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邵建智 3110100122 转基因食品
转基因食品
Genetically Modified Food
邵建智，浙江大学应用生物科学1106班，shaojianzhi2012@

摘要：通过植物育种、食品加工和保存等方法，可有效用于食品生产的生物的遗传和生理学特性，培育的作物新品种在许多方面与其祖辈有了明显的差别，从而可以为人类提供安全而富有营养的食品。通过对植物、动物、食物细菌和真菌的选育，或者通过引入具有特定形状的目的基因，改变生物的性状已变得越来越容易。
关键词：转基因食品，产量，安全，伦理

Abstract: Through plant breeding, food processing and preservation methods can be effectively used in food production the genetic and physiological characteristics of new varieties of crops cultivated in many respects a marked difference to their ancestors, which can provide for human security nutritious foods. By plants, animals, bacteria and fungi breeding of food, or by introducing a gene having a specific shape, changing the biological properties has become increasingly easy.
Keywords: Genetically modified foods, production, safety, ethics

引言：转基因食品是现代生物技术迅猛发展的产物。随着分子生物学及分子遗传学等科学理论的发展，基因工程已广泛应用于动植物和微生物的基因改良中，由此产生的转基因食品，迅速成为食品领域的新热点。由于转基因食品时采用基因工程技术获得的非常规性食品，因此，在食品安全、食品检测、食品法规乃至食品经济和食品与农产品贸易方面极其轩然大波，世界各国政府及民众都十分关注着它的发展。
转基因研究和实践的主要目的就是改变生物体的某些特定形状，提高动物、植物某些特定部分的经济产量，改良动物、植物某些特定品质等。例如，将携带抗虫性状的外源基因转移到玉米作物，获得抗虫基因的玉米就可表现出天然的抗虫害的特性，大面积推广种植，就能获得大幅度增产的效果。将具有抑制后熟的基因转移到番茄作物，获得该基因的番茄就具有了耐贮藏的特点，提高了贮藏效益。在畜禽生产中，转基因猪可以提高饲料转化率，转基因样可以提高产毛量，转基因鱼可以加快自身的生长，转基因牛可以增加牛乳中乳铁蛋白的含量等。

１　转基因食品的基本特点
１.１转基因食品的定义
随着生物技术的发展，大量的分子生物学研究发现，生物的任何形状都是由基因决定的，都是特定基因表达的结果。在这一理论指导下，生物改良的基因工程技术应运而生。现代基因工程技术利用携带一定生物性状的外源基因，通过分离、剪切、组合和拼接等方法，将其转移到另一个生物体，使其表现该外源基因的生物性状。这一技术可以不通过有性杂交就能迅速准确地在一中生物上获得人们所需要的新性状，这种性状可以来自同一物种，也可以来自于该物种毫无关联的其他种族。如果将具有这种基因改良生物或其产品作为食品，就是“转基因食品”，也称基因工程食品。

1.2转基因食品的主要优势
1.2.1改进水果和蔬菜的货架期和感官质量
水果和蔬菜延缓成熟，可使其风味、色泽、质地、货架期和运输及加工特性得到改善。延缓成熟的技术也可用于其它作物，如树莓、草莓、菠萝等，并由此延长其货架期。延长产品的货架期不仅极有利于生产销售，而且便于消费者保存，果蔬的保鲜时间较长，可以耐受各种加工处理。
1.2.2提高食品营养价值
通过基因改良，可在食物中添加一些对健康有利的营养成分。对大豆进行转基因处理，可以生产营养价值和风味更好的新作物品种。也可采用基因改造增加食物中矿物质的含量，增加抗氧化的维生素（类胡萝卜素、类黄酮和维生素A、维生素C和维生素E）的含量，这些维生素可减缓或者关闭生物氧化过程，而这一化学反应可能与癌症、心脏病和致盲有一定关系。
1.2.3提高蛋白质含量
通过转基因技术可以提高食品和饲料中蛋白质的质量，减少食品发生过敏反应的可能性。提高蛋白质的质量可采用增加作物中必需脂肪酸含量的方法，例如可增加蛋白质中蛋氨酸和赖氨酸的含量，改进感官质量，从而扩大植物蛋白在不同食品中的使用。例如，目前有试验试图采用转基因技术移除脂氧和酶而除去大豆的豆腥味。
1.2.4提高动物性食品的数量和质量
采用基因工程技术，特别是克隆技术可以大规模生产家畜，以满足人们对柔和蛋白食物的需要。通过转基因技术，可使奶牛生产不含乳糖的乳汁、低脂肪乳汁或低胆固醇乳汁；也可采用转基因技术在乳腺中表达重组蛋白，这些转基因蛋白可用于替代血液蛋白，从而避免一些基本如艾滋病（HIV）和疯牛病（BSE）。
1.2.5提高作物产量
基因工程可用于提高作物产量，通过增加其抗虫害、杂草、病毒、烟碱、pH、温度、霜冻、干旱等不良环境因素应激而增加产量。抗虫水果如苹果、抗病毒的香瓜、黄瓜、耐除草剂的棉花、马铃薯、大豆等均已通过基因工程技术培养成功。对抗霜冻、耐受pH变化等遗传性状进行研究，相关基因导入植物后可增加植物耐受极端环境因素的能力，使得这类转基因作物能做目前不适合进行作物生产的地区种植，增加粮食产量，确保粮食安全，降低过度开垦热带雨林对环境的压力。
1.2.6研制可食疫苗及药物
有些热带作物如香蕉等，成熟后以原材料形式进入消费市场，但课通过转基因技术使得其生产药用蛋白，用作预防肝炎、狂犬病、痢疾、霍乱、腹泻或其他胃肠道传染病的疫苗。营养丰富的作物也有助于防止营养不良的发生，满足人们对营养的最低需要，防止疾病的发生。木薯是第三世界国家5亿人口的主要食品，通过基因改造后其具有较高的营养价值，也具有较强的抵抗非洲木薯花叶病毒和常见华业病毒的能力。除此之外，基因改造的水稻可富含维生素A前体和铁，能防止传染病等疾病的发生。

２　转基因食品的研究与发展
2.1发展简史
早在远古时代，农民就通过动植物育种来强化某些优良性状，通过杂交培育具有优良性状的农作物。但传统的作物育种多随机而不精确，有时需要20多年的时间才能培育出具有商业价值的新品种。由于这种育种途径只能通过植物近亲之间的杂交进行，因此很受限制。
20世纪60年代基因工程食品第一次进入食品市场，1967年一种称为Lenape的新马铃薯品种问世，由于其固体含量较高，因此便于制作马铃薯片。1979年美国队rBST的研究表明，奶牛注射rBST后可以增加产乳能力。
1983-1989年重组DNA技术发展很快，因而转基因技术有了很快的进展。在此期间，美国政府批准在乳业生产中使用ｒＢＳＴ，ＦＤＡ、ＵＳＤＡ和ＥＰＡ三家机构提出了生物技术管理框架。２０世纪９０年代，第一代转基因食品进入市场，美国医学会和国家健康研究中心分别进行独立的研究表明，用ｒＢＳＴ处理的奶牛其肉和乳与未处理牛的一样安全。１９９３年，ＦＤＡ批准ｒＢＳＴ用于奶牛生产。美国看奈尔大学的研究人员也研制了用于瘦肉生产的ｒＢＳＴ，试验表明使用后不仅可减少饲料消耗而且能增加产肉。

２.２发展现状
世界上第一种转基因作物是１９８３年美国培植成功的一种含有抗生素抗体的烟草。１９８５年转基因鱼问世，从此揭开了转基因食品研究和生产的序幕。１９９６年全世界转基因作物的种植面积约为１７０万ｈｍ２，全球已有１６个国家的６００万农民种植转基因作物。目前，大量的转基因农作物已被直接或间接地制成食品，常见的有玉米、大豆、番茄、油菜等，其中大豆和玉米分别占全球转基因作物种植面积的５４％和３０％。２００７年全球转基因作物的种植面积已超过１.１３亿ｈｍ２。

３　转基因食品的安全性
３.１食用安全
外源基因有时会以难以预测的方式引起营养成分的变化，因此可能在常规育种植物语基因改造植物之间出现明显的差别。此外，目前对因基因改变引起的营养成分变化在营养成分之间的相互作用，营养与基因的相互作物，营养的生物可利用性，营养代谢这些方面还不清楚。由于这些营养成分的改变所能产生的影响远远超出了目前科学的预测能力，因此在将转基因食品用于人类消费，特别是用于婴儿食品时，必须要谨慎。
转基因食品引起食物过敏的可能性也是人们关注的焦点之一，特别是如果转入的蛋白质是新蛋白质时，这些异性蛋白质就有肯恩引起食物过敏，对儿童和体质过敏的人更是如此。一个典型的例子就是对巴西坚果过敏的人对转入巴西坚果基因后的大豆也产生了过敏。
此外，转基因食品可能还会有潜在毒性。植物中编码天然毒素的一些基因，如豆类中的蛋白酶抑制剂、木薯和菜豆中的氰、油菜中的甲状腺肿素、香蕉中具有加压作用的胺类等基因可能会被激活，使得这些毒素的含量增加。

３.２环境安全
转基因生物特别是转基因植物可能出现一些难以预料而且又具有潜在的极大危险的问题。转基因植物的独特性状是通过转基因技术实现的，并非经过长期的自然选择和遗传进化获得，所以一旦转基因植物释放到环境中，其生态行为是难以预料的。他们的存在可能会引起生物多样性的丧失，改变生态环境中的物种组成，加快许多濒危物种的灭绝速度，从而导致生态环境的恶化。
转基因作物大都具有高产、优质、抗病虫、耐严寒和高温、抗盐碱和倒伏、抗除草剂和提高作物某些营养成分等优点。和传统作物相比，转基因作物具有明显的优势。如果大面积的种植转基因作物，一方面，许多传统作物就会被淘汰，随着传统作物品种的退出，其体内的基因也就消失了，这就会造成作物“基因贫困化”，降低了作物的遗传多样性；另一方面，转基因作物性状单一，遗传基础较狭窄，其大面积退狂，削弱了遗传多样性。况且大面积的种植同一种作物使生物多样性降低，单一的作物品种一旦受到病虫害的侵害，很有可能带来灾难性的影响。
并且，转基因作物大量栽培时可能会造成环境危害。具有抗除草剂和抗虫特性的转基因作物可能会与野生种发生异花授粉，可能会在被野生植物环绕的小型农场造成难以根除的超级杂草，而且极易漂移的后果难以预测，由此产生的超级杂草有可能降低作物的产量，破坏自然生态系统。转基因作物也有可能变为杂草，这需要更为昂贵而且对环境即为危险的化学方法去防治。
基因工程植物中含有病毒颗粒以使其具有抗病毒特性，但也有可能会在环境中产生新的病毒。基因工程植物表达具有毒性物质可能会对其他非靶标植物具有潜在的危险。

３.３非期望效应
人为地把新基因插入生物体时新基因不可避免地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。可以分为：可预料的非期望效应是指插入了目的基因后超出其预期效应的效应，但是用我们目前所拥有的植物学知识和有关代谢途径的整合和交流的知识是可以解释的；不可预料的非期望效应指的是我们目前的认识水平所不能解释的变化。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。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（如基因漂移）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比较片面，或不够周到。

３．４伦理安全
转基因食品已经问世，就遭受到接连不断的质疑声，甚至有些人拒绝食用转基因食品，这也势必将会对人民的饮食习惯产生一定的影响。例如，我国北方地区，尤其是东北地区的居民喜食大豆油，但是就目前而言，大豆油基本上使由转基因大豆压榨而成的。对于一些拒绝食用转基因大豆油的居民可能只好选用其他种类的食用油，因此会对他们的饮食习惯产生一定的影响。随着转基因食品所涉及的范围不断扩大，其对传统文化的影响也势必愈演愈烈。
宗教界对基因改良食品的反响也很强烈，而有人反对生物工程食品则是出于个人原因或者宗教、文化及感觉等原因。例如，犹太人和穆斯林反对在食品中含有猪的基因，他们坚持食品的教规规定，坚持食用纯度有明确规定的食品。中国的佛教助长吃素不吃荤，如果信封佛教的教徒吃了含有转动物基因的食物，这对于他们的信仰将会产生很大的影响。英国的《独立报》曾经报道日本研究人员将来自人类肝脏的基因插入到稻米基因中，使稻米能够消化杀虫剂和工业产生的化学物质。这种基因能够产生代号为“ＣＰＹ２Ｂ６”的酶，这种酶尤其擅长分解有害化学物质，使稻米能够消化杀虫剂和工业产生的化学物质。该项研究使围绕转基因食品的争议上升到一个新的高度，人类论理学家甚至认为吃这种食品类似人吃人，由此可见转基因食品对人类伦理方面也会产生相当大的影响。

４　未来的转基因
４.１最佳的转基因作物
未来在制作转基因动植物时应遵循哪些游戏规则，是科学家们进行研究时应首先考虑的。“最佳转基因作物”这个概念是英国“环境释放顾问委员会”在２００１年发表《最佳转基因作物设计指南》提出的。该《设计指南》支出在未来设计转基因作物时应遵循三条主要原则，那就是：
１.避免或减少转基因中多余的ＤＮＡ序列，也就是尽可能减少遗传修饰；
２.避免或减少不必要的表达；
３.避免或减少转基因扩散到环境中。

４.２更营养的转基因作物
４.２.１蛋白质
必需氨基酸是人体自身不能合成的氨基酸，而许多植物中必需氨基酸含量不高。例如，入伍蛋白质中赖氨酸含量通常偏低，豆类蛋白质则缺少甲硫氨酸和半胱氨酸这类含硫的氨基酸。以鼓舞为基本食物的人群，很易发生营养不均衡，时时须注意补充食物中所缺少的必需氨基酸。但通过转基因技术将缺少的必需氨基酸加进谷物蛋白质中则是一劳永逸的办法。
４.２.２糖类
糖类是人体热量的重要来源，而摄入过量的糖分在体内转化为脂肪堆积起来，造成肥胖，重重疾病接踵而来。于是，无热量的各种化学甜味剂应运而生。而果聚糖就属于具甜味，并且热量低的糖类。这种糖之所以热量低，是因为它不能被人体肠道的酶分解，于是就不能被人体吸收。现在科学家已成功地将果糖蔗糖聚合酶的基因导入甜菜，让植物自身将合成更多的果聚糖。不出所料，这种转基因甜菜的果聚糖含量要高出很多。在不久的将来，人们有望放心大胆享用无热量或低热量的甜食，而不必担心体重过度增加。
４.２.３脂肪
菜籽油和大豆油一直是师姐最普遍使用的优良食用植物油，但对其对人体有益的单不饱和脂肪酸——油酸含量偏低。油酸能降低血清胆固醇，对心、脑和血管的健康极为有益。现在美国已研究成功油酸含量大幅度提升的转基因大豆，其油酸含量达８０％。高油酸的大豆油还有另外的有点，就是稳定性强，又据报道，改善菜籽油营养质量的转基因油菜的研究也获得很大进展。可以预期在不就的将来，可与橄榄油媲美的转基因大豆油和菜籽油将出现在市场上。
４.２.４微营养素
微营养素包括维生素和微量元素，人体所需的数量极少，但如果儿童时期缺乏微营养素，影响生长发育，危及生命，成人微营养素缺乏也会成为健康杀手。据世界卫生组织估算，全球缺乏微营养素的人数多达２０亿，因为微营养素看不见摸不着，所以常常把微营养素缺乏症称为“隐性饥饿”。对于大营养素不缺乏的人群，若发生隐性饥饿则多与食物不均衡有关，其原因来自食物结构不合理以及饮食习惯不正常。解决隐性饥饿的途径很多，其中通过转基因方法在作物中加入或强化某些微营养素可以大大提高作物的营养价值，而且摄取简单方便。通过转基因技术增加维生素Ａ和维生素Ｅ的含量时首先被考虑的。
在微量元素中，提高铁营养素的转基因作物也是很早就在考虑之列。食物中的铁元素不是缺少就是不能利用，从转基因技术角度，解决铁缺乏问题的策略有二：一是在作物中添加富含铁的蛋白质，如日本科学家已研制成功铁蛋白转基因水稻，其中还含有其他两种基因，其产物分别能提高铁在稻谷中的储存量以及促进铁在消化道内的吸收；二是在作物中抑制能结合铁的物质，如已成功地在作物中导入肌醇六磷酸酶的基因，表达的酶能分解肌醇六磷酸，使与之结合的铁游离出来被人体吸收。

４.３生物燃料
生物燃料有乙醇燃料和生物柴油两类。用于乙醇燃料生产的主要是农作物玉米，其次是甜菜和甘蔗。首先将玉米淀粉分离出来，再将其分解为简单的单糖，经发酵最后蒸馏出乙醇。这些步骤的关键是从淀粉分解为糖类，需要有酶的作用。转基因技术是将有关的酶，如深海细菌耐高温淀粉水解酶转移到玉米细胞内。由于转基因玉米自身存在这些水解酶，在淀粉水解过程中酶经诱导发挥作用，自动将其分解为糖，大大简化了生产工艺，提高了乙醇的产率。这类专门生产乙醇燃料的转基因玉米已研究成功，正在向亚非一些国家申请推广种植。
另一种生物能源是生物柴油，它是利用酶将大豆、向日葵籽或油菜籽生产的植物油或其他废弃的植物油分解得到的液体燃料，作为柴油的替代品。本质上生物柴油是一类脂肪酸甲酯，也就是将植物油中的脂肪酸经酯化而成。生物柴油没有硫化物和芳香族化合物的成分，所以废气污染问题较少，可与石油来源的柴油以任何比例混合。在欧美已经开始用油料作物生产生物柴油，但成本仍较高。
参考文献：
［１］ 沈孝宙．转基因之争［Ｍ］．第一版．北京市：化学工业出版社，２００８:１５６－１７１.
［２］ 许文涛，黄昆仑．转基因食品－社会文化伦理透视［Ｍ］．第一版．北京市：中国物资出版社，２０１０:１０－１９．
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