轉(zhuǎn)基因食品檢測技術(shù)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(zhuǎn)基因食品概念和分類

1.1 轉(zhuǎn)基因食品概念

轉(zhuǎn)基因食品是現(xiàn)代生物技術(shù)的產(chǎn)物[1]。利用現(xiàn)代分子生物技術(shù)，將某些生物的一種或者幾種外源性基因轉(zhuǎn)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(yǎng)、消費能力等需求的性能。目前，根據(jù)轉(zhuǎn)基因食品來源的不同可分為植物性轉(zhuǎn)基因食品，動物性轉(zhuǎn)基因食品和微生物性轉(zhuǎn)基因食品3大類。其中，由于動物性轉(zhuǎn)基因食品和微生物性轉(zhuǎn)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(zhuǎn)基因食品。

1.2 轉(zhuǎn)基因食品分類

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

表1 轉(zhuǎn)基因食品分類表

2 轉(zhuǎn)基因食品的發(fā)展現(xiàn)狀及安全性

2.1 轉(zhuǎn)基因食品的發(fā)展現(xiàn)狀

近幾年，轉(zhuǎn)基因技術(shù)在不斷的研究實踐中逐步走向成熟，尤其是在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上發(fā)揮了巨大作用。當下，世界大多數(shù)國家仍將重點聚焦轉(zhuǎn)基因生物工程技術(shù)，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(shù)的發(fā)展，由于各國之間科技水平層次不齊，使得各國轉(zhuǎn)基因食品研究成果存在較大差異[4]。由于城市化的加速發(fā)展使土地種植面積逐年減少，在此環(huán)境下，我國對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平要求有所提高。因此，我國非常重視轉(zhuǎn)基因技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上的應用。自20世紀80年代初，我國已經(jīng)將現(xiàn)代生物技術(shù)納入國家科技發(fā)展計劃，迄今為止，轉(zhuǎn)基因食品在我國農(nóng)作物生產(chǎn)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(nóng)業(yè)部已經(jīng)批準種植的轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物[5]。今后可能陸續(xù)批準的農(nóng)作物有小麥、甘薯、谷子、花生等。這些轉(zhuǎn)基因食品不僅擁有被人類所需求的優(yōu)良性狀，而且還能夠帶來顯著的經(jīng)濟效益[5]。此外，我國還有15種農(nóng)作物的近百個品種正處于試驗階段。我國近幾年在轉(zhuǎn)基因食品研發(fā)方面取得顯著成效，但相較于美國、加拿大等發(fā)達國家仍有差距。

2.2 轉(zhuǎn)基因食品的安全性

轉(zhuǎn)基因食品是現(xiàn)代生產(chǎn)技術(shù)產(chǎn)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(shù)新、不成熟、易在食物基因改造過程中發(fā)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(zhuǎn)基因產(chǎn)品試驗判斷轉(zhuǎn)基因食品的安全性。例如，最早質(zhì)疑轉(zhuǎn)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(zhuǎn)基因土豆的試驗后提出的，研究發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)基因土豆會使幼鼠內(nèi)臟和免疫系統(tǒng)受損，該新聞報道后，引起全世界的廣泛關(guān)注[6]。自此以后，其他各國有針對性地對當?shù)匮邪l(fā)的轉(zhuǎn)基因食品進行活體試驗，結(jié)果表明轉(zhuǎn)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(gòu)指出，某些昆蟲在自然生態(tài)不斷循環(huán)進化下已具有能抵抗轉(zhuǎn)基因毒素的能力，所以食用轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物后不會出現(xiàn)死亡現(xiàn)象。

當前，人們對轉(zhuǎn)基因生物和轉(zhuǎn)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(zhuǎn)基因食品對人體健康造成安全威脅。②轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(shù)，不能因眼前商業(yè)化利益和短期較好的食用體驗而模糊轉(zhuǎn)基因食品的安全性問題，應提高現(xiàn)代轉(zhuǎn)基因食品安全檢測技術(shù)以保障食品安全。

3 轉(zhuǎn)基因食品安全檢測技術(shù)

隨著近幾年轉(zhuǎn)基因食品的蓬勃發(fā)展，轉(zhuǎn)基因食品檢測技術(shù)也被廣泛應用和發(fā)展。目前，國際上通常采用兩類方法對轉(zhuǎn)基因食品的安全性進行檢測，即蛋白質(zhì)水平的檢測和核酸水平的檢測。通過比較和分析現(xiàn)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(jù)被檢測的轉(zhuǎn)基因食品的特性，選擇合適的檢測方法，確保檢測結(jié)果的準確、高效，對檢測工作具有積極意義。

3.1 蛋白質(zhì)水平檢測

通過插入外源基因表達的蛋白質(zhì)產(chǎn)物進行檢測，或者是檢測插入外源基因?qū)d體基因表達的影響。蛋白質(zhì)檢測水平法比較見表2。

表2 常見轉(zhuǎn)基因食品安全檢測方法——蛋白質(zhì)檢測水平法比較表

3.2 核酸水平檢測

對轉(zhuǎn)基因食品進行核酸提取，釋放核酸，再進行內(nèi)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(zhuǎn)基因食品安全檢測方法——核酸水平法比較表

4 轉(zhuǎn)基因食品安全檢測技術(shù)的應用——以常用的PCR、基因芯片技術(shù)為例

定性PCR技術(shù)是目前篩選和鑒定轉(zhuǎn)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(shù)分別對山東菜區(qū)普通市場購買的22種番茄樣品、1個陽性對照（由山東農(nóng)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(shè)計兩對引物的方法，篩選出優(yōu)而適的引物，比較被檢測對象擴增結(jié)果的優(yōu)劣。通過3次檢測試驗，初步證明陽性對照（由山東農(nóng)科院提供）檢測對象中含有可疑外源基因。但同時也出現(xiàn)另一問題，雖然定性PCR技術(shù)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(xiàn)假陽性結(jié)果,這需要李建勇等采用其他檢測方法對其結(jié)果進行再次證實補充。

實時熒光定量PCR技術(shù)是在所有定量PCR技術(shù)中新興的檢測方法，其在常規(guī)PCR基礎(chǔ)上，通過添加熒光染料或者使用熒光探針來實時監(jiān)控擴增反應并制定標準曲線對樣品進行定量分析的技術(shù)。陳穎等[13]采用實時熒光定量PCR技術(shù)對我國市場流通的兩種轉(zhuǎn)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(zhuǎn)基因產(chǎn)品實施定量標識提供了理論、技術(shù)支撐。在試驗中，陳穎等非常注重對轉(zhuǎn)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(xiàn)假陰性檢測結(jié)果。此外，為了保障轉(zhuǎn)基因玉米檢測結(jié)果的有效性，陳穎等通過查閱研究國內(nèi)外發(fā)表的論文，大量商品化轉(zhuǎn)基因構(gòu)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(zhuǎn)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(shù)據(jù)進行了t檢驗（顯著性水平α=0.105）統(tǒng)計分析,以保證數(shù)據(jù)科學合理、檢測方法可信。

多重PCR技術(shù)方法是在一個PCR反應體系中加入多對引物，實現(xiàn)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(nèi)源基因Lectin和國內(nèi)種植面積最大的5種轉(zhuǎn)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(shù)。為確定該技術(shù)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(huán)節(jié)中，通過采用六重PCR技術(shù)做空白對照試驗和作用到轉(zhuǎn)基因玉米混合物、轉(zhuǎn)基因水稻TT51-1、轉(zhuǎn)基因棉花MON531、轉(zhuǎn)基因油菜GT73中，測試結(jié)果發(fā)現(xiàn)這4種轉(zhuǎn)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(shù)的特異性。

數(shù)字PCR技術(shù)是近年來在實時熒光PCR基礎(chǔ)上發(fā)展起來的微量DNA分子定量檢測新技術(shù)，該方法相較于其他檢測技術(shù)具有較好的測量獨立性，特異性更強，靈敏度更高，結(jié)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(zhuǎn)基因水稻LL62品系作為研究對象，建立轉(zhuǎn)基因水稻LL62品系特異性微滴式數(shù)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(zhuǎn)基因水稻LL62品系成分混合樣品以驗證轉(zhuǎn)基因水稻LL62品系特異性微滴數(shù)字PCR定量法的檢測結(jié)果的準確。同時，由于數(shù)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(nèi)外文獻資料的前提下，最終選擇采用Primer Express2.0軟件設(shè)計轉(zhuǎn)基因水稻LL62品系以及水稻內(nèi)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(jié)果表明，數(shù)字PCR檢測技術(shù)因表現(xiàn)出定量結(jié)果準確、方法可重復，節(jié)約成本等的優(yōu)點可用于研究我國口岸農(nóng)產(chǎn)品中轉(zhuǎn)基因水稻LL62成分的定性定量分析，也為后人在該領(lǐng)域的研究提供了強有力的技術(shù)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(shù)無法實現(xiàn)轉(zhuǎn)基因農(nóng)產(chǎn)品高通量檢測的缺陷。黃文勝等[16]在設(shè)計轉(zhuǎn)基因油菜基因芯片檢測方法時，結(jié)合多重PCR檢測技術(shù)，實現(xiàn)一次可檢測多種基因的可能性。在方法設(shè)計中，黃文勝等把國產(chǎn)油菜籽、進口油菜籽和純轉(zhuǎn)基因油菜作為檢測對象，對3類初樣品進行高質(zhì)量DNA提取，設(shè)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(huán)節(jié)是采用多重PCR技術(shù)擴增不同樣品的DNA和對其熒光標記后，將PCR產(chǎn)物與芯片雜交，篩選出油菜樣品中含有的外源基因（轉(zhuǎn)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(lián)用技術(shù)對商業(yè)化種植的轉(zhuǎn)基因玉米MIR162、BVLA430101、MON88017，轉(zhuǎn)基因大豆MON89788、GTS40-3-2，轉(zhuǎn)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(xiàn)高通量檢測。

在轉(zhuǎn)基因檢測技術(shù)中，PCR技術(shù)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(shù)和基因芯片技術(shù)的應用進行典型舉例（國內(nèi)），研究了不同檢測方法在不同農(nóng)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(shù)有一定的理解和認知，輔助其建立轉(zhuǎn)基因食品檢測方法。

5 結(jié)語

隨著科學技術(shù)的迅速發(fā)展和人們對物質(zhì)生活水平要求的提高，轉(zhuǎn)基因食品行業(yè)發(fā)展前景愈發(fā)光明，同時，對轉(zhuǎn)基因檢測技術(shù)的研究也顯得尤為重要。目前，轉(zhuǎn)基因檢測技術(shù)得到了廣泛應用，筆者對不同的轉(zhuǎn)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(zhuǎn)基因檢測技術(shù)之間的優(yōu)缺點，為相關(guān)人士在研究不同的食物種類成分、食品轉(zhuǎn)基因片段或者食品的生產(chǎn)加工工藝時提供高效、科學、精確的檢測方法和技術(shù)手段。然而，在轉(zhuǎn)基因食品成分檢測技術(shù)日趨成熟的同時，轉(zhuǎn)基因食品成分檢測技術(shù)也遇到了難題，如研發(fā)轉(zhuǎn)基因食品的生物技術(shù)多樣化，轉(zhuǎn)基因食品的基因編輯信息不透明，導致在檢測轉(zhuǎn)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(xiàn)代食品加工技術(shù)愈發(fā)精細，可能會出現(xiàn)食品原料中的DNA被破壞的情況，這將導致轉(zhuǎn)基因食品檢測中高質(zhì)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(zhuǎn)基因食品檢測技術(shù)在實際應用中發(fā)揮了不同的價值，在今后對轉(zhuǎn)基因檢測技術(shù)研究時，應繼續(xù)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(xiàn)該標準，轉(zhuǎn)基因食品檢測技術(shù)才能給轉(zhuǎn)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(zhuǎn)基因食品。