發(fā)光蛋白，目前較為常用的有Gus基因和Gfp基因。(2)該技術(shù)綜合了 PCR和分子雜交的優(yōu)點，用量 少，快速而且準確。(3)芯片具有高密度、高通量的優(yōu)點，可同時檢測報告基因、 抗性基因、啟動子和終止子，非常適合于轉(zhuǎn)基因作物及加工品的檢測， 使之具有 廣闊的發(fā)展前景。(4)檢測結(jié)果直接由分析軟件進行處理， 使得檢測結(jié)果更加科 學(xué)、準確15。4展望近幾年來，轉(zhuǎn)基因食品檢測技術(shù)得到了迅速的發(fā)展。 但

17、總的說來，目前轉(zhuǎn)基因食 品檢測主要針對單一食品配料，尚無適用于檢測多種轉(zhuǎn)基因成分的方法，還沒有 國際認同的統(tǒng)一標準和方法。因此，應(yīng)在進一步尋找快速簡便精確的檢測方法的 基礎(chǔ)上，加強科研投入力度，加強國際間的合作與交流，以確定統(tǒng)一的國際檢測 標準也是今后發(fā)展的方向之一 16。隨著國內(nèi)外對轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品研究的深入以及對 轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品檢測要求的提高，現(xiàn)有的檢測技術(shù)需要不斷改進以克服自身的缺陷。目前，色譜技術(shù)(HPLG)、毛細管電泳技術(shù)(CE)、近紅外波譜技術(shù)(NIS)、超分支 滾環(huán)擴增技術(shù)(HRCA)等新技術(shù)在轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品的檢測方面亦有所應(yīng)用。轉(zhuǎn)基因食品檢測技術(shù)的發(fā)展方向應(yīng)是快速簡便、適用面廣、高通量、高靈

18、敏度、 高精確度、自動化和低成本，適應(yīng)樣品量大和目標基因種類繁多等特點，能滿足對已有或新型轉(zhuǎn)基因食品進行快速準確的檢測要求。參考文獻1 霍飛，江國虹，常改轉(zhuǎn)基因食品的發(fā)展現(xiàn)狀及安全性評價J.中國公共衛(wèi)生,20RR,19(9):113-114.2 王晶.食品安全快速檢測技術(shù)M.化學(xué)工業(yè)出版社，20RR,171-203.3 陳穎,葛毅強,蘇寧,等.食品中轉(zhuǎn)基因成分檢測方法的研究進展J.食品與發(fā)酵 工業(yè),20RR,29(6):82-86.4 周志軍,楊培慧,鄭志雯,等.轉(zhuǎn)基因食品及其檢測技術(shù)J.武漢工業(yè)學(xué)院學(xué)報,20RR(1):25-28.宋姍，龔加順.轉(zhuǎn)基因食品及其檢測技術(shù)的研究進展J.食品研究與開 發(fā),20RR,26(5):131-135.6 倉義鵬,陳曉燕，田娟,等.三種轉(zhuǎn)基因食品檢測技術(shù)的研究進展及發(fā)展趨勢，調(diào)研綜述,20RR,(2):21-24.7 薛麗，何嘯峰轉(zhuǎn)基因食品檢測技術(shù)研究進展淺析J.科技世 界,20RR,12(3):307-308.8 王慶華,呂振岳,黃東東.轉(zhuǎn)基