朱 昀

(河北科技大學(xué)生物科學(xué)與工程學(xué)院 石家莊 050018)

利用現(xiàn)代生物技術(shù)，將目的基因轉(zhuǎn)移到某生物體中，使其在營養(yǎng)、消費品質(zhì)等方面向所需要的目標(biāo)轉(zhuǎn)變，并最終可以被直接食用，或者可以作為生產(chǎn)食品的原料，這樣的產(chǎn)品統(tǒng)稱為“轉(zhuǎn)基因食品”。轉(zhuǎn)基因技術(shù)，可以增加食品原料產(chǎn)量，改良食品的營養(yǎng)價值，并減少農(nóng)藥使用[1]。

根據(jù)我國農(nóng)業(yè)部統(tǒng)計，在國際上，大豆、玉米、油菜、番茄等轉(zhuǎn)基因植物以及來源于它們的色拉油、餅干、薯片、蛋糕、番茄醬等植物性轉(zhuǎn)基因食品超過3000種，轉(zhuǎn)基因乳酸菌、轉(zhuǎn)基因酵母菌等微生物來源的凝乳酶、酸奶、奶酪、面包等轉(zhuǎn)基因食品超過5000種，此外還有幾十種轉(zhuǎn)基因動物乳腺產(chǎn)生的藥用蛋白等特殊的轉(zhuǎn)基因食品。本文對目前轉(zhuǎn)基因食品的常見種類和發(fā)展歷程進行介紹。

1 轉(zhuǎn)基因食品的種類

1.1 植物類轉(zhuǎn)基因食品 植物類轉(zhuǎn)基因食品是轉(zhuǎn)基因食品的重要來源，主要有三類轉(zhuǎn)基因植物構(gòu)成此類食品。第一類是抗除草劑轉(zhuǎn)基因植物，如轉(zhuǎn)5-烯醇丙酮莽草酸-3-磷酸合酶(5-enolpyruvyl shikimate-3-phosphate synthase ，EPSPS)基因抗除草劑大豆，這種大豆以及由這種大豆制作的相關(guān)食品(如大豆油)同樣屬于轉(zhuǎn)基因食品；第二類為抗蟲轉(zhuǎn)基因植物，如轉(zhuǎn)Bt基因的抗蟲玉米；第三類是改善產(chǎn)品品質(zhì)的轉(zhuǎn)基因植物，如改變淀粉組成和含量的大米、抗病的甜椒、延熟保鮮的番茄等[2]。目前，我國已經(jīng)批準抗病毒木瓜、耐貯存番茄等6種轉(zhuǎn)基因植物商業(yè)化生產(chǎn)[3]。需要說明的是，網(wǎng)絡(luò)上盛傳的彩色玉米、小黃瓜、紫薯等均為雜交育種或者自然突變產(chǎn)生，并不屬于轉(zhuǎn)基因食品。

1.2 動物類轉(zhuǎn)基因食品 轉(zhuǎn)基因動物主要應(yīng)用在醫(yī)學(xué)治療、疾病模型的構(gòu)建、器官移植等方面，而用于食用的轉(zhuǎn)基因動物主要是轉(zhuǎn)生長素基因動物。食用轉(zhuǎn)基因動物很難拿到安全批文，一方面是因為生長素的問題，另一方面是對生態(tài)的潛在風(fēng)險。如果轉(zhuǎn)基因動物逃逸到野外，與野生動物爭奪食物和交配，不但會污染該物種的基因庫，還可能導(dǎo)致非轉(zhuǎn)基因的野生動物類群的滅絕。2015年，一種快速生長的三文魚成為美國批準的全球第一種獲準上市供人類食用的轉(zhuǎn)基因動物[4]。三文魚是西餐和日本料理的主要原料，不僅味道鮮美，而且富含有益心血管健康的Ω-3脂肪酸。開發(fā)這種轉(zhuǎn)基因魚的美國公司在1995年向美國食品與藥品監(jiān)督管理局(FDA)提交了上市申請，直到2009年才滿足了FDA提出的所有要求。2010年FDA給予其安全證書。普通三文魚需要30個月才能成熟，轉(zhuǎn)基因三文魚只需16個月至18個月就可上餐桌。這些魚全部是不育的雌性三倍體，從而避免了轉(zhuǎn)基因三文魚污染野生魚基因的問題。繼轉(zhuǎn)基因三文魚之后，加拿大研發(fā)的高效利用磷而減少環(huán)境污染的“環(huán)境豬”、我國與韓國科學(xué)家合作研發(fā)的“超級肌肉豬”等轉(zhuǎn)基因動物食品有望在不久的將來進入市場[5]。

1.3 微生物類轉(zhuǎn)基因食品 微生物類轉(zhuǎn)基因食品指的不是轉(zhuǎn)基因微生物，而是用轉(zhuǎn)基因微生物加工而成的食品，典型代表是奶酪。奶酪是一種常見的食品，在制作過程中需要用到發(fā)酵和凝乳兩個過程。起到凝乳作用的凝乳酶來源于沒有斷奶的小牛的胃的皺襞中。常規(guī)方法需要屠宰小牛后，從胃中提取凝乳酶來生產(chǎn)奶酪?，F(xiàn)在利用轉(zhuǎn)基因微生物已能夠使凝乳酶在體外大量產(chǎn)生，避免了小牛的無辜死亡，也降低了生產(chǎn)成本[6]。美國超過2/3的奶酪在生產(chǎn)過程中使用了這種遺傳工程的凝乳酶。除常見的奶酪外，由這類轉(zhuǎn)基因微生物加工而成的面包、啤酒、酒精飲料均屬于微生物類轉(zhuǎn)基因食品。

1.4 特殊轉(zhuǎn)基因食品 不論是植物類轉(zhuǎn)基因食品、動物類轉(zhuǎn)基因食品，還是微生物類轉(zhuǎn)基因食品，最后都要作為可以填飽肚子的食物被我們吃掉，而最后這類轉(zhuǎn)基因食品，雖然也可以填飽肚子，但是最重要的，這類食品還可以預(yù)防疾病。這類食品就是“疫苗食品”。目前越來越多的抗病基因正在被轉(zhuǎn)入植物，使人們在品嘗鮮果美味的同時，達到防病的目的。例如，我國正在研制的能夠預(yù)防乙肝的西紅柿。除了“疫苗食品”以外，我們利用轉(zhuǎn)基因動植物作為生物反應(yīng)器來生產(chǎn)的藥用蛋白也屬于這類特殊的轉(zhuǎn)基因食品。目前我們利用動物反應(yīng)器可以生產(chǎn)人血紅蛋白、胰蛋白酶抑制因子、人乳蛋白等藥物蛋白，對于疾病的治療也發(fā)揮了巨大的功效。

2 轉(zhuǎn)基因食品的發(fā)展

2.1 第一代轉(zhuǎn)基因食品 第一代轉(zhuǎn)基因食品的特點是改變了一些作物的農(nóng)藝性狀，如抗除草劑大豆、抗蟲玉米、抗病毒木瓜。這類轉(zhuǎn)基因食品的直接獲益者是田間操作的農(nóng)民，由于這些良好農(nóng)藝性狀的作物產(chǎn)量更高，農(nóng)民可以獲得更好的收益。此外，抗蟲類轉(zhuǎn)基因植物的種植，減少了農(nóng)藥使用量，所以減少了對農(nóng)民及對消費者的健康損害。第一代轉(zhuǎn)基因食品的發(fā)展過程中，通過改良植物的農(nóng)藝性狀，使得糧食高產(chǎn)，人們得以“吃得飽”。

2.2 第二代轉(zhuǎn)基因食品 第二代轉(zhuǎn)基因食品以改善品質(zhì)、增加營養(yǎng)為主要特征。據(jù)統(tǒng)計，全球有35 億多人缺鐵，20 億人缺碘，2 億兒童維生素A 不足，且主要存在于發(fā)展中國家。此外許多食品本身存在一些營養(yǎng)問題，如豆類缺乏含硫氨基酸，谷物缺乏賴氨酸和色氨酸，花生、大豆中含有致敏蛋白、抗?fàn)I養(yǎng)因子等。雖然目前許多國家采用的食品強化(如在食鹽中加碘)已經(jīng)取得了一些成效， 但是微量營養(yǎng)素不足的問題仍困擾著發(fā)展中國家。通過轉(zhuǎn)基因技術(shù)對現(xiàn)有食品進行營養(yǎng)改良，將需要性狀的基因從現(xiàn)有物種中分離出來, 轉(zhuǎn)入目標(biāo)食品內(nèi)就可獲得高營養(yǎng)的轉(zhuǎn)基因食品，滿足人們的營養(yǎng)需求。2002年，瑞士科學(xué)家將β-胡蘿卜素合成途徑的主要基因轉(zhuǎn)入水稻中，這種轉(zhuǎn)基因水稻使人們在吃飽肚子的同時能夠補充足夠的維生素A[7]。第二代轉(zhuǎn)基因食品使得人們由第一代轉(zhuǎn)基因食品的“吃得飽”進一步達到“吃得好”。

2.3 第三代轉(zhuǎn)基因食品 第三代轉(zhuǎn)基因食品以增加食品的免疫功能為目標(biāo)，主要就是前文介紹的特殊轉(zhuǎn)基因食品，包括疫苗類食品和由各種動植物反應(yīng)器產(chǎn)生的藥用蛋白，如抗狂犬病的番茄、抗輪狀病毒的馬鈴薯等[8]。這類轉(zhuǎn)基因食品的主要特點在于可以通過吃東西來進行疾病的預(yù)防與治療，使人們“吃得健康”。

可以看出，轉(zhuǎn)基因食品在解決貧困國家溫飽問題、提高食品品質(zhì)、疾病治療等方面發(fā)揮了巨大的作用。作為現(xiàn)代生物技術(shù)的產(chǎn)物，轉(zhuǎn)基因食品所產(chǎn)生的社會與經(jīng)濟效益十分顯著。雖然目前還存在這樣或那樣的爭論，但隨著全面科學(xué)普及工作的深入和生物技術(shù)以及相關(guān)管理制度的不斷完善，轉(zhuǎn)基因食品會更好地造福于人民。