转基因大豆食用安全性探究及检测

摘要

由于基因工程技术的迅速发展，于是食品工业中产生了转基因食品，但是转基因食品的食用安全性一直受到人们的质疑。本文对转基因大豆进行了概述，并介绍了转基因大豆在食用中可能产生的安全性问题以及一些与转基因大豆安全性相关的实验探究，然后总结了转基因大豆的一些检测技术。最后对转基因大豆食用安全性的评价方法作了展望。

关键词：转基因大豆安全性基因

Abstract

As the rapidly development of genetic engineering technology technology，it is applied to the food industry to produce a genetically modified food but the genetically modified food safety has been questioned．This paper describes the safety problems in the consumption of transgenic soybean and some security exploration experiments about transgenic soybeans，and summarizes the safety evaluation of these issues and testing methods．

Keywords:transgenic soybean; security; gene

目录

1 转基因大豆概述 (1)

2 转基因大豆的安全性 (1)

2.1 外源基因毒性 (1)

2.2 抗药性 (1)

2.3 过敏性 (2)

2.4 产生有毒物质 (2)

2.5 转基因大豆营养组成及生物利用率的变化 (2)

2.6 抗营养因子的变化 (2)

3 转基因大豆食用安全性的实验探究 (2)

3.1 转基因与非转基因大豆营养及次生物质的比较 (2)

3.2 转基因大豆对雄性鼠生殖系统的安全性评估 (2)

3.3 转基因大豆膳食纤维食用安全性研究 (3)

3.4 摄食转基因大豆罗非鱼各组织中转基因成份的检测研究 (3)

4 转基因大豆检测技术 (3)

4.1 蛋白质检测 (4)

4.2 核酸检测 (4)

5 展望 (5)

参考文献 (6)

转基因大豆食用安全性探究及检测技术

转基因技术是指将外源基因通过生物、物理或化学手段导人其他生物基因组，以获得外源基因稳定遗传和表达的遗传改良体的技术。利用分子生物学技术，将某些生物的基因转移到其他物种中去，改造生物的遗传物质使其性状、营养品质、消费品质向人们所需要的目标转变。转基因食品，也称基因改良食品（Genetically Modified Foods），是利用转基因技术获得物种，再由这些转基因物种生产或处理获得的食品及添加剂。由于转基因食品具有改善粮油食品的产量、品质和加工功能的特性，以及延长果蔬产品的贮藏期，提高农作物抗病虫害能力，提高了产品品质和产量，世界各国都对遗传工程生物体的研究开发非常重视，其中，转基因大豆的研究突出。

1 转基因大豆概述

现在，国际市场上转基因大豆主要有两种：分别是抗除草剂转基因大豆，主要是抗草甘膦、草甘二膦和抗虫转基因大豆。目前应用面积较大的是抗草甘膦除草剂的转基因大豆，由于草甘膦具有高效、安全、无残留、杀草谱广的突出优点，使种植者大大地降低了除草成本，而获得丰厚的经济效益。

目前的转基因大豆产品主要有豆油、豆腐干、豆皮、豆浆、豆奶、腐竹、酱油和豆豉等。据统计，我国80％-90％的大豆油是用转基因大豆加工而成。尽管目前所做的各种安全性测试都能证明转基因大豆及其制品是安全的，但是，潘良文等认为，我国进口转基因大豆及制品可能会在30年甚至更长时间以后对人类的身体健康等方面产生影响。因此，分析转基因大豆产品中各种营养素的含量、天然毒素及抗营养素等情况，并与相同的加工过程的亲本进行比较，对评价转基因大豆食品的安全性、指导居民的膳食有非常实际的意义。

2 转基因大豆的安全性

作为粮油原料的转基因大豆的安全性问题备受争议，众说纷纭。随着转基因大豆及其产品大规模进入食品市场，其对人体健康的影响越来越引起人们的关注。目前人们对转基因大豆食用安全性的担忧主要体现在以下几方面。

2.1 外源基因毒性

大豆中研究较多的目的基因有抗除草剂基因、抗病虫害基因及营养改善基因等。转基因食品中的外源基因的含量很小，因此转基因大豆中的外源基因本身不会对机体产生直接毒害作用，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。

2.2 抗药性

抗生素抗性基因本身并无安全性问题，但是如果通过水平转移到人体肠道或上皮细胞的微生物，并致其获得抗药性，这就能影响口服抗生素的药效，对健康造成危害。

2.3 过敏性

在获得转基因水稻的时候引入的新基因蛋白，可能会引起人体的过敏反应，这种反应可能是致命的。除了可能引入与已知过敏原同源的过敏原以外，在转基因操作中还可能引入无食用历史的过敏原。如果将编码这些蛋白的基因导入食品中，可能使人体对转基因食品产生过敏反应。目前，通过聚合酶链式反应(PCR)或酶联免疫(ELISA)测定未发现转基因食品引起变态反应。

2.4 产生有毒物质

由于外源基因导入位点的不同、与宿主其他基因相互作用、体细胞变异及表达环境等多种因素影响，有可能产生基因缺失、错码等突变，使所表达的蛋白产物的性状、数量及部位与期望值不符。目前虽然尚未发现转基因水稻由于增加了有毒物质或抗营养因子而对人体产生不利影响，但不能排除这种可能性。

2.5 转基因大豆营养组成及生物利用率的变化

目前转基因大豆已从单纯的抗除草剂向从分子水平有针对性的改良大豆的品质方向发展。通过对含有抗除草剂基因的大豆进行的分析测试表明，原始大豆和转基因大豆中的蛋白质、灰分、水分、脂肪、纤维、碳水化合物等的含量均无明显差异。两者脂肪酸和18种氨基酸含量分析也没有明显差异。即便如此，针对所转入的不同基因．需要对转基因大豆的营养成分进行更细致的比较研究。此外，转基因大豆中的各种营养素的利用率也不一定相同。由于转基因大豆中外源基因的来源、切入位点的不同以及有随机性，极有可能产生缺失、错码等基因突

变。从而使蛋白质产物的表达性状发生改变．进而降低某些营养成分的实际利用水平，使营养价值降低。

2.6 抗营养因子的变化

大豆中所含的抗营养因子包括胰蛋白酶抑制剂、大豆抗原、尿酶、植物凝集素、致过敏因子、皂甙、植酸、抗维生素因子、大豆低聚糖等。目前国内对转基因大豆中抗营养因子的变化做过系统研究的只有抗草甘膦转基，1000份样品检验结果显示，抗草甘膦转基因大豆的抗营养因子含量与受体生物无实质性的差异。但在大豆加工成各种制品过程中，要分别研究每种抗营养因子的变化却异常困难。对于其它种类转基因大豆的研究国内也少有报道。因此，系统的研究转基因大豆抗营养因子的变化将变得尤为迫切。

3 转基因大豆食用安全性的实验探究

3.1 转基因大豆膳食纤维食用安全性研究

宫智勇等[1]采用小鼠急性经口毒性试验、小鼠骨髓微核实验、小鼠精子畸形试验和Ames试验进行检测。结果表明：雌雄小鼠急性经口毒性试验LD50均大于10g/kg，属实际无毒物质，骨髓微核实验、精子畸形试验和Ames试验3项遗传毒性试验结果均为阴性。表明用传统的毒理学方法评价，转基因大豆膳食纤维是安全的食品。

3.2 摄食转基因大豆罗非鱼各组织中转基因成份的检测研究

陶冉等[2]利用转基因豆粕制作的饲料，喂养吉富罗非鱼，分别于投喂1h、4h 和8h以后取罗非鱼胃内容物、肠道内容物和粪便，并分别于4周、7周和继续饥饿2周后，取罗非鱼不同组织，提取DNA，检测转基因大豆中的外源基因在各种组织中酶分布，结果显示在胃内容物、肠内容物、粪便、心脏、肝脏、肠、胃、精巢、脑、鳃丝、脾脏、胆囊、肌肉等不同部位的DNA中都能检测到外源基因的存在，说明转基因大豆中的外源DNA并不能被罗非鱼的消化道完全降解，其DNA 片段可能通过消化吸收进入鱼体的各类组织。

3.3 转基因与非转基因大豆营养及次生物质的比较

金红等[3]通过实验对转基因和非转基因大豆中的主要营养指标及次生代谢物如粗脂肪、蛋白质、脂肪酸、总酚、酚酸和黄铜含量的进行差异测定，实验结

果均表明转基因大豆的品质明显高于非转基因大豆。由于转基因大豆导入的是抗除草剂草苷膦的基因，该基因的主要次生代谢过程与大豆中的总酚、酚酸以及黄酮的含量有着密切关系，同时这些物质的积累也与抗脂质过氧化和清除自由基作用相关。

3.4 转基因大豆对雄性鼠生殖系统的安全性评估

芦春斌等[4]以含转基因豆粕饲料喂食小鼠，观察对雄性小鼠生殖系统的影响。喂食小鼠120 d后，通过PCR方法检测外源基因在睾丸中的存在情况；对睾丸组织制作石蜡切片，观察睾丸组织的病理损伤情况；通过流式细胞术榆测塞丸组织中各生殖周期细胞比例；通过普星电泳检测小鼠精子DNA损伤情况。试验结果表明，用含抗除草剂基因的转基因大豆喂食小鼠，从小鼠断乳直到性发育成熟，未发现对雄鼠的生殖系统产生明显的毒理性影响，对雄鼠的生殖发育和生殖系统而言，饲喂转基因饲料是安全的，对个体的生殖发育未呈现出负面影响，作者正在对其子一代、子二代进行生殖毒理学检测，进一步评估转基因饲料对雌鼠、雄鼠生殖系统发育和功能的影响，为评价转基因食品的安全性提供依据。

从以上几个实验探究来分析，转基因食品在短期之内对生物体没有实质性的损伤，但是有研究表明，转基因大豆含有一种类似雌性激素的化学物质，人类食用后会对人体荷尔蒙有一定影响，导致生殖器官异常，免疫系统发生障碍；灰分、油脂、碳水化合物和脂肪酸含量都有很大的变化，蛋白质和苯丙氨酸明显下降，而维生素B，复合体胆碱的含量比普通非转基因大豆低29％，而蛋白酶抑制剂则高26.7％，植物凝血素也提高了约1倍，可能会造成人体生长缓慢和身高降低；转基因大豆中使用的抗生素标记基因如果进入人体，有可能转移到有害的致病菌中，使它们产生耐抗生素的能力，而降低抗生素的临床有效性，也可能使人体对很多抗生素产生抗性，转基因大豆作为食品与非霍奇淋巴瘤(一种癌症)的发病率提高有相关性。目前世界上还没有确凿证据证明转基因食品对人类有害，但是在2008 年意大利的科学家做了一个长期实验。他们用抗草甘膦转基因大豆喂养雌性小鼠长达24 个月，结果发现食用GM 大豆的雌性小鼠肝脏出现异常。这说明了可能有些影响还需要经过长时间才能表现和检测出来，转基因大豆食品安全是否安全，这是一个重要而复杂的问题，应谨慎对待。

4 转基因大豆检测技术

由于对转基因食品的安全性存在争议，同时受国际政治和经济因素的影响，许多国家出台了严格的管理法规，目前全球已有65个国家和地区对转基因产品实行强制性标识管理制度，少部分国家或地区实行自愿标识制度。为了满足强制标识的要求，各国政府在转基因检测领域投入大量的人力和物力，不断完善检测技术。目前，转基因大豆的检测方法主要以蛋白质检测和核酸检测为主。

4.1 蛋白质检测

4.1.1 ELISA法

ELISA是以免疫学反应为基础，将抗原、抗体的特异性反应与酶的高效催化反应有机结合起来的一种高灵敏度的检测技术。Rogan[6]等建立了检测转基因大豆中的CP4-EPSPS蛋白质的ELISA方法，国内白卫滨等[7]应用ELISA方法成功检测出美国、阿根廷，巴西转基因大豆含量分别为3.8％、2.8％和1.9％。ELISA 方法具有简便、快速、成本低等优点，但复杂基质对其准确性有干扰，而且不能检测深加工产品中的转基因成分。

4.1.2 试纸条法

特异的抗体交联到试纸条和有颜色的物质上，当纸上抗体和特异抗原结合后，再与带有颜色的特异抗体进行反应，形成三明治状的色带，如果没有抗原。则无颜色反应。丁耀魁等[8]采用快速检测试纸条测定大豆转基因含量，测定时间仅需10min，测定结果准确。其检出限可达0.1％。试纸条法操作简便，不需要特殊的仪器设备，适用于现场检验或初筛。该法的缺点是检测范围较小，转基因食品中的蛋白质抗原性加工后容易被破坏，影响检测结果的准确性。

4.1.3 SDS-PAGE法

SD-PAGE根据蛋白质亚基分子量的不同来分开蛋白质。大豆在引入外源基因后，会表达相应的蛋白质，可以通过比对蛋白质电泳图谱来区别转基因大豆与非转基因大豆。武泰存等[9]采用PCR和SD-PAGE两种方法对转基因大豆和非转基因大豆进行检测比较发现，SD-PAGE和PCR检测结果吻合，转基因大豆在蛋自质电泳中出现约40 kDa的蛋白带，而非转基因大豆则没有。金红等[10]研究发现，转基因大豆中大约45kDa蛋白带的表达量明显强于非转基因大豆中相对应的蛋白带。SDS-PAGE的优点是体系中外来影响因素少，检测结果较稳定，重复性好，缺点是操作较复杂、检测时间较长。

4.2 核酸检测

4.2.1 PCR法

PCR方法是适应性最广、灵敏度较高、技术较成熟的一种检测核酸的方法。钱翔宇等[11]采用改进的CTAB法提取大豆基因组DNA，用普通PCR方法检测到转基因大豆特异性片段CP4-EPSPS，当转基因大豆含量为0.2％时，仍然可以检出；张秀丰等[12]建立了以CaMV35S、NOS、NPT II、CP4-EPSPS外源基因和大豆内源基因(Lectin)为榆测目的片段的5重PCR检测方法。陈彦等[13]将降落PCR与热启动相结合，检测出0.01％转基因成分的大豆基因组外源基因CaMV35S和NOS。敖金霞等[14]建立了适用于转基因大豆、玉米和水稻深加工产品定性检测的5重巢式PCR检测方法，其检测灵敏度为0.005％。

相对于普通PCR，多重PCR一次反应能够检测多个目的基因片段，可以检测多个品系的转基因成分。降落PCR的程序设计虽然繁琐，但该方法明显提高了PCR扩增的特异性和效率；巢式PCR应用多条引物，通过二次PCR扩增，大大提高了检测灵敏度。

4.2.2环介导等温扩增技术

环介导等温扩增技术(LAMP)是由Notomi[15]等于2000年报道的一种新型核酸扩增技术，它针对目的基因的6个区域设计4条引物，利用一种链置换DNA聚合酶(Bst DNA polymerase)在等温(60～65℃)的条件下高效、特异、快速的扩增目的基因。有报道称通过设计2条环引物可加快反应速度，使反应时间缩短1∕3～1∕2，扩增结果可直接对扩增副产物焦磷酸镁沉淀通过肉眼进行判断。该方法由于操作简便，反应时间短，易于判断结果，是一种新的检测方法。田芳等[16]应用LAMP技术对大豆、豆粕及含有大豆成分的饲料样品进行检测，成功检测出CP4-EPSPS基因，灵敏度为PCR方法的100～l000倍。LAMP技术灵敏度高、特异性好、耗时短且对仪器要求不高，目前这项技术也广泛地运用到病原菌检测之中。缺点是引物设计较为复杂，对扩增产物处理不当容易造成污染，影响后续的检验结果。

4.2.3 荧光PCR技术

荧光PCR技术是一种可用于定性或定量的PCR方法，在转基因产品检测上已得到广泛应用，主要有非特异性染料结合和荧光标记探针2种方法。尽管荧光染

料技术成本低廉．但具有非特异性，实际检测中通常采用荧光探针技术。荧光PCR技术具有快速、灵敏、准确、污染少等优点，缺点是对仪器设备要求较高、检测费用昂贵。

4.2.4 基因芯片

基因芯片技术是近年来快速发展起来的分子生物学高新技术。在转基因检测中。将目前能用的报告基因、启动子、终止子的特异性片断制成检测芯片，与待测产品的DNA进行杂交，扫描信号后经计算机软件分析，判断待测样品是否为转基因产品。基因芯片技术具有高通量、灵敏度高、特异性强等优点，是国内外研究的热点，其缺点是制作基因芯片技术复杂。需要专门的仪器设备，在检测中无法广泛应用。

目前常用的转基因大豆检测主要以蛋白质和核酸检测为主。由于蛋白质在加工过程中易丧失抗原性，因此蛋白质检测方法对于转基因初产品较为适用。而基于PCR技术的定性、定量检测方法，检测范围更广，具有特异性好、灵敏度高等优点而被广泛使用；近年来发展的LAMP技术对仪器要求不高且结果可视，但是对引物设计的要求很高；基因芯片技术成本高、数据分析复杂。

近年来，蛋白质组学、生物分子互作及近红外光谱分析等新技术在转基因检测中逐渐兴起应用，其中质谱技术具有大规模、高通量、灵敏准确等优势，同位素标记技术解决了转基因蛋白准确定量比较的问题，是今后转基因检测技术发展的方向。

5 展望

转基因大豆作为一类主要转基因植物，其产量已占大豆总产量的一半以上，对其开发的产品进行安全性评价尤其重要。按照我国对转基因食品安全的管理办法要求，转基因大豆没有安全食用历史的蛋白质以外的其他成分的潜在毒性，可按照传统毒理学的方法如遗传毒理学方法、急性毒性、亚慢性毒性和致畸实验等进行个案分析。但是，目前还没有能全面评价整个转基因食品安全性的方法。转基因食品的毒理学安全性评价是食品毒理学面临的一个新的挑战，建立一套与国际接轨的适合我国国情的转基因食品安全性评价的方法是目前食品安全领域亟需解决的重点。

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