趙貴興

（黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院大豆研究所，哈爾濱 150086）

內(nèi)、外源基因在豆制品加工過程中變化規(guī)律的研究概況*

趙貴興

（黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院大豆研究所，哈爾濱 150086）

轉(zhuǎn)基因食品的安全問題一直為人們所關(guān)注，針對與食品鏈關(guān)系密切的轉(zhuǎn)基因大豆在加工過程中各個環(huán)節(jié)進(jìn)行分析及跟蹤溯源研究，建立起我國轉(zhuǎn)基因大豆的溯源與污染評估體系，為我國的轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品的標(biāo)識、監(jiān)管、保護(hù)消費者知情權(quán)等方面制度建立提供重要科學(xué)依據(jù)與研究基礎(chǔ)。

轉(zhuǎn)基因大豆；加工過程；內(nèi)源基因；外源基因；降解變化

轉(zhuǎn)基因作物自20世紀(jì)90年代開始進(jìn)行商業(yè)化種植以來，產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟(jì)效益，在全球范圍內(nèi)得到大力推廣。2012年全球轉(zhuǎn)基因作物的種植面積達(dá)1.703億hm2，與2011年的1.6億hm2相比，增長了6.4%。2012年全球種植轉(zhuǎn)基因作物的國家共有28個，總種植面積達(dá)1.7億hm2。美國、巴西、阿根廷、加拿大和印度是全球種植面積排名前五的國家，這五個國家的種植面積占據(jù)了全球總轉(zhuǎn)基因作物種植面積的近90%。隨著轉(zhuǎn)基因作物及其產(chǎn)品的大規(guī)模商業(yè)化，其安全性及對人類健康和生態(tài)環(huán)境的潛在威脅受到國際社會和廣大民眾的廣泛關(guān)注，作物轉(zhuǎn)基因成分的檢測越來越受到重視。

在2012年全球種植的轉(zhuǎn)基因作物中，幾乎50%是轉(zhuǎn)基因大豆，轉(zhuǎn)基因玉米占33%，轉(zhuǎn)基因棉花為14%，轉(zhuǎn)基因油菜籽約為5%。同時，轉(zhuǎn)基因苜蓿、轉(zhuǎn)基因甜菜和轉(zhuǎn)基因南瓜也有小面積種植。

隨著轉(zhuǎn)基因作物種植面積的不斷擴(kuò)大，轉(zhuǎn)基因食品發(fā)展十分迅速。20世紀(jì)80年代初，美國最早進(jìn)行了轉(zhuǎn)基因食品的研究。

1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

2012年發(fā)展中國家的轉(zhuǎn)基因作物種植量占全球總轉(zhuǎn)基因作物的52%，發(fā)達(dá)國家48%。其中特別顯著的是，新增的種植轉(zhuǎn)基因作物的農(nóng)民中有90%來自發(fā)展中國家（見圖1）。事實上，這是發(fā)展中國家的轉(zhuǎn)基因作物的絕對增長幅度（720萬hm2）首次超過發(fā)達(dá)國家的增幅（610萬hm2）。2013年全球轉(zhuǎn)基因作物種植面積比上年增加500萬hm2。從種植面積來看，根據(jù)國際農(nóng)業(yè)生物技術(shù)應(yīng)用服務(wù)組織（ISAAA）的數(shù)據(jù)，2011年全球轉(zhuǎn)基因作物種植面積達(dá)到1.60億hm2，與1996年的170萬hm2相比，16年來全球轉(zhuǎn)基因作物的種植面積增長了近94倍，累計種植面積達(dá)到12.57億hm2。從種植轉(zhuǎn)基因作物的國家來看，由最初的6個增加到2011年的29個。

種植轉(zhuǎn)基因作物的農(nóng)戶數(shù)量首次超過了1 000萬戶，印度成為全球第五大轉(zhuǎn)基因作物生產(chǎn)國。全球轉(zhuǎn)基因作物的主要種植國依次是美國、阿根廷、巴西、加拿大和印度，僅美國就種植了5 460萬hm2（占全球生物技術(shù)作物總面積的53%）。據(jù)統(tǒng)計，在2006年的種植作物中，轉(zhuǎn)基因大豆依然是最主要的轉(zhuǎn)基因作物，種植面積為5 860萬hm2（占全球轉(zhuǎn)基因作物總種植面積的57%），其次是轉(zhuǎn)基因玉米（2 520萬hm2，占25%）、轉(zhuǎn)基因棉花（1 340萬hm2，占13%）和轉(zhuǎn)基因油菜（480萬hm2，占5%）。ISAAA預(yù)測，全球轉(zhuǎn)基因作物的種植面積將繼續(xù)增加，將達(dá)到2億hm2，到2015年，40多個國家的至少2 000萬農(nóng)戶都將種植轉(zhuǎn)基因作物（見圖2）。

美國雖然近幾年轉(zhuǎn)基因種植已趨于飽和，但巨大的存量以及新型種子在未來投入市場，仍將為全球相關(guān)農(nóng)藥產(chǎn)品提供巨大需求；發(fā)展中國家巴西、阿根廷、印度等將為今后幾年提供增量；中國已處于全球轉(zhuǎn)基因產(chǎn)業(yè)鏈中。

因此不僅檢測產(chǎn)品中是否含有轉(zhuǎn)基因成分十分重要，研究外源基因片段在加工過程中的變化規(guī)律也十分重要。這就迫切需要我們對轉(zhuǎn)基因食品加工過程中DNA的降解程度以及轉(zhuǎn)入外源基因的變化規(guī)律進(jìn)行研究來不斷完善安全性評價、法律法規(guī)以及標(biāo)識制度的實施。

轉(zhuǎn)基因大豆除了用來榨油外，正在進(jìn)入傳統(tǒng)的大豆加工領(lǐng)域，主要是生產(chǎn)豆制品，如豆腐、腐乳、豆奶、豆醬等產(chǎn)品，這些都是國人餐桌上平時必不可少的食品，深加工的產(chǎn)品則有大豆低聚糖、大豆磷脂、大豆異黃酮、大豆皂甙、大豆多肽化合物等。以往的研究都是建立傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品檢測技術(shù)，這方面的技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟，近年來，國內(nèi)外開始研究不同加工環(huán)節(jié)內(nèi)、外源基因的變化規(guī)律。

圖1 2012年發(fā)展中國家種植面積首次超過發(fā)達(dá)國家

圖2 全球種植轉(zhuǎn)基因作物農(nóng)民數(shù)量及國家數(shù)量持續(xù)增長

英國利茲大學(xué)研究表明，食品加工工藝可使某些轉(zhuǎn)入的外源DNA斷裂，當(dāng)外源DNA片段小于單個基因大小時，物質(zhì)就不可能通過其遺傳而生存。因此，轉(zhuǎn)基因食品經(jīng)過加工、烹調(diào)等加工過程后，DNA的完整性值得關(guān)注。一個功能性基因要想從轉(zhuǎn)基因植物轉(zhuǎn)移到細(xì)菌中需要達(dá)到250 bp以上。常見的豆制品有豆腐、豆粉、豆奶等，主要是研究磨漿、煮漿等常規(guī)的物理、化學(xué)加工過程。Bauer等的研究，在豆奶和豆腐中可檢測到1 339 bp的Lectin片段。對于轉(zhuǎn)基因大豆制成的豆奶和豆腐，生豆奶煮沸10min，Lectin基因片段從1 714 bp降1 339 bp，而在豆腐中并未發(fā)現(xiàn)進(jìn)一步的DNA降解。Peano等探討了豆粉、薄脆餅干和豆腐中內(nèi)源基因Lectin的變化情況，其中在豆粉中能夠檢測出1 626 bp的基因片段，而薄脆餅干和豆腐中只能分別檢測出39lbp和169 bp的Lectin基因片段。

國外Grysona等在實驗室模擬了大豆油的精煉過程，并且在大豆毛油中檢測到轉(zhuǎn)基因成分。Pa?trizia等利用基于DNA的傳統(tǒng)方法和DNA生物傳感器能監(jiān)測轉(zhuǎn)基因大豆油加工鏈各個環(huán)節(jié)轉(zhuǎn)基因成分情況。Bauer等研究了大豆深加工蛋白質(zhì)的DNA降解情況，發(fā)現(xiàn)其能擴(kuò)增到714 bp的片段。國內(nèi)王小花對大豆毛油精煉成精煉油過程中的4道重要的工序進(jìn)行采樣，用Taq-man探針PCR檢測每個樣品的Lectin基因和35S啟動子基因，建立了可靠的DNA提取技術(shù)和轉(zhuǎn)基因成分的檢測方法。

對于大豆油、醬油、深加工蛋白等大豆深加工產(chǎn)品，DNA降解程度較大，有些幾乎提取不到DNA，后面的檢測難度就更大，因此也對DNA高效提取及檢測技術(shù)靈敏度提出了更高的要求。

國內(nèi)王衛(wèi)國等人的研究表明，高溫蒸汽、低壓蒸汽處理時間充足都能夠使DNA有效降解，同時采用擠壓膨化加工（通常為高溫、高壓、高濕）也能降解DNA。另外，熱噴技術(shù)不僅能夠殺死微生物，而且也能夠?qū)χ参顳NA的降解產(chǎn)生巨大的影響。陳穎等研究了豆腐、豆粉、豆奶這三類產(chǎn)品不同加工工藝對轉(zhuǎn)基因大豆內(nèi)、外源基因的降解情況。對于內(nèi)源基因，豆腐加工過程中，原料經(jīng)過磨漿等能使Lcctin基因長度降解至原來的一半（1 000 bp左右）；高溫煮漿對DNA的降解影響不大，點漿過程DNA被降解為500 bp大小的片段，在進(jìn)行內(nèi)源基因檢測時僅能檢測出407 bp和162 bp的片段，最后的擠壓成型過程屬于物理機(jī)械作用，對DNA的完整性影響不大，仍能檢測出407 bp和162 bp大小的片段。

豆粕作為重要的飼料在國內(nèi)用途廣泛，國內(nèi)對豆粕也進(jìn)行了相關(guān)的研究。梁杉等用高壓蒸氣處理豆粕，研究其對啟動子基因和終止子基因的影響，結(jié)果啟動子基因均可檢測到246 bp、165 bp和101 bp這3個處理后的片段，而終止子基因只能檢測到125 bP片段，217 bp片段在處理后檢測不到，表明其對啟動子和終止子的影響不同。梁克紅同對豆粕進(jìn)行干熱、濕熱、膨化處理后發(fā)現(xiàn)外源基因片段隨溫度的升高、加熱時間的延長，降解更嚴(yán)重，經(jīng)過120℃干熱10min后，降解到408 bp以下；高壓對外源基因片段造成了嚴(yán)重的破壞，濕熱1min，外源基因降解到807 bp以下；膨化處理對外源基因的影響不大，膨化以后外源基因降解到1 512 bp以下。

世界許多國家為此制定了相應(yīng)的法規(guī)及條例，對轉(zhuǎn)基因作物和轉(zhuǎn)基因食品進(jìn)行標(biāo)識管理及安全性評價。我國于1993年頒布了《基因工程安全管理辦法》，1996年頒布了《農(nóng)業(yè)生物基因工程安全管理實施辦法》，2001年國務(wù)院發(fā)布了《農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物安全管理條例》，2002年3月20日，發(fā)布了有關(guān)安全評價、進(jìn)出口、標(biāo)識的三個配套規(guī)章，并已開始正式實施。2002年4月8日，衛(wèi)生部出臺了《轉(zhuǎn)基因食品衛(wèi)生管理辦法》。

2 國內(nèi)外研究趨勢

由于轉(zhuǎn)基因食品存在著對人類健康和安全以及對生態(tài)、環(huán)境潛在危害的風(fēng)險，存在一些非有意和非預(yù)期后果，如可能產(chǎn)生新毒素和過敏原、增加水和食物的污染、抗性基因的基因漂移、有益性狀損失、基因散播跨越物種障礙、農(nóng)作物生物多樣化的損失、生態(tài)平衡的干擾等，因此轉(zhuǎn)基因食品一進(jìn)入流通領(lǐng)域，其安全性問題就受到了廣泛關(guān)注。目前國際社會對轉(zhuǎn)基因食品安全性及對環(huán)境生態(tài)影響仍有相當(dāng)大的爭議，轉(zhuǎn)基因作物是否有害、危害程度多深至今仍沒有定論。轉(zhuǎn)基因作物中的新性狀（抗病、蟲害以及抗除草劑性狀等）的出現(xiàn)，使轉(zhuǎn)基因作物及其加工產(chǎn)品對人類健康和環(huán)境安全性的研究日趨成為全球關(guān)注的熱點和焦點。

轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品除了直接作為原料進(jìn)行加工生產(chǎn)外，還有其加工品進(jìn)入到食品鏈的情況，國外尤其是歐洲在這方而己經(jīng)發(fā)現(xiàn)很多案例并加強(qiáng)了監(jiān)測。作為世界上最大的食用大豆消費國，近年來，我國進(jìn)口轉(zhuǎn)基因大豆激增，轉(zhuǎn)基因大豆及其制品對人體健康和生態(tài)環(huán)境的影響越來越引起人們的關(guān)注。

目前，國內(nèi)外轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品檢驗方法主要有三種，第一種是建立在以核酸為基礎(chǔ)的檢驗方法，如檢測特異插入功能基因DNA的PCR方法、巢式PCR方法、檢測特異插入基因表達(dá)RNA的RT-PCR方法和核酸雜交方法等；第二種是建立在檢驗外源基因的表達(dá)產(chǎn)物—蛋白質(zhì)檢驗方法，如檢測特異插入基因表達(dá)蛋白的抗原特性的ELISA、試紙酶聯(lián)方法，檢測插入基因表達(dá)蛋白的功能的生物學(xué)生化活性檢測方法等；第三種是利用紅外檢驗生物技術(shù)產(chǎn)品化學(xué)及空間結(jié)構(gòu)。迄今為止，國內(nèi)外對轉(zhuǎn)基因作物加工過程中DNA的降解變化規(guī)律、被轉(zhuǎn)入的外源基因及其表達(dá)蛋白在加工過程中的變化研究卻很少。

綜合國內(nèi)外研究，我們可以發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)基因大豆經(jīng)過不同的加工工序后，DNA都會發(fā)生一定程度的降解，在深加工品中基因片段有些甚至小于200 bp，但降解到小于100 bp的可能性非常小，具有一定的可測性。因此，相關(guān)監(jiān)管部門可選擇100 bp左右的片段進(jìn)行檢測。同時，不同加工過程中大豆DNA降解程度有比較大的差別，對于轉(zhuǎn)基因成分的檢測，尤其是定量檢測，根據(jù)不同的加工品需要采用不同的方法。

轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品與我們的生活息息相關(guān)，其安全性問題也十分有爭議，對相關(guān)產(chǎn)品進(jìn)行的常規(guī)定性定量檢測技術(shù)已經(jīng)十分成熟，而深加工產(chǎn)品由于其加工程度深使DNA難以提取，含有的雜質(zhì)又會影響后續(xù)實驗，檢測技術(shù)還不太成熟，這不僅無法進(jìn)行標(biāo)識，更無法對轉(zhuǎn)基因成分的變化情況進(jìn)行追溯，因此現(xiàn)在的研究熱點也已經(jīng)傳向了深加工產(chǎn)品的檢測和食品安全問題，而對于食品鏈中各環(huán)節(jié)的檢測和溯源問題具有十分重要的意義，這也為科學(xué)、安全、合理的利用轉(zhuǎn)基因大豆及其產(chǎn)品提供了依據(jù)。

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Degradation of Endogenousand ExogenousGenesof Transgenic Soybean in Soybean ProductsDuring Processing

ZhaoGuixing
（Soybean Research Institute,Heilongjiang Academy of Agricultural Sciences,Harbin 150086,Heilongjiang,China）

The safety ofGM food has become one of the key issues dominating public concern.Because of the close ties between geneticallymodified soybeansand food chain,it isessential to ananlyze the course of manufacturing processes and tracing the origin to establish China's traceability and pollution assessment system of transgenic soybean and its products.Itcan also provide scientific evidence and research baseline for the identification,regulation and protection ofconsumer's rightofGM products.

Geneticallymodified soybean;Manufacturing process;Endogenous gene;Exogenous gene;Degradation

TS214.2

B

1674-3547(2015)01-0028-05

2015-01-03

趙貴興，男，博士在讀，副研究員，研究方向為大豆加工及品質(zhì)分析，E-mail:zhaoguixing@163.com

哈爾濱市科技局科技創(chuàng)新人才研究專項資金——青年后備人才（2013RFQYJ146）