1 转基因食品的概念
用基因工程方法将有利于人类的外源基因转入受体生物体(动物、植物和微生物) 内,或改变它们基因组构成,使其获得原先不具备的品质和特性,以这些生物为原料生产的食品和食品添加剂即转基因食品(genetically modified foods ,GMfoods) 。这项技术可增加食品原料产量,改良食品营养价值和风味,去除食品的不良特性,有些转基因农作物具有抵抗病虫的能力,减少农药使用和贮存时间延长等特性,因而,它具有无法估量的发展潜力和应用价值。
目前转基因食品多数来自转基因农作物。理论上可以来自任何生物的任何一个或多个基因,通过基因重组技术将它或它们插入到任何毫无亲缘关系的生物细胞中进行表达。为了改良品种,传统的方法是通过同一物种的生物体之间的杂交而进行的。这种情况下,两个杂交生物个体的基因组之间发生基因交换,一般对原有基因组的表达无明显影响。而用转基因技术插入的基因(或质粒) 与受体生物体的基因组之间的相互作用比较复杂,这种相互作用是转基因食品安全性的主要决定因素,也是转基因食品毒理学安全性评价的关键性内容。这在下面将再详细论述。
2 转基因食品的安全性问题
转基因食品与对应的原有食品不一样,对人类营养和健康效应以及生态环境的影响存在许多疑问,所以引起了世界范围学术界的热烈争论和广大消费者的担心,以下做些分析。
2.1 转基因食品的生物学效应 受体生物体转入了新基因之后,由于DNA 重组而产生一系列新的生物学效应,农学家将它们分为期望效应(期待的) 和非期望效应。
2.1.1 期望效应:由于新基因的插入使转基因生物具有某些人们需要的新特性,它们能在生物体内产生某些农业上有利的期望效应(intended effects) ,如对农药、抗生素的耐受性,耐旱,抗病害虫以及增加某些营养成分(如大米赖氨酸含量增加) 。
2.1.2 非期望效应:人为地把新基因插入生物体时不可避免地新基因并非全部插入到研究者所期待的位点上,由此可能会产生某些没有预料到的效应,称为非期望效应(unintended effects) 。转基因作物至少要考察5代才能下结论,因为不知道遗传稳定性怎么样。对健康有不良作用的各种非期望效应对转基因食品的安全性评价至关重要。农业遗传学家在研究与开发新的转基因作物初期,对非期望效应研究不多,对是否有可能损害人类健康(如基因转移) 或生态环境(如基因污染)的效应不甚了解,而有些科学家的研究结论比较片面,或不够周到。
转基因食品的安全性主要决定于插入基因(目的基因) 编码蛋白的功能及其与人体健康的关系:外源基因的插入对受体生物体原有基因表达的干扰,例如使原来未表达的基因表达,其表达产物(一般为蛋白质)可能有害:对原有编码营养素的基因表达下调或不表达,使营养价值下降;对原有编码毒素的基因表达上调,产生更多的毒素。因此,转基因食品的安全性涉及: (1) 受体生物体毒素的增多,或者带来新的毒素,引起急性的或慢性的中毒。众所周知,在不少的传统食用植物中含有少量的毒素,如芥酸、黄豆毒素、蕃茄毒素、棉酚、龙葵素、腈水解酶、氢氰酸、甾醇、酪胺和组氨酸等,它们可以被带入传统食品中。这些原有毒素的量在转基因食品中不应该增加,更不应该产生新的毒素。但这是难以预知的。(2) 插入的外源基因产生新的蛋白质可能会引起人体的过敏反应; (3) 转基因食品的营养成分改变了,可能使人类的营养结构失衡。
这些可能的危害就是上面提到的非期望效应,要加以检测和评价。
2.2 转基因食品安全性评价
2.2.1 实质等同性原则: 实质等同( substantialequivalence) 即对单一的、生化上明确的转基因食品或原料,它的生化属性在相应的原有食品的变动范围之内;对复合的转基因食品或原料,在成分、营养价值、代谢、用途以及不良物质含量都在相应的传统食品或原料的已知的和检测的变动范围内,就是实质等同。实质等同原则立足于与原来的传统食品“等同”。它是目前国际上通用的转基因食品安全评价的标准,比如美国和欧盟国家,在1993 年就提出了实质等同性原则。我国《转基因食品卫生管理办法》(2002) 中也采用了。实质等同性概念是安全性评价过程中的关键步骤。但实质等同本身并不是安全性评价,而是构建的新食品相对于其传统对应食品的安全性评价。就是说评价一个转基因食品是不是安全,要将它与传统的非转基因食品进行比较。如果食品的成分大体上跟传统的食品基本相同,就认为是安全的。但是不少专家对这个原则提出了质疑,认为不仅仅要对主要的营养成分来评估,而且需要对所有的常量的和微量的营养元素、抗营养元素、植物内毒素、次级代谢物以及致敏原等基本浓度都要进行分析之后,才能够说是安全还是不安全。实质等同原则只是权宜的办法。
2.2.2 转基因食品的致敏性及其检测方法:转基因食品的安全性问题中,其致敏性是一个突出的问题。转基因食品中含有新基因所表达的新蛋白,有些可能是致敏原,有些蛋白质在胃肠内消化后的片段也可能有致敏性,它们是新的致敏原。美国曾把巴西坚果中的基因引入花生,转基因花生引起了食用者过敏,于是停止了该项目的研发。
目前认为对转基因食品致敏性评价的重点是: (1)基因来源; (2) 新引入蛋白质与已知致敏原的氨基酸序列的同源性; (3) 新引入蛋白质与发生过敏个体血清IgE 的免疫结合反应。对食品过敏原检测与评价,许多临床过敏症诊断及过敏原检测方法可供借鉴,但在具体应用时需要做改进。对于过敏原性的评价与检测,人体试验方法可提供最为直接的证据,但出于安全和伦理方面的考虑,不可能大规模开展;体外方法具有可操作的优点,如能克服体外细胞组胺释放的干扰因素,简化组胺测定方法,有望开发成微量、快速及多过敏原体外同时测定技术。多种IgE 检测技术已相当成熟,当前利用免疫微阵列结合特异性IgE 检测,开发高通量灵敏的过敏原检测与评价新方法是食品过敏原检测与评价的发展趋势。由于食品致敏原性的检测与评价相当复杂,并且缺乏研究基础,所以应大力发展,特别是要结合生物信息学分析、免疫血清学检测、动物或细胞致敏模型的建立等,以便构建多级评价结构模式[12 ] 。蛋白质芯片及生物传感等技术,对鉴定基因来源和蛋白质的同源性有重要作用。从新蛋白质一级结构氨基酸序列开始分析,确定其与已知过敏原的氨基酸序列是否具有同源性[13 ] 。然后在可能情况下,用已知的过敏病人血清进行体外检测,只有当逐级评价均为否定结果时,方可确认被检食品的无致敏性。特别提出的是,在只可获得少数确定的过敏病例血清情况下,所得出的结论是不能完全肯定的。
2.3 转基因食品安全性评述
目前世界各国对转基因食品上市前都要经过严格的审批,所以一般讲是安全的。在我国,1993 年12 月,国家科委就发布了一个叫《基因工程安全管理办法》,提出了转基因的申报、审批、安全控制。1996 年7 月,农业部又发布了一个叫《农业生物基因工程安全管理实施办法》,也是要登记,要审查。1999 年,国家环保总局发布了《中国国家生物安全框架》,提出了我们国家在生物安全方面的政策体系、法规框架,风险评估、风险管理技术准则,国家能力建设;还成立了有关的机构,有7、8 个部门参加,发布了一个框架文件。特别重要的是2001 年5 月23日,国务院以304 号令公布了《农业转基因生物安全管理条例》。在条例中,把农业转基因生物进行了定义,规定了对研究、试验的要求及要取得的安全证书。
尽管如此,转基因食品的生产历史还不长,有些潜在的遗传损害在短期内或当代是不表现出来的。而且目前还没有能全面评价整个转基因食品安全性的方法。因此推广应用需要谨慎的步骤和踏实而深入的科学研究。对转基因食品的安全性评价要采取个案进行,不可一概而论地全面肯定或全面否定,这个原则已为欧盟和美国采用。此外,采用对待食品添加剂和农药残留的传统的方法去评估转基因食品的安全性,显然是不合适,因为转基因食品中的DNA 及其表达产物,不同于单纯化学性食品添加剂或残留的化学农药在体内的作用。它们对健康潜在的不良效应或危害,特别是远期效应,对子代健康的影响有待做长期观察。此外,关于转基因生物对环境生态的影响,对人类健康也有密切关系,国内外都有报道,这里不再论述。
目前很多国家包括我国都采取了对转基因食品进行标识。欧盟15 国采取了强制性的标识制度,转基因成分的含量超过019 %必须要标识。转基因产品在货架上的食品标签要讲清楚,从哪来的、转的什么基因,基因的供体、受体和载体都应讲清楚,给予消费者的食品知情权和选择权。