转基因食品安全性评价
徐茂军
(杭州商学院食品科学与工程系 ,杭州 ,310035)
摘 要 转基因食品与普通食品的重要差异在于前者含有采用 DNA 重组技术导入的外源
基因。近年来随着大量的转基因食品被批准商业化使用 ,转基因食品的安全性问题也越来越
受到关注。本文对影响转基因食品安全性的重要因素 ———外源基因及其编码蛋白的食品安
全性进行了简要的分析讨论。
关键词 转基因食品 安全性 外源基因
作者 :硕士 ,副教授
收稿时间 :2001 - 02 - 18 ,改回时间 :2001 - 05 - 31
DNA 重组技术的发现 ,使人们可以有目
的地将来源于不同生物体的外源基因导入并
整合到宿主生物的染色体中 ,因而可以对生
物体的各种性状进行定向的改良[1 ,2 ] 。通过
导入外源基因对生物体的某一或某些性状进
行改良的技术被称为基因修饰技术 ,通过基
因修饰技术获得的含外源基因的生物体即为
转基因生物 ,包括转基因植物、转基因微生物
和转基因动物。通常将来源于上述的转基因
生物及其衍生产品的食品称为转基因食品。
目前被批准商业化生产的转基因食品中
90 %以上为转基因植物及其衍生产品 ,因此 ,
现阶段所说的转基因食品实际上主要是指转
基因植物性食品。转基因植物性食品与传统
食品的主要差异在于前者含有来源于其他生
物体的外源基因 ,由于目前的科学技术水平
还不可能准确地预测一个外源基因在新的生
物体中会产生什么样的作用[3 ] ,因而含有外
源基因的转基因食品的安全性问题受到社会
的普遍关注。
1 转基因植物性食品中的外源基因
转基因植物性食品中的外源基因主要包
括两大类 ,即目的基因和标记基因。目的基
因是人们期望宿主生物获得的某一或某些性
状的遗传信息载体。转基因研究的目标不
同 ,所使用的目的基因亦不相同。表 1 是近
年来部分被批准商业化应用的转基因植物。
由表 1 可见 ,除草剂抗性基因、病虫害抗性基
因及品质改良基因等是研究使用得较多的目
的基因[4 ] 。
表 1 近年来被批准商业化的部分
转基因植物性食品
名 称 转基因性状 研制者
批准
时间 (年)
番 茄 延迟成熟 Calgene Inc. 1994
笋 瓜 抗病毒 Asgrow Seed Co. 1995
番 茄 延迟成熟 DNA Plant Tech. 1995
大 豆 抗除草剂 Agr Evo 1996
玉 米 抗除草剂 Pant Genetic Systems 1996
玉 米 抗虫 Ciba Seeds/ Mycogen 1995
马铃薯 Bt 抗甲虫 Monsanto 1997
油 菜 抗除草剂 Pioneer Hi2Bred 1996
玉 米 抗虫 Monsanto 1995
大 豆 改变淀粉组成 AVEBE 1997
标记基因是帮助对转基因生物工程体进
行筛选和鉴定的一类外源基因 ,包括选择标
记基因和报告基因。在选择压下 ,不含标记
基因及其产物的非转化细胞和组织死亡 ,转
化细胞由于有抗性 ,因而可以继续存活。常
用的选择标记基因有抗生素抗性基因和除草
剂抗性基因。常用的报告基因有荧光素酶
(luc) 、氯霉素乙酰转移酶 (cat) 以及绿色荧光
蛋白 (gfp)基因等[5 ] 。有时 ,标记基因本身就
是目的基因 ,如除草剂抗性基因。
26 食品与发酵工业 Food and Fermentation Industries Vol. 27 No16
2 转基因食品中外源基因的食用安全
性
211 外源基因有无直接毒性
任何基因都由 4 种碱基组成 ,人类食用
的食品中大都含有 DNA。长期食用的历史
证明 ,食品中的 DNA 及其降解产物对人体
无毒害作用。目前转基因食品中所使用的外
源基因 ,不管其来源如何 ,其组成与普通
DNA 并无差异。此外 ,转基因食品中的外源
基因的含量很小 ,例如联合国粮食和农业组
织 ( FDA) 1994 年批准的首例转基因食品
———转基因延熟番茄 FLAVR SAVRTM中 ,
外源基因的拷贝数在每一个细胞中不超过
10 个。因此通过食用转基因番茄而被摄入
人体内的外源基因的数量不超过 313 ×10 - 4
～10 ×10 - 4 ng/ d。而在正常情况下 ,每天通
过食物进入人体消化道的 DNA 数量在小肠
中为 200～500mg ,在结肠中为 20～50mg。
可见通过食用转基因食品而摄入体内的外源
基因的数量与消化道中持续存在的来源于其
他食品中的 DNA 数量相比是微不足道
的[6 ] 。
由于转基因食品中外源基因的化学组成
无异常 ,而在食品中的含量甚微 ,因此 ,转基
因食品中的外源基因本身不会对人体产生直
接毒害作用[7 ] 。
212 外源基因的水平转移问题
转基因植物中的外原基因被摄入人体
后 ,能否水平转移至肠道微生物或上皮细胞 ,
从而对人体产生不利的影响 ? 目前的结论是
这种可能性非常小 ,除非在特例中需加以考
虑[8 ] 。理由是 : (1) DNA 从植物细胞中释放
出来 ,很快被降解成小片段 ,因此转基因食品
中的外源基因 DNA 在进入肠道微生物存在
的小肠、盲肠及结肠前已被降解。(2)即使有
完整的 DNA 存在 ,DNA 转移整合进受体细
胞并进行表达也是一个非常复杂的过程 ,包
括①DNA 必须与受体细胞结合 ,穿过细胞膜
进入细胞 ,且不被受体细胞内的核酸酶及修
饰系统降解 ; ②受体细胞必须呈感受状态 ; ③
受体细胞的基因组必须至少有一段 20 bp 的
DNA 序列与外源基因完全同源 ; ④只有在合
适的调控系统作用下 ,整合到受体细胞中的
外源基因才能表达 ; ⑤许多对人体健康可能
产生不利影响的外源基因的表达 ,只有在特
定的选择压下才有优势 ; ⑥目前尚未发现有
消化系统中的植物 DNA 转移至肠道微生物
的现象 ,而上皮细胞又因半衰期很短而被不
断取代 ,不可能保存下来。因此被摄入体内
的转基因食品中的外源基因发生水平转移并
进行表达的可能性极小。
3 转基因食品中外源基因编码蛋白的
食用安全性
311 外源基因编码蛋白的直接毒性
影响食品中某种蛋白质食用安全性的因
素包括该蛋白质的化学组成、含量、每天摄入
量及其在消化道中的稳定性等。可以从 2 个
方面对转基因食品中外源基因编码蛋白的食
用安全性进行评判。一是根据外源基因编码
蛋白的化学组成判断其毒性。常用的方法是
将外源基因编码蛋白与已知的毒性蛋白进行
同源性比较 ,如通过 GenBank、EMBL 、PIR
及 SwissPort 等数据库查找外源基因编码蛋
白与毒性蛋白的氨基酸序列同源性。二是采
用动物试验或模拟试验的方法评判外源基因
编码蛋白的毒性。
目前被批准商业化生产的转基因食品中
的外源基因都已通过相关的试验。如转基因
食品延熟番茄 FLAVR SAVRTM中的外源基
因编码蛋白经与有关的毒性蛋白进行同源性
比较 ,未发现与已知的毒性蛋白具有同源性。
用 FLAVR SAVRTM中外源基因编码蛋白进
行小白鼠急性毒性试验的结果表明 ,该蛋白
质的饲喂量达 500 mg/ kg 体重时 ,未产生不
利 影 响[9 ] 。由 于 转 基 因 番 茄 FLAVR
SAVRTM中的外源基因含量很低 ,因而其编
码的蛋白质数量也很小 ,只占番茄果实中总
蛋白质含量的 0108 %[9 ] ,因此人体每天摄入
36第 27 卷 第 6 期 徐茂军 :转基因食品安全性评价
的外源基因编码蛋白的数量不超过 25～74
ng/ kg·d[6 ] 。因此 ,从外源基因编码蛋白的
毒性方面看 , 食用转基因番茄 FLAVR
SAVRTM不会产生安全性问题。此外 ,体外
模拟试验证明 ,FLAVR SAVRTM中外源基因
编码蛋白的稳定性较差。Western 杂交试验
结果表明 ,在模拟胃的条件下 (p H 112 的胃
蛋白酶溶液 ,37 ℃) ,该蛋白在 10 s 内即被降
解[10 ] 。而且目前亦无证据说明该蛋白降解
产生的多肽比其他蛋白降解后的多肽毒性
大。
由于各国政府对转基因食品的审批程序
中 ,对外源基因编码蛋白的毒性评价都有严
格的标准[11 ] ,因此通过严格审查后被批准商
业化生产的转基因食品中的外源基因编码蛋
白对人体均无直接毒性。
312 外源基因编码蛋白的过敏性
过敏蛋白具有对 T2细胞和 B2细胞的识
别区 ,可以产生专一性的免疫球蛋白 E( IgE)
抗体。因此过敏原含有两类抗原决定簇 ,即
T2细胞抗原决定簇和 B2细胞抗原决定簇。
转基因食品中外源基因编码蛋白是否会
产生过敏性 ,可通过以下几个方面进行判
断[13 ] :
(1)外源基因是否编码已知的过敏蛋白。
(2)外源基因编码蛋白与已知的过敏蛋
白的氨基酸序列在免疫学上是否具有明显的
同源性。这可以从 GenBank、EMBL 、PIR 及
SwissProt 等数据库中查找序列同源性。判
断同源性的标准是至少要有 8 个连续的氨基
酸残基相同。
(3)外源基因编码蛋白属某类蛋白成员 ,
而此类蛋白家庭的有些成员是过敏蛋白。如
Profilins 类为一类小分子质量蛋白 ,分子质
量为 112～115 ku ,普遍存在于动植物中 ,目
前已知某些花粉及果蔬中的 Profilins 为交叉
反应过敏原 ,因此 Profilins 蛋白成为人体过
敏蛋白的可能性较大。
在已被批准商业化生产的转基因食品
中 ,外源基因编码蛋白的过敏性均已经过相
关的审查。如转基因番茄 FLAVR SAVRTM
中 ,外源基因卡那霉素抗性基因编码蛋白经
与已知的过敏原比较 ,未发现明显的同源性。
此外卡那霉素抗性基因编码蛋白在肠道中很
快被降解 ,人体直接吸收该蛋白的可能性极
小[10 ] 。而且正常肠道中存在的卡那霉素抗
性细菌可以产生卡那霉素抗性基因编码蛋
白 ,因此对人体来说 ,该蛋白并不是一种新蛋
白。基于上述理由 ,认为卡那霉素抗性基因
编码蛋白不是人体过敏原[12 ] 。
313 外源基因编码蛋白的功能与抗药性
抗生素抗性基因是目前转基因植物性食
品中常用的标记基因[5 ] 。由于此类基因的
编码蛋白具有抗生素抗性 ,如转基因番茄
FLAVR SAVRTM中所使用的卡那霉素抗性
基因的编码蛋白 ,可以催化卡那霉素及其他
氨基糖苷类抗生素的氨基己糖上的 3’2羟基
进行磷酸化 ,从而改变卡那霉素类抗生素的
分子结构 ,使抗生素失效。因此 ,食用含抗生
素抗性基因的转基因食品是否会产生抗药性
是转基因食品安全性评价的一个方面。
以目前转基因植物性食品中广泛使用的
卡那霉素抗性基因为例 ,对其编码蛋白的抗
药性可作如下分析。首先 ,由于卡那霉素在
临床应用中的毒副作用大 ,因此在人体上已
被其他更安全有效的抗生素药物取代 ,目前
只在兽医上仍有应用。其次 ,由于卡那霉素
抗性基因编码蛋白在肠胃中很快就被降
解[10 ] ,因此 ,即使服用卡那霉素类抗生素亦
不会因食用含卡那霉素抗性基因的转基因食
品而产生抗药性。
4 转基因食品中外源基因的次生效应
及其安全性
外源基因的次生效应是指由于外源基因
的插入而对宿主体内某些基因的表达所产生
的影响。目前的科学技术水平还无法准确控
制外源基因在宿主染色体中的插入位点 ,由
于基因整合的随机性 ,外源基因可以插入宿
主基因组的非编码区、结构基因区或调控区 ,
46 食品与发酵工业 Food and Fermentation Industries Vol. 27 No16
引起插入突变。最常见的外源基因的次生效
应有 2 种情况 ,一是由于外源基因的插入引
起宿主体内某一基因的失活。一般来说 ,这
种情况比较常见 ,因为通常基因在转录活跃
区的整合机率大于静止区。另一种情况是由
于外源基因的插入 ,引起宿主体内某一基因
的激活。当外源基因的插入位点使阻抑基因
失活 ,则可以使原来沉默的基因激活。由于
目前的科学技术水平还难以准确预测一个外
源基因在新的遗传背景下会发生什么样的相
互作用 ,因此对外源基因的次生效应还无法
进行控制和预测。
关于外源基因的次生效应可能对转基因
食品食用安全性方面产生的影响 ,一般采用
“实质等同性”原则进行评价分析[13 ] 。该原
则的基本出发点是假定与转基因食品相对应
的传统食品可以安全食用 ,通过对转基因食
品中的各种主要营养成分 ,主要的营养拮抗
物质、毒性物质及过敏性成分等物质的种类
与含量进行分析测定 ,并与对应的传统食品
进行比较 ,若二者之间无差异 ,则认为转基因
食品与传统食品在食用安全性方面具有实质
等同性 ,不存在安全性问题。
在转基因食品的安全性评价时 ,以对外
源基因的次生效应的安全性评价最为复杂。
由于外源基因的多效性十分复杂且难以预
见 ,因此对转基因食品中外源基因次生效生
的安全性评价必须采取“个案处理”(case2by2
case)的方法逐个进行分析。
5 结 语
转基因食品作为现代生物技术的一种高
科技产物 ,所产生的社会与经济效益十分显
著 ,将是人类解决因人口增加而产生的食物
短缺问题和从根本上解决食品营养品质问题
的有力手段。但是由于转基因食品与广大消
费者的健康息息相关 ,因此对转基因食品的
商业化研究开发必须采取十分谨慎稳妥的态
度 ,特别是对转基因食品的安全性评价方面 ,
必须严格把关。通过制定操作性较强的安全
性评价细则 ,既可以保证消费者利益 ,又可以
促进转基因食品的健康发展。
转基因食品作为一种新生事物和一种特
殊的商品 ,受到社会的广泛关注是可以理解
的。为了使消费者对转基因食品有更多的了
解 ,必须加强有关的宣传引导工作。
参 考 文 献
1 朱文深 1 食品工业 (台湾) ,2000 (2) :1～19
2 Burke J E , Tomas S M1Nat1Biotechnol1 ,
1997 (15) :695～696
3 Bills D D , Kung S D1Biotechnology and Food
Safety1Boston : Butterworth2Heinemann , 19901162 ～
208
4 USDA1Biotechnology Newsletter ,1997 ,10
5 Nordic Council of Ministers1Health Effects of
Marker Genes in Genetically Engineered Food
Plants1Copenhagen : Tema Nord ,19961530～537
6 Redenbaugh K1Safety Assessment of Geneti2
cally Engineered Fruits and Vegetables : A Case Study
of FLAVR SAVRTM Tomato1Florida : CRC Press ,
19921263～271
7 WHO1Strategies for Assessing the Safety of
Foods Produced by Biotechnology1Report of A Joint
FAO/ WHO Consulation1Geneva : World Health Orga2
nization ,199115～71
8 FDA1Federal Register ,1994 (59) :26 700～26
711
9 Fuchs R L1Safety Assessment of the
Neomycin Phosphotransferase Ⅱ ( NPT Ⅱ) Pro2
tein1Bio/ Technol1 ,1993 (11) :1543～1547
10 Fuchs F L1 Bio/ Technol1 ,1993 (11) : 1537
～1542
11 Health Protection Branch1Guideline for the
Safety Assessment of Novel Foods : Genetically Modi2
fied Organisms1Ottawa : Health Canada ,1993121～40
12 WHO1Health Aspects of Marker Genes in
Genetically Modified Plants1 Report of A WHO Work2
shop1Geneva ,1993 ,61
13 WHO1Application of the Principles of Sub2
stantial Equivalence to the Safety Eveluation of Food
Components from Plants Derived by Modern Biotech2
nology1Report of a WHO Workshop1Geneva ,1995 ,11
56第 27 卷 第 6 期 徐茂军 :转基因食品安全性评价
Safety Evaluation of Transgenic Plant Foods
Xu Maojun
(Department of Food Science and Engineering ,Hangzhou Institute of Commerce ,Hangzhou , 310035)
ABSTRACT The main difference between the transgenic food and the ordinary one is that the
former contains foreign genes1A great amount of t ransgenic food plants have been released for
commercial use in recent years which leads to public concern1The safety of the foreigh genes in
transgenic food plants has been briefly discussed in this paper1
Key words t ransgenic food ,safety ,foreign gene
行业动态
2001 年第 1 季度部分发酵产品产量
地区名称
发酵酒精
产量
万 t
同比增长
%
白 酒
产量
万 t
同比增长
%
啤 酒
产量
万 t
同比增长
%
葡 萄 酒
产量
万 t
同比增长
%
总 计 59. 68 - 3. 96 114. 88 - 6. 2 389. 53 19. 64 6. 64 - 0. 97
北 京 0. 15 - 15. 53 1. 52 - 15. 65 28. 81 43. 51 0. 38 - 2. 07
天 津 3. 28 9. 12 1. 43 - 1. 76 1. 58 88. 96 0. 8 - 0. 07
河 北 1. 41 0. 42 5. 44 - 23. 29 21. 08 16. 74 1. 14 6. 84
山 西 0. 14 1. 81 - 17. 54 2. 43 49. 81 0. 01 - 23. 53
内蒙古 0. 34 121. 1 1. 88 - 25. 41 7. 93 1. 95 0. 04 438. 46
辽 宁 0. 31 24. 26 4. 63 3. 58 27. 46 - 0. 97 0. 01 147. 62
吉 林 3. 8 39. 6 1. 58 9. 14 17. 65 4. 46 0. 4 6. 96
黑龙江 7. 8 23. 14 2. 19 - 23. 74 26. 75 6. 13
上 海 0. 16 7. 4 6. 55 42. 32 412. 5
江 苏 3. 77 5. 66 7. 43 - 11. 7 11. 77 38. 84 0. 01 - 56. 65
浙 江 0. 23 - 19. 2 0. 46 - 12. 71 22. 35 27. 94 - 76. 92
安 徽 2. 75 - 5. 12 12. 98 - 9. 22 19. 93 28. 16
福 建 0. 36 - 20. 23 21. 85 35. 65
江 西 - 97. 13 2. 6 - 11. 96 5. 02 60. 48
山 东 7. 73 - 2. 26 21. 44 - 9. 17 48. 08 10. 7 3. 03 - 11. 35
河 南 4. 17 6. 65 7. 8 - 11. 81 19. 02 17. 67 0. 22 29. 97
湖 北 0. 08 4. 05 - 9. 25 15. 44 31. 22
湖 南 0. 28 144. 78 0. 78 - 26. 8 4. 4 34. 41
广 东 1. 35 - 61. 24 4. 6 - 7. 35 29. 84 9. 24
广 西 7. 33 - 36. 29 5. 27 - 1. 52 7. 19 17. 89 0. 12 - 6. 23
海 南 0. 6 439. 96 0. 08 64. 22 0. 96 - 0. 1
重 庆 0. 84 18. 22 5. 68 30. 65
四 川 3. 62 6. 72 19. 31 15. 5 12. 22 43. 69 0. 01 - 8. 07
贵 州 0. 12 67. 73 2. 43 6. 76 1. 94 31. 34
云 南 8. 69 - 4. 43 0. 27 41. 11 4. 72 27. 59 0. 26 109. 69
西 藏 0. 53 15. 02
陕 西 0. 58 8. 96 0. 79 4. 94 11. 35 52. 9 - 25
甘 肃 0. 2 - 47. 78 0. 72 - 7. 74 3. 24 - 10. 35 0. 05 - 9. 35
青 海 0. 38 16. 98 0. 08 - 33. 71
宁 夏 0. 04 0. 39 0. 85 0. 55 - 21. 56 0. 11 163. 46
新 疆 0. 91 12. 14 1. 27 - 5. 95 3. 14 15. 65 0. 03 - 49. 84
66 食品与发酵工业 Food and Fermentation Industries Vol. 27 No16
