现代生物技术与食品安全.ppt

第八章现代生物技术与食品安全 世界上第一种转基因作物是1983年美国培育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 1994年 FDA批准由Calgene公司研制的FlavrSavr番茄在美国上市 1996年 由这种番茄加工的番茄饼才得以允许在超市出售 此后 转基因食品发展极为迅速 被科学界和产业界视为改善农业技术 提高农业经济效益的先进技术 被称为第二次绿色革命 近年来 转基因食品的研发进展十分迅速 生产规模不断扩大 生产品种日趋增多 转基因食品在解决食品短缺 保障食物安全 促进人类健康 保护生态环境等方面无疑将产生越来越大的影响 虽然全球范围内对转基因食品安全性的争论仍持久不休 有些国际组织及国家对转基因食品仍持观望 怀疑乃至否定态度 但从发展的总体趋势来看 越来越多的国家对转基因食品的发展采取了积极扶持的态度 越来越多的消费者已逐步接受转基因食品 因此 如何正确地对待转基因食品不仅是一个科学问题 而且也是一个社会问题 内容 一 转基因生物食品的基本特点二 生物技术食品安全性评价的基本内容三 转基因食品的检测技术四 生物技术食品安全管理及相关法规 转基因食品研究和发展概述 通过植物育种 食品加工和保存等方法 可以有效改变用于食品生产的生物遗传和生理特性 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 食用细菌和真菌的选育 或者通过引入具有特定性状的目的基因 改变生物的性状已变得越来越容易 一 转基因生物食品的概况 转基因食品是指用转基因生物制造 生产的食品 食品原料及食品添加物等 简称GMF geneticallymodifiedfood 转基因食品不仅为解决人类的食物短缺提供了有效的办法 还可以增加食品的种类 改进食品的营养成分 延长货架期 增加作物的抗虫害能力 耐严寒 抗高温 耐盐碱 抗倒伏 抗除草剂的能力等等 具有潜在的巨大的经济效益和社会效益 转基因食品的分类 根据基因来源分类 植物源性转基因食品即利用转基因技术生产的植物性食品 主要有小麦 玉米 大豆 蔬菜 水稻 马铃薯 番茄及其加工制品等 动物源性转基因食品主要产品有肉 蛋 乳 鱼即其他水产品和蜂产品 微生物源性转基因食品用转基因技术改造微生物 以生产食用酶及生物制剂 提高酶的产量和活力 产品主要有转基因酵母 食品发酵用酶等 根据功能分类 增产与抗逆型高营养型控熟型保健型新品种型 转基因食品的主要优势 改进水果和蔬菜的货架期和感官质量提高食品营养价值提高蛋白质质量增加碳水化合物含量提高动物性食品的数量和质量提高作物产量研制可食疫苗及药物保护环境治疗人类疾病生产工业原料 大规模应用转基因生物的历史中 迄今还未出现因转基因生物引起的危害事件 目前还没有充分的科学依据足以证明转基因食品安全性毫无问题 人们对目前转基因食品的担忧基本上可以归为以下三类 转基因食品里加入的新基因在无意中对消费者造成健康威胁 转基因作物中的新基因给食物链其他环节造成无意的不良后果 人为强化转基因作物的生存竞争性 对自然界生物多样性的影响 二 生物技术食品安全性评价的基本内容 2 1生物技术食品安全性问题的由来2 2转基因食品的安全性2 3转基因食品的安全评估 2 1生物技术食品安全性问题的由来 1973年美国的Gordon会议 建立成为专门的委员会来管理重组DNA的研究 并制定指导性法规 1975年美国的Asilomar会议 首次正式提出转基因生物安全性问题 1990年第一届联合国粮农组织 FAO 世界卫生组织 WHO 专家咨询会议 在安全性评价方面迈出了第一步1993年经合组织召开转基因食品安全会议 提出了 现代生物技术食品安全性评价 概念与原则 的报告 报告中的 实质等同性原则 得到了世界各国的认同 2000年1月28日通过 生物安全议定书 2 2转基因食品的安全性 转基因食品给人类带来了巨大的社会和经济效益 然而转基因技术与任何一项新技术一样 在实际应用中有利有弊 其中以转基因食品的安全性问题尤为突出 目前 人们所关注的转基因技术和转基因食品安全问题主要涉及两个方面 一 转基因生物的安全性 二 转基因食品对人类健康的安全性 转基因生物的安全性 安全性 一般指某一事件在一定的条件下所造成的危害程度和公众对风险的接受程度 正确评价转基因生物及其产品的安全性 首先应权衡利弊 研究它们对人类和环境的利与害 如果有害 则应清楚发生危害的可能性有多大 危害的程度是否在可接受水平之内 转基因食品的安全性 转基因食品与相应的传统食品相比 至少存在两个不同点 其一 转基因食品中含有导入的外源基因 其二 由于转基因技术是一种新的生物工程技术 转基因食品自身或其因转基因技术的不完善 确实可能对人类健康造成威胁 潜在毒性潜在过敏性抗生素抗性食品营养成分的改变其他潜在危害 一 潜在毒性 转基因食品中导入的外源基因本身或外源基因所表达的蛋白若具有毒性 则可引起人体急性或慢性中毒 导入的外源基因可能导致原有基因中的其他基因突变或促成一些有害基因的表达 可能会近期人体致癌 致畸等反应 一些植物的天然毒素基因 如豆类中的蛋白抑制剂 木薯中的氰苷 香蕉中的胺类物质会通过转基因表达而使其毒素水平增加 从而对消费者造成危害 现在 很多人认为转入Bt基因的作物也有毒性 但已有实验证明 Bt毒蛋白对人畜是安全的 并且一种转Bt基因马铃薯与其对应的非转基因品种间具有实质等同性 二 潜在过敏性 转基因技术会不可逆的增加天然植物毒素 在转基因操作中可能将供体过敏原的特性转移到受体动植物体内 另外 许多转基因植物以微生物未基因供体 这些供体是否具有过敏性尚不清楚 而且转基因食品中含有的一些过敏原 如花生 小麦 鸡蛋 牛奶 豆类等所含的蛋白质 均会激发一些易感消费者出现过敏反应 三 抗生素抗性 转基因技术中常用抗生素抗性基因作为标记基因 致使抗生素抗药性引入到常见的作物中 可能会对环境和食用了这种作物产品的动物和人产生意想不到的作用 四 食品营养成分的改变 外源基因可能以难以预料的方式改变食物的营养价值和不同营养素的含量 因此可能引起抗营养因子的改变 这将会导致转基因食品与传统食品的相应部分有所区别 使营养结构失衡 造成体内营养素平衡紊乱 五 其他潜在危害 转基因食品的外源基因通过食物链其他环节可能会造成不良后果 此外 由于微生物之间可能通过传导 转化 接合进行基因转移 转基因作物及转基因食品中的 有害 基因是否会逃逸到人或动物体内 环境中 增加抗药性 仍有待深入研究 安全性评价的目的 提供科学决策的依据 保障人类健康和环境安全 回答公众疑问 促进国际贸易 维护国家权益 促进生物技术可持续发展 2 3转基因食品的安全评估 安全分析的内容 基因供体 来源 分类 学名 与其他物种的关系 作为食品食用的历史 有无有毒史 过敏性 传染性 微生物 是否存在抗营养因子和生理活性物质 该供体的关键营养成分等 基因修饰及插入DNA 介导物或基因构成 DNA成分描述 包括来源 转移方法 助催化剂活性 受体 与供体相比的表型特征 引入基因表现水平和稳定性 新基因拷贝量 引入基因移动的可能性 引入基因的功能 插入片段的特征 转基因食品安全性评价原则 实质等同原则FAO WHO专家联合评议会原则IFBC的原则UNEP技术准则国际生命科学会的等同与相似原则国际食品法典委员会评估标准 实质等同性 1993年经济合作与发展组织 OECD 发表了 现代生物技术生产的食品安全性评价 概念与原则 SafetyEvaluationofFoodsDerivedbyModernBiotechnology ConceptsandPrinciples 的报告 提出 实质等同 是评价食品安全最有效的途径 概念 如果某种新食品或食品成分与已经存在的某一食品或成分在实质上相同 那么在安全性方面 前者可以与后者等同处理 即新食品与传统食品同样安全 根据实质等同性概念可将基因工程食品归为以下三类 与现有食品及食品成分具有完全实质等同性 与现有食品及成分具有实质等同性 但存在某些特定差异 与现有食品及成分无实质等同性的食品 等同性原则在转基因食品安全性评价中的应用 转基因作物非转基因作物对分子特性 基因型 表型和成分进行分析比较转基因与非转基因作物之间的异同 等同性分析 插入的基因表达的基因代谢产物全食品表达的基因降解分析毒性分析毒性分析毒性分析致敏性分析 2 3转基因食品安全性评价的几个主要问题 农业转基因生物及其产品的食用安全性问题概括起来主要有以下几点 过敏原毒性物质抗生素抗性标记基因重组微生物的基因转移和致病性分析转基因动物食品功能性食品及食品添加剂 2 3 1过敏原 食物过敏是免疫系统对外来物质 过敏原 的过分反应 是免疫系统与周围环境不协调的结果 通常 食物过敏原具有如下共同的特点 过敏原为具有酸性等电点的蛋白质或糖蛋白 相对分子量在10000 80000 通常能耐受食品加工 加热和烹调操作 可以抵抗肠道消化酶的作用 一般在下列情况下转基因食品可能产生过敏性 所转基因编码已知的过敏蛋白 如表达巴西坚果2S清蛋白的大豆有过敏性 这是迄今已知转基因植物未被批准商业化的唯一例子 基因含过敏蛋白 转入蛋白与已知过敏原的氨基酸序列在免疫学上有明显的同源性 转入蛋白属某类蛋白的成员 而这类蛋白家族的某些成员是过敏原 2 3 2毒性物质 许多食品生物本身就能产生大量的毒性物质和抗营养因子 如蛋白酶抑制剂 溶血剂等以抵抗病原菌和害虫的入侵 评价的原则应该是 转基因食品不应含比其他同种可食物更高的毒素含量 目前可考虑使用的毒性物质的检测方法包括mRNA分析 基因毒性和细胞毒性分析 可采用动物饲喂试验或其他毒性测试 2 3 3抗生素抗性标记基因 对转基因食品来说 抗生素标记基因是否会在肠道水平转移到微生物 从而影响抗生素的治疗效果 是考虑其安全性的一个极为重要的方面 在评价其安全性时应考虑下列因素 1表达产物 大多数是酶 的功效和特异性2表达蛋白的消化能力3表达蛋白的表达量4胃肠道任何必需协作因子的可利用性5人类或动物的抗生素试验 2 3 4重组微生物的基因转移和致病性分析 如果转入基因能够加强受体微生物的生 则必须对该基因进行安全性评价 此外还应考虑重组微生物的致病性 用作食品或食品加工过程中所用的微生物必须是已知的或经过严格动物试验 证明其实无致病性的 同时还应该考虑这些重组微生物的生物学特性 如在肠道中得存活 生长和定殖 通过转化 传导或接合等交换质粒的能力 2 3 5转基因动物食品 哺乳动物本身的生长 发育和繁殖是安性评价的重要内容 因为引入的遗传物质产生的不良后果一般都会反映在生长发育和繁殖上 一般来说 来自健康动物和禽类新品种的食品同它们的原品种一样安全 但是 对转基因动物在饲养过程中所采用的药物 饲料添加剂等地安全应作认真评价 2 3 6功能性食品及食品添加剂 用转基因生物来生产功能性食品或食品添加剂具有广阔的应用前景 有些食品除某些差异外 与现有食品具有实质等同性 一些与传统食品完全等同 而一些则与传统食品完全不同 三 转基因食品的检测技术 转基因食品检测工作中所涉及的检测目标包括三种类型 DNA RNA和蛋白质 对于蛋白质的检测主要用血清学方法 对于DNA和RNA的检测主要采用PCR及核酸杂交的方法 血清学检测方法 基本原理是利用抗原抗体的特异反应来实现的 血清学反应具有高度的专一性 在检测中 是利用制备的抗体检测相应的抗原 在实际工作中应用最多的有酶联免疫法 ELISA 此法则通过酶反应将抗原抗体反应信号放大 从而提高了检测灵敏度 而且还能通过产生有颜色的底物用仪器或肉眼识别 另一种叫做试纸条法 此法主要将特异的抗体交联到试纸条上和有颜色的物质上 当纸上抗体和特异抗原结合后 再和带有颜色的特异抗体进行反应时 就有颜色反应 并且固在试纸条上 如果没有抗原 则没有颜色 四 生物技术食品安全管理及相关法规 4 1生物技术食品安全管理的内容4 2国外生物技术食品安全管理及相关法规 4 1生物技术食品安全管理的内容 生物技术安全管理的法规体系建设主要包括 建立健全生物安全管理体制的法规体系 明确规定将生物技术的实验研究 中间试验 环境释放 商品化生产 销售 使用等方面的管理体制纳入法制轨道 建立健全生物技术的安全性评价 检测 监测的技术体系 制定能够准确评价的科学技术手段 建立 完善和促进生物技术健康发展的政策体系和管理机制 保证在确保国家安全的同时 大力发展生物技术 进一步发挥生物技术创新在促进经济发展 改善人类生活水平和保护生态环境等方面的积极作用 建立生物技术产品进出口管理机制 管理国内外基因工程产品的越境转移 有效地防止国外生物技术产品越境转移给国内人体健康和生态环境带来的危害 提高生物技术产品的国家管理能力 建立生物安全管理机制和机构设置 加强生物安全的监测设施建设 构建生物安全管理信息系统 增强生物安全的监督实力 培训生物安全科学技术的人力资源 4 2国外生物技术食品安全管理及相关法规 美国转基因食品的管理 由美国农业部 USDA 环境保护局 EPA 食品与药品管理局 FDA 等几个部门协调管理 各部门的管理范围由GMO产品最终用途而定 表1部门的管辖范围及相应的法规 表2举例说明GMO及其产品的管理部门 FDA是管理绝大多数食品的法定权力机构 USDA负责肉 禽 蛋类产品对消费者的安全与健康影响的管理 EPA管理食品植物杀虫剂的使用和安全 一个产品可能涉及多个部门的管理 1992年 食品与药品管理局发布了对利用遗传修饰食品的安全和管理政策 解释了利用生物技术获得的植物新品种所生产的食品是如何依法管理的 1998年 食品与药品管理局所属的食品安全与应用营养中心发布了转基因植物应用抗生素标记基因的工业指南 指出对抗生素抗性基因的安全评估首先是其编码酶或蛋白质的安全性 即是否有潜在毒性或致敏性 以及因存在于食品中是否影响到相应抗生素的使用疗效 4 2 2国内生物技术食品安全管理及相关法规 1990年颁布的 新资源食品卫生管理办法 中将转基因食品也归入新资源食品的管理范畴 我国对基因工程管理的部分内容也适用于对生物技术食品的管理 1993年颁布的 基因工程安全管理办法 1996年农业部颁布的 农业生物基因工程安全管理实施办法 我国从2002年3月20日起实施 农业转基因生物标识管理办法 凡是列入标识管理目录并销售的农业转基因生物制品应当标识 第一批实施标识管理的农业转基因生物包括 大豆 玉米 油菜 棉花等作物 思考题 1 你对转基因食品安全性是如何认识的 你认为转基因食品安全吗 2 为什么要对生物技术食品进行安全性评价