轉基因農產品是指利用基因工程技術改變基因組構成的植物、動物和微生物,以及由其生產、加工而成的糧食、食品、食品添加劑和飼料等。近年來,隨著轉基因生物技術的迅猛發展,轉基因作物的種類和數量不斷增多,轉基因作物的種植面積逐年增加。據國際農業生物技術應用服務組織(ISAAA)統計,2014 年全球 28 個國家 1 800 萬農民選擇種植轉基因作物,轉基因作物種植面積由 1996 年的 170萬 hm2急劇增加到 1.81 億 hm2,增長了 100 倍以上。
越來越多的轉基因作物用于食品、食品添加劑或飼料的生產加工,其轉基因成分也已直接或間接地進入了人們的食物鏈。轉基因作物雖然在促進糧食增產、增加農民收入、減輕勞動強度、減輕貧困和饑餓、減少農業環境污染等幾方面產生了巨大的效益,為保障糧食安全、可持續發展和氣候變化作出了貢獻,但是,由于普通民眾對轉基因技術的不了解,對轉基因作物及其加工產品(食品、飼料等)的安全性產生了懷疑和擔憂。
本文著重論述轉基因農產品安全評價的必要性、食用安全性、加工安全性和飼用安全性評價的內容和研究進展。
1 轉基因農產品的安全性及其評價必要性
自從轉基因作物問世以來,人們對轉基因農產品的安全性就一直存在擔憂,主要有以下四個方面:
第一,轉基因農產品的營養安全性。轉基因動植物中引入的新基因,可能導致原已存在受體基因的失活或表達變化,改變現有營養成分或者產生新的成分,影響農產品的營養價值和人類的膳食平衡,例如,新鮮的轉基因番茄可以儲藏數周,但其營養價值較低[1].
第二,轉基因農產品的毒性。轉基因農產品中含有的殺蟲蛋白、蛋白酶抑制劑等,以及由于外源基因引入使得某些沉默基因表達產生有毒物質,可能會對人畜健康造成毒性傷害。
第三,轉基因農產品的潛在致敏性。轉基因動植物中引入的新基因表達的蛋白質可能具有潛在致敏性,從而引起過敏人群的過敏反應[2,3].
第四,轉基因農產品中外源基因的水平轉移。轉基因農產品中的外源基因可能會發生基因水平轉移和重組 DNA,給人體健康帶來危害。
由于轉基因農產品存在上述潛在危害,所以在轉基因動植物新品種的研發和政府審批過程中,必須對轉基因農產品進行嚴格的安全性評價。我國政府高度重視轉基因農產品安全,早在 2001 年,我國就頒布實施了《農業轉基因生物安全管理條例》,要求在我國境內種植和銷售的轉基因農產品都要開展安全評價,并制定了相應的轉基因農產品安全評價指南,安全評價的內容和指標均等于或高于國際法規。轉基因農產品安全性評價一般應遵循個案分析原則和實質等同性原則[4].
2 轉基因農產品食用安全性評價
目前,轉基因農產品食用安全性評價的內容主要包括 :關鍵成分分析和營養學評價、新表達蛋白和全食品的毒理學評價、致敏性評價和免疫安全性評價,并結合期望效應和非期望效應進行綜合性評價。
2.1 轉基因農產品的關鍵成分分析和營養學評價
人們對食物的需求就在于它為人類提供生存必須的能量和各類營養物質,因此對轉基因農產品營養成分的分析是轉基因農產品食用安全性評價的重要組成部分。評價的營養成分主要包括蛋白質、淀粉、纖維素、脂肪、脂肪酸、氨基酸、礦物質、維生素等營養素,棉酚、硫代葡萄糖、芥酸等天然毒素及有害物質,大豆胰蛋白酶抑制劑、大豆凝集素、大豆寡糖、玉米植酸、油菜籽單寧等抗營養因子,以及其他固有成分和非預期成分。轉基因農產品的關鍵成分分析和營養安全性評價主要依據實質等同性原則。目前,國內外許多研究者已經研究了轉基因大豆、玉米、水稻等轉基因農產品的營養組成、含量及其營養價值,結果發現這些轉基因作物與其親本的主要營養成分無明顯差異,均具有實質等同性[5-7].國際上批準生產的轉基因農產品和我國頒發安全證書的轉Bt基因水稻和轉植酸酶玉米都經過了系統的營養學評價,試驗數據都證明了與非轉基因農產品具有等同的營養功效。
2.2 轉基因農產品的毒理學評價
轉基因農產品的毒理學評價主要包括兩個方面:一是外源基因表達產物和外源基因導入可能產生的毒素[8]毒理學評價 ;二是轉基因農產品的全食品毒理學評價。外源基因表達產物的評價一般按照傳統化學物質的安全性評價方法,對外源基因表達蛋白的安全評價一般有 3 項指標 :一是通過與國際權威大型公共數據庫中已知毒蛋白質和抗營養因子(如蛋白酶抑制劑、植物凝集素等)氨基酸序列同源性比較,分析是否具有潛在毒性 ;二是加熱條件下檢測分析外源基因表達蛋白質的穩定性,通過體外模擬胃液實驗分析蛋白質消化穩定性 ;三是外源基因表達蛋白的急性經口毒性實驗。
轉基因農產品的全食品毒理學評價,主要是進行大鼠 90 d 喂養實驗,根據個案分析原則,必要時進行大鼠慢性毒性、生殖毒性及其他動物喂養實驗。Sakamoto 等[9]用轉基因大豆飼喂大鼠 104 周,觀察大鼠生長、血清指標,發現長期飼喂轉基因大豆并未對大鼠產生明顯的不良影響。Zhou 等[10]用轉基因大米喂養大鼠 90 d,大鼠未出現不良反應,證明其與傳統大米同樣安全營養。
國際和國內批準生產和頒發安全證書的轉基因農產品經外源基因表達產物和轉基因全食品毒理學評價,證明食用轉基因大豆、玉米、大米等與非轉基因對照同樣不具有毒理學意義上的安全風險。