轉基因食品檢測技術應用分析

◎ 丁 琪，馮志華，孫 濤

（江蘇海洋大學，江蘇 連云港 222005）

1 轉基因食品概念和分類

1.1 轉基因食品概念

轉基因食品是現代生物技術的產物[1]。利用現代分子生物技術，將某些生物的一種或者幾種外源性基因轉移到其他物種中，改造它們的遺傳性狀，使其有效地表達出相應的滿足人類營養、消費能力等需求的性能。目前，根據轉基因食品來源的不同可分為植物性轉基因食品，動物性轉基因食品和微生物性轉基因食品3大類。其中，由于動物性轉基因食品和微生物性轉基因食品目前存在較大的安全隱患，未被廣泛應用，所以生活中常見植物性轉基因食品。

1.2 轉基因食品分類

轉基因食品的分類目前還沒有具體明確的劃分，只能根據以往研究按照不同標準進行不同分類。轉基因食品分類見表1。

表1 轉基因食品分類表

2 轉基因食品的發展現狀及安全性

2.1 轉基因食品的發展現狀

近幾年，轉基因技術在不斷的研究實踐中逐步走向成熟，尤其是在農業生產上發揮了巨大作用。當下，世界大多數國家仍將重點聚焦轉基因生物工程技術，例如針對食品供求這一重大問題，各國投入大量財力、物力和人力來扶植這項生物技術的發展，由于各國之間科技水平層次不齊，使得各國轉基因食品研究成果存在較大差異[4]。由于城市化的加速發展使土地種植面積逐年減少，在此環境下，我國對農業生產水平要求有所提高。因此，我國非常重視轉基因技術在農業生產上的應用。自20世紀80年代初，我國已經將現代生物技術納入國家科技發展計劃，迄今為止，轉基因食品在我國農作物生產上得到廣泛應用且作物相繼取得豐碩成果。目前甜椒、西紅柿、土豆、玉米和水稻是被我國農業部已經批準種植的轉基因農作物[5]。今后可能陸續批準的農作物有小麥、甘薯、谷子、花生等。這些轉基因食品不僅擁有被人類所需求的優良性狀，而且還能夠帶來顯著的經濟效益[5]。此外，我國還有15種農作物的近百個品種正處于試驗階段。我國近幾年在轉基因食品研發方面取得顯著成效，但相較于美國、加拿大等發達國家仍有差距。

2.2 轉基因食品的安全性

轉基因食品是現代生產技術產品，它在滿足人們食用、利益需求和提高幸福感的同時，也由于其技術新、不成熟、易在食物基因改造過程中發生意外突變等客觀原因給人們帶來安全隱患和擔憂。

自20世紀八九十年代起，國外先后有生物學專家采用動物食用轉基因產品試驗判斷轉基因食品的安全性。例如，最早質疑轉基因食品安全性的是英國阿伯丁羅特研究所普庇泰教授在幼鼠食用轉基因土豆的試驗后提出的，研究發現轉基因土豆會使幼鼠內臟和免疫系統受損，該新聞報道后，引起全世界的廣泛關注[6]。自此以后，其他各國有針對性地對當地研發的轉基因食品進行活體試驗，結果表明轉基因食品的確存在食用安全隱患和不確定性因素。但也有研究機構指出，某些昆蟲在自然生態不斷循環進化下已具有能抵抗轉基因毒素的能力，所以食用轉基因農作物后不會出現死亡現象。

當前，人們對轉基因生物和轉基因食品的安全性的顧慮并未消除，造成該顧慮的原因主要是以下3個方面。①轉基因食品對人體健康造成安全威脅。②轉基因食品中改造出的新基因性狀對其他食物鏈造成不良影響。③轉基因食品是人們強硬改造出的食品，其對自然生物多樣性造成不良影響[7]。所以，人們應理性看待基因工程技術，不能因眼前商業化利益和短期較好的食用體驗而模糊轉基因食品的安全性問題，應提高現代轉基因食品安全檢測技術以保障食品安全。

3 轉基因食品安全檢測技術

隨著近幾年轉基因食品的蓬勃發展，轉基因食品檢測技術也被廣泛應用和發展。目前，國際上通常采用兩類方法對轉基因食品的安全性進行檢測，即蛋白質水平的檢測和核酸水平的檢測。通過比較和分析現有的檢測方法，可以找出各檢測方法之間的特點和有待改善之處。因此，根據被檢測的轉基因食品的特性，選擇合適的檢測方法，確保檢測結果的準確、高效，對檢測工作具有積極意義。

3.1 蛋白質水平檢測

通過插入外源基因表達的蛋白質產物進行檢測，或者是檢測插入外源基因對載體基因表達的影響。蛋白質檢測水平法比較見表2。

表2 常見轉基因食品安全檢測方法——蛋白質檢測水平法比較表

3.2 核酸水平檢測

對轉基因食品進行核酸提取，釋放核酸，再進行內源性基因的檢測，篩選基因檢測和品系鑒定檢測[10]。核酸水平法比較見表3。

表3 常見轉基因食品安全檢測方法——核酸水平法比較表

4 轉基因食品安全檢測技術的應用——以常用的PCR、基因芯片技術為例

定性PCR技術是目前篩選和鑒定轉基因食品中一種通用且簡便的方法。李建勇等[12]采用定性PCR技術分別對山東菜區普通市場購買的22種番茄樣品、1個陽性對照（由山東農科院提供）、1個陰性對照（由志彪教授贈予）進行編號，并對檢測對象中外源基因35S啟動子、NPTⅡ基因和NOS終止子分別檢測，試驗過程中通過采取設計兩對引物的方法，篩選出優而適的引物，比較被檢測對象擴增結果的優劣。通過3次檢測試驗，初步證明陽性對照（由山東農科院提供）檢測對象中含有可疑外源基因。但同時也出現另一問題，雖然定性PCR技術具有省時、省成本、便捷的特點，但在NPTⅡ基因檢測時,采用這種方法會出現假陽性結果,這需要李建勇等采用其他檢測方法對其結果進行再次證實補充。

實時熒光定量PCR技術是在所有定量PCR技術中新興的檢測方法，其在常規PCR基礎上，通過添加熒光染料或者使用熒光探針來實時監控擴增反應并制定標準曲線對樣品進行定量分析的技術。陳穎等[13]采用實時熒光定量PCR技術對我國市場流通的兩種轉基因玉米Mon 810（YieldGard）和Event 176（Maximizer）3種濃度共6份樣品進行定量檢測，為轉基因產品實施定量標識提供了理論、技術支撐。在試驗中，陳穎等非常注重對轉基因玉米中DNA的提取和所提取的DNA是否適合于進行PCR擴增，以避免在試驗中出現假陰性檢測結果。此外，為了保障轉基因玉米檢測結果的有效性，陳穎等通過查閱研究國內外發表的論文，大量商品化轉基因構建文獻等，最終選用最佳引物/探針。本次試驗中，陳穎對這兩種轉基因玉米的3個濃度的6份樣品分別做了10次試驗，并且對數據進行了t檢驗（顯著性水平α=0.105）統計分析,以保證數據科學合理、檢測方法可信。

多重PCR技術方法是在一個PCR反應體系中加入多對引物，實現在單個反應管中一次性檢測多個靶標的方法，與單一PCR反應相比，其更加便捷有效。董立明等[14]把大豆內源基因Lectin和國內種植面積最大的5種轉基因大豆品系305243、MOM89788、CV127、GTS40-3-2和356043作為檢測對象，建立六重PCR技術。為確定該技術方法的有效可靠，董立明等主要圍繞方法的靈敏度、適用性和特異性展開研究。其中在測試特異性環節中，通過采用六重PCR技術做空白對照試驗和作用到轉基因玉米混合物、轉基因水稻TT51-1、轉基因棉花MON531、轉基因油菜GT73中，測試結果發現這4種轉基因作物樣品中沒有擴增到6種靶標成分，從而確定六重PCR技術的特異性。

數字PCR技術是近年來在實時熒光PCR基礎上發展起來的微量DNA分子定量檢測新技術，該方法相較于其他檢測技術具有較好的測量獨立性，特異性更強，靈敏度更高，結果更精確和可靠。任怡菲等[15]把未在我國批準種植食用的轉基因水稻LL62品系作為研究對象，建立轉基因水稻LL62品系特異性微滴式數字PCR定量檢測方法。在試驗中，通過制備不同百分比含量的轉基因水稻LL62品系成分混合樣品以驗證轉基因水稻LL62品系特異性微滴數字PCR定量法的檢測結果的準確。同時，由于數字PCR擴增對引物和探針有著較高的特殊要求，需試驗人員在充分查閱國內外文獻資料的前提下，最終選擇采用Primer Express2.0軟件設計轉基因水稻LL62品系以及水稻內標準基因SPS的特異性引物和探針序列。此外，任怡菲等重點圍繞建立的方法的特異性、操作可重復性，定量的精確性、重復性和比較引針探針檢測體系展開相應研究。研究結果表明，數字PCR檢測技術因表現出定量結果準確、方法可重復，節約成本等的優點可用于研究我國口岸農產品中轉基因水稻LL62成分的定性定量分析，也為后人在該領域的研究提供了強有力的技術支持。

基因芯片法是通過與一組已知序列的核酸探針雜交進行核酸序列測定的方法，彌補了PCR技術無法實現轉基因農產品高通量檢測的缺陷。黃文勝等[16]在設計轉基因油菜基因芯片檢測方法時，結合多重PCR檢測技術，實現一次可檢測多種基因的可能性。在方法設計中，黃文勝等把國產油菜籽、進口油菜籽和純轉基因油菜作為檢測對象，對3類初樣品進行高質量DNA提取，設計10對引物、探針，制備寡核甘酸芯片。整個試驗中最重要的環節是采用多重PCR技術擴增不同樣品的DNA和對其熒光標記后，將PCR產物與芯片雜交，篩選出油菜樣品中含有的外源基因（轉基因成分），同時也突出此檢測方法的特異性。此外，黃文勝等對此檢測方法的靈敏度和可重復性均作了驗證。張光遠[17]也利用復合PCR-基因芯片聯用技術對商業化種植的轉基因玉米MIR162、BVLA430101、MON88017，轉基因大豆MON89788、GTS40-3-2，轉基因油菜MS1、RF1建立一個三重PCR檢測體系和兩個四重PCR檢測體系，實現高通量檢測。

在轉基因檢測技術中，PCR技術應用最為廣泛，其包含的檢測方法種類較多。本文主要對常用的PCR技術和基因芯片技術的應用進行典型舉例（國內），研究了不同檢測方法在不同農作物中的具體建立和應用，方便使該知識的初學者對所研究的檢測技術有一定的理解和認知，輔助其建立轉基因食品檢測方法。

5 結語

隨著科學技術的迅速發展和人們對物質生活水平要求的提高，轉基因食品行業發展前景愈發光明，同時，對轉基因檢測技術的研究也顯得尤為重要。目前，轉基因檢測技術得到了廣泛應用，筆者對不同的轉基因食品檢測方法原理及應用做了較為詳細的闡述和比較，了解了不同轉基因檢測技術之間的優缺點，為相關人士在研究不同的食物種類成分、食品轉基因片段或者食品的生產加工工藝時提供高效、科學、精確的檢測方法和技術手段。然而，在轉基因食品成分檢測技術日趨成熟的同時，轉基因食品成分檢測技術也遇到了難題，如研發轉基因食品的生物技術多樣化，轉基因食品的基因編輯信息不透明，導致在檢測轉基因食品成分時，對未知的擴增序列把握性不強，增加了檢測難度。此外，由于現代食品加工技術愈發精細，可能會出現食品原料中的DNA被破壞的情況，這將導致轉基因食品檢測中高質量、高濃度的DNA提取率減小，給后期的基因分析帶來困難。

綜上所述，不同種類的轉基因食品檢測技術在實際應用中發揮了不同的價值，在今后對轉基因檢測技術研究時，應繼續堅持“高靈敏性、高特異性、高通量化、自動化、低成本、高準確性、操作便捷”的標準，只有實現該標準，轉基因食品檢測技術才能給轉基因食品安全提供強有力的保障，人們才會更加踏實地接受轉基因食品。