安全性第四章轉(zhuǎn)基因食品.ppt

1、轉(zhuǎn)基因技術(shù)對(duì)食品安全性的影響,第四章,化學(xué)生物理工學(xué)院 食品科學(xué)與工程專業(yè) 主 講 申 京 宇,第一節(jié) 轉(zhuǎn)基因技術(shù)概述,轉(zhuǎn)基因技術(shù) GMT 的概念 Genetically Modified Technique 是指使用基因工程或分子生物學(xué)技術(shù)，將遺傳物 質(zhì)導(dǎo)入活細(xì)胞或生物體中，產(chǎn)生基因重組現(xiàn)象， 使之表達(dá)并遺傳的相關(guān)技術(shù)。,轉(zhuǎn)基因生物的概念,轉(zhuǎn)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(zhuǎn)入到另一種生物體內(nèi)，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(zhuǎn)基因植物， 轉(zhuǎn)基因微生物，轉(zhuǎn)基因動(dòng)物。,一、轉(zhuǎn)

2、基因技術(shù)的基本內(nèi)容,轉(zhuǎn)基因技術(shù)實(shí)驗(yàn)5個(gè)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(zhì)粒、病毒、噬菌體） 第三步， 重組DNA的轉(zhuǎn)化 第四步， 受體細(xì)胞的篩選和鑒定 第五步， 轉(zhuǎn)基因細(xì)胞的大量培養(yǎng)和檢測(cè)基因表達(dá),二、轉(zhuǎn)基因技術(shù)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(zhuǎn)化 3、重組體的鑒定 報(bào)告基因（report gene）的檢測(cè)法 目的基因(target gene)分子雜交檢測(cè)方法,重組DNA導(dǎo)入受體細(xì)胞的方法,轉(zhuǎn)化 transformation 轉(zhuǎn)染 transfection 微注射技術(shù) microinjiection

3、電轉(zhuǎn)化 electrotransfomation 微彈技術(shù) microneblast technique 脂質(zhì)體介導(dǎo)法 liposome mediated gene transfer,轉(zhuǎn) 基 因 技 術(shù) 基 本 過 程,三、轉(zhuǎn)基因技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀,1、20世紀(jì)70年代末80年代初開始研究 能夠?qū)⒉煌腄NA片斷組裝，調(diào)節(jié)基因表達(dá) 2、1983年， 世界上第一例轉(zhuǎn)基因植物誕生 外源基因轉(zhuǎn)入植物基因組，并轉(zhuǎn)化成完整的可育植物株 3、90年代迅猛發(fā)展 1989年美國(guó)政府批準(zhǔn)在奶牛中使用重組牛生長(zhǎng)激素， 增加產(chǎn)奶量等,美國(guó)；60%以上的食品含轉(zhuǎn)基因成分 英國(guó)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(chǎn)品和代肉食品等 主要國(guó)家；美國(guó)、阿根廷、加拿大、中國(guó)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(zhuǎn)基因技術(shù)在食品生產(chǎn)和加工中的應(yīng)用,一、 轉(zhuǎn)基因食品的概念 GMFs Genetically Modified Foods, 是含有轉(zhuǎn)基因生物成分或者利用轉(zhuǎn)基因生物 如轉(zhuǎn)基因植物、動(dòng)物或微生物生產(chǎn)加工的食品。 目前被批準(zhǔn)商業(yè)化生產(chǎn)的轉(zhuǎn)基因食品中90% 以上為 轉(zhuǎn)基因植物及衍生物的產(chǎn)品。,二、轉(zhuǎn)基因技術(shù)在食品中的作用,轉(zhuǎn)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(jìn)食品的營(yíng)養(yǎng)成分、 延長(zhǎng)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(chǎn)量,培育出高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)的生物新品種，增加 糧食作物和動(dòng)物性食品的產(chǎn)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(jī)。,2，改善食物品質(zhì),科學(xué)合理地配備營(yíng)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(chǔ)藏等性能。,轉(zhuǎn)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(zhuǎn)基因豆類，改善蛋白質(zhì)、氨基酸種類和含量 食用油方面，增加產(chǎn)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(hù)環(huán)境,農(nóng)藥的使用曾經(jīng)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(nóng)產(chǎn)品和食品，也由于病蟲害對(duì)其產(chǎn)生耐藥 性，給人類帶來前所未有的危機(jī)。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?；?、大豆等。 鼠傷寒沙門菌和大腸桿菌中分離的EPSPS基因 轉(zhuǎn)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(zhuǎn)入到棉花、玉米、大豆、西紅柿。 抗黃瓜花葉病毒的基因轉(zhuǎn)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(nóng)藥、化肥造成的生態(tài)環(huán)境的污染。,4

7、，其他方面,生產(chǎn)食品配料，發(fā)展功能食品 蛋白質(zhì)、酶、穩(wěn)定劑、增稠劑、乳化劑、 甜味劑、防腐劑、著色劑、調(diào)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(yīng)市場(chǎng)需要,第三節(jié)、轉(zhuǎn)基因生物的安全性,轉(zhuǎn)基因生物對(duì)生態(tài)環(huán)境和食品的可能影響成為 全世界關(guān)注的重點(diǎn)。 支持 質(zhì)疑,轉(zhuǎn)基因技術(shù)的支持者 轉(zhuǎn)基因食品優(yōu)勢(shì)明顯，可以應(yīng)用于大規(guī)模生產(chǎn)食品、藥品，滿足世界人口不斷增長(zhǎng)的需要，為人類造福幾乎是無止境的，能夠解決世界農(nóng)業(yè)、健康和生態(tài)中的關(guān)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(biāo)記基因的DNA本身不會(huì)有安全性問題

8、。 DNA從植物細(xì)胞中釋放出來，很快被降解成小片斷，因此轉(zhuǎn)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(zhuǎn)移整合進(jìn)受體細(xì)胞并進(jìn)行表達(dá)也是一個(gè)非常復(fù)雜的過程，必須有一定的條件才能進(jìn)行。 目前尚未發(fā)現(xiàn)有消化系統(tǒng)中的植物DNA轉(zhuǎn)移至腸道微生物的現(xiàn)象，上皮細(xì)胞半衰期很短不斷被取代，幾乎沒有保存下來的可能性。,轉(zhuǎn)基因技術(shù)的反對(duì)者 違反自然規(guī)律的轉(zhuǎn)基因食品具有極大的潛在危險(xiǎn)，可能對(duì)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(dǎo)入位點(diǎn)的不同，以及具有的隨 機(jī)性，與宿主其他基因相互作用、體細(xì)胞變異及 表達(dá)受

9、環(huán)境等多種因素影響，極有可能產(chǎn)生基因 缺失、錯(cuò)碼等突變，使所表達(dá)的蛋白質(zhì)產(chǎn)物的性 狀、數(shù)量及部位與期望值不符。,轉(zhuǎn)基因的產(chǎn)物往往是一種可催化的酶，從而引 起多效型和次級(jí)效應(yīng)，使某些代謝產(chǎn)物在宿主中 積蓄或消失，干擾代謝途徑，致使其最終產(chǎn)物可 能含有新的成分。,科學(xué)是雙刃劍,轉(zhuǎn)基因食品在消除第三世界國(guó)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(yīng)該更加冷靜、理智地對(duì)待轉(zhuǎn)基因 技術(shù)對(duì)人類和生態(tài)環(huán)境潛在的危害應(yīng)引起高度的 重視。,假設(shè)的基因轉(zhuǎn)移及轉(zhuǎn)移后的產(chǎn)物對(duì)環(huán)境和食物鏈的影響,一、GMO的環(huán)境安全性,1、基因的轉(zhuǎn)移問題（基因污染） 2、

10、雜草化問題（超級(jí)雜草） 3、性狀對(duì)目標(biāo)生物的影響問題 4、抗病毒轉(zhuǎn)基因問題 5、毒性和過敏問題,二、GMO的食品安全性,1、轉(zhuǎn)基因食品外源基因的食用安全 直接毒性、基因水平轉(zhuǎn)移 2、未預(yù)料的基因多效性 位置效應(yīng)、干擾代謝作用、營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)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(zhuǎn)基因食品的安全性評(píng)價(jià),一、安全性評(píng)價(jià)的目的與原則 （一）目的 1、提供科學(xué)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(jìn)國(guó)際貿(mào)易，維護(hù)國(guó)家權(quán)益 5、促進(jìn)生物技術(shù)的可持續(xù)發(fā)展,安全性評(píng)價(jià)的必要性,目前的科學(xué)技術(shù)無法完全預(yù)測(cè)基因在 新的

11、遺傳背景中會(huì)產(chǎn)生什么樣的相互作用， 而且轉(zhuǎn)基因生物中的基因的表達(dá)受環(huán)境等多 種因素的影響。還存在基因多效性、體細(xì)胞 變異等問題。,（二）轉(zhuǎn)基因食品安全性評(píng)價(jià)的原則,1、實(shí)質(zhì)等同性（substantial equivalence） 對(duì)單一的、生物化學(xué)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(dòng)范圍之內(nèi)。 對(duì)復(fù)合的食品或原料，在成分、營(yíng)養(yǎng)價(jià)值、代謝、用途以及不良物質(zhì)等在相似的傳統(tǒng)食品或原料的已知和可測(cè)的自然變動(dòng)范圍之內(nèi)。,實(shí)質(zhì)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(yīng)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(zhuǎn)基因食品的分類,第一類、與現(xiàn)有的傳統(tǒng)食品具有實(shí)質(zhì)同等性。 第二類、除某些特定的差異外，與傳統(tǒng)食品 具有實(shí)質(zhì)等同性。 第三類、與傳統(tǒng)食品沒有實(shí)質(zhì)等同性。,3、安全性評(píng)價(jià)的內(nèi)容,遺傳工程特性分析 供體來源、分類、學(xué)名，與其他物種的關(guān)系 食用史、有毒史、過敏性、傳染性、抗?fàn)I養(yǎng)因子、 生理活性物質(zhì)、關(guān)鍵營(yíng)養(yǎng)成分 實(shí)質(zhì)等同性評(píng)價(jià) 生物學(xué)特性比較 主要營(yíng)養(yǎng)成分比較 天然有毒物質(zhì)、抗?fàn)I養(yǎng)因子比較 抗過敏比較,二、轉(zhuǎn)基因食品的安全性評(píng)價(jià)方法,1、實(shí)質(zhì)等同性比較法 2、等同性與相似性比較法 級(jí) 與傳統(tǒng)食品相似 級(jí) 十分相似 級(jí) 不等同、不相似 3、Fa

13、gan 改良法 已知毒素、過敏源、營(yíng)養(yǎng)成分的檢測(cè) 未知毒素、過敏源的鑒定 （市場(chǎng)印證安全性） 4、樹狀決策法,三、安全性評(píng)價(jià)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(biāo)蛋白的免疫反應(yīng)分析 第二步：常見過敏原，體外免疫試驗(yàn)陽性或不清， 進(jìn)一步作皮膚穿刺試驗(yàn) 第三步：過敏病人雙目、安慰劑對(duì)照食物試驗(yàn) 未知過敏來源（氨基酸序列比較分析） 病毒、細(xì)菌、昆蟲、非食品植物等,2、毒性物質(zhì),已知植物毒素 1000余種 抗?fàn)I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(biāo)記基因,抗生素標(biāo)記基因?qū)ν庠椿蚝Y選原

14、理 加入選擇劑（抗生素）進(jìn)行選擇性培養(yǎng)，引起選擇壓力，致使未轉(zhuǎn)化細(xì)胞不能生長(zhǎng)發(fā)育，而轉(zhuǎn)入外源基因的細(xì)胞因含有抗生素抗性基因，可以產(chǎn)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(zhǎng)。,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(nèi)的直接效應(yīng) 抗性基因水平轉(zhuǎn)入腸道上皮細(xì)胞微生物的潛在可能性 抗性基因水平轉(zhuǎn)入環(huán)境微生物的潛在可能性 未預(yù)料的基因多效性,我國(guó)轉(zhuǎn)基因食品評(píng)價(jià)的原則,轉(zhuǎn)基因食品衛(wèi)生管理辦法 （衛(wèi)生部28號(hào)令，2002，4，8） 1，轉(zhuǎn)基因食品的安全性和營(yíng)養(yǎng)質(zhì)量必須符合“食品衛(wèi)生法”及有關(guān)的法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)的要求。不得對(duì)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(yíng)養(yǎng)狀況。,2，全面綜合地評(píng)價(jià)安全性，包括 轉(zhuǎn)基因食品、修飾基因、基因供體、基因受體等 3，應(yīng)考慮期望效應(yīng)和非期望效應(yīng) 4，采用危險(xiǎn)性分析、