轉(zhuǎn)基因食品檢測技術(shù)研究進(jìn)展

轉(zhuǎn)基因食品在為人類解決許多問題并帶來巨大利益的同時(shí)，也在食品安全方面產(chǎn)生了一些隱患，因此迫切需要更加準(zhǔn)確、高效的轉(zhuǎn)基因食品檢測技術(shù)。隨著社會(huì)的發(fā)展，轉(zhuǎn)基因食品檢測技術(shù)愈加成熟，并且有了更廣泛的應(yīng)用，本文闡述了蛋白質(zhì)總體水平測試、基因水平檢測和其它測試方法的基本原理，從多方面分析其利弊和對(duì)轉(zhuǎn)基因行業(yè)的影響。

一、轉(zhuǎn)基因食品的安全問題

轉(zhuǎn)基因食品指的是利用轉(zhuǎn)基因生物技術(shù)取得的轉(zhuǎn)基因生物，并以該類轉(zhuǎn)基因生物為直接食品或者為原材料加工生產(chǎn)制作的食品，依照來源的不同，轉(zhuǎn)基因食品可以分為植物性轉(zhuǎn)基因食品、動(dòng)物性轉(zhuǎn)基因食品和微生物性轉(zhuǎn)基因食品。隨著現(xiàn)代科技的高速發(fā)展，科學(xué)家們已經(jīng)成功研發(fā)出大量的不同種類的轉(zhuǎn)基因食品，但也引發(fā)了公眾對(duì)其安全性的擔(dān)憂，比如是否對(duì)人體有害、是否對(duì)生態(tài)環(huán)境有危害等。

1.對(duì)人類健康的危害。（1）毒性問題。許多食品因富含紅細(xì)胞凝集素、神經(jīng)毒素等而具備毒性，毒性物質(zhì)可以抵抗病原體及蟲害的攻擊，食用時(shí)經(jīng)過一些恰當(dāng)?shù)奶幚頃?huì)防止人體中毒，比如神經(jīng)毒素以及蛋白酶抑制劑一般可以用來抵抗病原菌的侵害。但一些研究學(xué)者認(rèn)為，轉(zhuǎn)基因肉制品可能增加微量毒素的濃度，嚴(yán)重的還會(huì)造成某種遺傳類病癥。（2）過敏問題。轉(zhuǎn)基因制品中常富含可以招致機(jī)體出現(xiàn)不良反應(yīng)的基因，這是因?yàn)橥庠椿蛟趯?dǎo)入自交系之后，其外源基因百搭出來的氨基酸序列與原本的表達(dá)為致敏性的基因存在一定的同源性，這種外源基因的導(dǎo)入就可能使食品出現(xiàn)致敏性或者是表達(dá)出新的過敏原，引起人體的不良反應(yīng)。（3）抗生素抗性。人體攝入轉(zhuǎn)基因食品之后，抗生素標(biāo)記基因可能會(huì)水平轉(zhuǎn)移到腸道被腸道微生物所利用并產(chǎn)生抗生素抗性，這些抗生素標(biāo)記基因通過水平轉(zhuǎn)移以及重組分散到許多病原菌中，還可能產(chǎn)生新型病原體。

2.對(duì)環(huán)境的危害。有些轉(zhuǎn)基因物種可能含有從桿菌中提取的細(xì)菌基因，導(dǎo)致部分昆蟲死亡或者不正常發(fā)育。此外，轉(zhuǎn)基因食品還會(huì)對(duì)生態(tài)系統(tǒng)造成一定的危害，因?yàn)檗D(zhuǎn)基因作物等經(jīng)過基因改造得到了更優(yōu)良的性狀，具有更強(qiáng)的特性，在自然生存法則下，普通生長的作物就會(huì)被淘汰，更有可能會(huì)改變原有的捕食關(guān)系，從而打破生態(tài)系統(tǒng)平衡，影響生物多樣化。比如，轉(zhuǎn)基因大豆可能會(huì)引起抗除草劑雜草的蔓延，對(duì)生物資源造成一定風(fēng)險(xiǎn)，并且影響生物多樣性。

二、轉(zhuǎn)基因食品檢測技術(shù)

1.基因水平檢測。基因水平檢測一般指通過血液、其他體液或細(xì)胞對(duì)DNA進(jìn)行檢測的技術(shù)，主要是利用PCR法、雜交、基因芯片等方法來測試遺傳物質(zhì)中是否存有外源基因。這種技術(shù)能夠在體外實(shí)現(xiàn)指定基因和DNA序列迅速擴(kuò)增，并且這種微量且精確的測量技術(shù)最早就是應(yīng)用在基因克隆和檢測轉(zhuǎn)基因環(huán)節(jié)中。

2.基于PCR的檢測方法。聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（PCR）檢測法是一種放大擴(kuò)增目標(biāo)DNA片段的生物分子技術(shù)，能夠?qū)⑽⒘康腄NA大量增加。1983年，美國的Mullis率先提出設(shè)想，并于1985年成功發(fā)明此反應(yīng)。聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)也被用于檢測食品中是否含有轉(zhuǎn)基因成分，包括定性PCR法、多重PCR法、定時(shí)熒光定量PCR法、PCR-DGGE技術(shù)、超分支滾環(huán)擴(kuò)增技術(shù)、數(shù)字PCR檢測技術(shù)、新材料輔助定量檢測技術(shù)和光譜分析法。

（1）定性PCR法。定性PCR法是一種通過擴(kuò)增特異DNA片段來測試制品中是否含有轉(zhuǎn)基因成分的方法，靈敏性比較高。為了讓外源基因順利轉(zhuǎn)入宿主體內(nèi)，轉(zhuǎn)基因需要先構(gòu)建啟動(dòng)子、終止子、選擇性標(biāo)記基因、報(bào)告基因等幾個(gè)必不可少的部分，再據(jù)此設(shè)計(jì)引物，然后提取樣品中的DNA，利用PCR擴(kuò)增序列，再利用瓊脂糖凝膠電泳分離擴(kuò)增產(chǎn)物，觀察分離情況。如果能夠取得特異性的擴(kuò)增條帶，則說明被檢根系基因組DNA為轉(zhuǎn)基因商品。

（2）多重PCR法。多重（復(fù)合）PCR技術(shù)是一種目前在轉(zhuǎn)基因食品檢測領(lǐng)域應(yīng)用最為廣泛的技術(shù)之一，這種檢測方法將多條引物和DNA模板添加到一個(gè)PCR反應(yīng)體系中，具有同時(shí)擴(kuò)增多個(gè)靶序列的功能。

（3）定時(shí)熒光定量PCR法。作為近年來興起的最新定量技術(shù)之一，定時(shí)熒光定量PCR在常規(guī)PCR法的根底上增多了一條帶有熒光基團(tuán)的探針，其5’端帶有1個(gè)調(diào)查報(bào)告基團(tuán)，3’端帶有1個(gè)淬滅基團(tuán)。在PCR起反應(yīng)的最初階段，模板DNA的量與PCR產(chǎn)物的量之間有著線性相關(guān)，當(dāng)PCR循環(huán)數(shù)增多，熒光信號(hào)加強(qiáng)，通過測試熒光信號(hào)即可完成定量分析。

（4）數(shù)字PCR檢測技術(shù)。數(shù)字PCR檢測技術(shù)最大的優(yōu)勢是將分子生物學(xué)和統(tǒng)計(jì)學(xué)相結(jié)合，近年來得到了非常迅速的發(fā)展。先大量稀釋DNA樣本中的反應(yīng)溶液并分散于反應(yīng)孔（微滴或微陣列）中，使每個(gè)反應(yīng)孔的模板分子不超過一個(gè)，再進(jìn)行獨(dú)立PCR擴(kuò)增，此時(shí)產(chǎn)生熒光信號(hào)的反應(yīng)孔就代表樣品的具體含量。而當(dāng)內(nèi)部濃度系數(shù)較高且每個(gè)反應(yīng)孔不止一個(gè)分子通過的時(shí)候，就需要利用泊松概率分布計(jì)算出樣品每個(gè)微反應(yīng)單元收集的熒光信號(hào)的濃度和復(fù)制數(shù)量。另外，在數(shù)字PCR檢測技術(shù)運(yùn)行過程中，要控制外源基因的復(fù)制數(shù)量，確保標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)和絕對(duì)定量參數(shù)的完整度，提高擴(kuò)增反應(yīng)的有效性。

（5）新材料輔助定量檢測技術(shù)。納米技術(shù)能夠降低檢測中的不穩(wěn)定性，有效提升檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性。近年來的新材料主要包括氧化石墨烯（GO）、納米金粒子和量子點(diǎn)等。其中，氧化石墨烯（GO）主要是借助化學(xué)鍵形成單分子層二維蜂窩狀的氧化結(jié)構(gòu)，能夠提升技術(shù)運(yùn)行的穩(wěn)定性和參數(shù)管控能力，其作為最有效的熒光淬滅介質(zhì)，能夠?qū)崿F(xiàn)淬滅操作，并標(biāo)定熒光基團(tuán)。

（6）光譜分析法。光譜分析法是一種新型無損檢測技術(shù)，能有效準(zhǔn)確地檢測食品的成分和各種含量，經(jīng)常用于果蔬的質(zhì)量安全檢測。在轉(zhuǎn)基因領(lǐng)域應(yīng)用的光譜分析法一般為近紅外光譜檢測，因?yàn)榻t外光譜的穿透力強(qiáng)，不用對(duì)轉(zhuǎn)基因制品展開預(yù)處理或者基因組篩選。光譜分析檢測技術(shù)可以根據(jù)光譜來鑒別物質(zhì)，確定它的化學(xué)組成和相對(duì)含量，分析轉(zhuǎn)基因食品的分子結(jié)構(gòu)，利用紅外線穿透技術(shù)來獲取食品信息，并將信息導(dǎo)入模擬軟件中，繪制成光譜圖，為轉(zhuǎn)基因食品結(jié)構(gòu)分析提供數(shù)據(jù)支撐，結(jié)合分析結(jié)果來判斷食品的安全性。

3.基于基因芯片的檢測方法。這種檢測方法的檢測對(duì)象是轉(zhuǎn)基因生物體，測定基因序列，把大量帶有標(biāo)記的基因寡核苷酸探針按照一定規(guī)律排列在尼龍膜、玻璃或者硅片等載體上，形成微矩陣，再利用計(jì)算機(jī)軟件對(duì)基因序列進(jìn)行計(jì)算處理，進(jìn)而掌握轉(zhuǎn)基因食品的相關(guān)特征信息，比如基因特征以及生物信息。

4.蛋白質(zhì)水平檢測。生物學(xué)遺傳信息的傳達(dá)遵照“中心法則”，遺傳信息由DNA轉(zhuǎn)錄成RNA，再通過RNA在核糖體中的翻譯制備對(duì)應(yīng)的蛋白質(zhì)，借以保持細(xì)胞各項(xiàng)機(jī)能。轉(zhuǎn)基因技術(shù)是改變生物體DNA后，使其遺傳物質(zhì)能夠表達(dá)人們所期望的特異性蛋白質(zhì)的一種方法。因此對(duì)轉(zhuǎn)基因食品中外源蛋白質(zhì)進(jìn)行檢測，就能夠鑒別出其中是否含有轉(zhuǎn)基因成分。目前，蛋白質(zhì)水平方面發(fā)展較為成熟的檢測技術(shù)包括Western印跡法、酶聯(lián)免疫吸附法（ELISA）、蛋白質(zhì)芯片、試紙條法、組學(xué)分析技術(shù)等。

（1）Western印跡法（蛋白質(zhì)印跡法）。Western印跡法是一種利用電泳技術(shù)分離外源蛋白質(zhì)，結(jié)合電泳分離、特異性抗體、顯色酶促反應(yīng)的檢測技術(shù)，主要功能是從較為復(fù)雜的混合物中成功檢測出特異性蛋白質(zhì)，測試出蛋白質(zhì)含量后再與蛋白質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)做對(duì)比，以此判斷轉(zhuǎn)基因食品樣本的安全性。此法主要適用于復(fù)雜混合、不可溶、低于或超過預(yù)定限值水平的蛋白質(zhì)的檢測，可以斷定一個(gè)樣品中是否含有少于或超過預(yù)定限值水平的目的蛋白質(zhì)，比較適用于樣品的定性檢測，尤其適用于不可溶蛋白質(zhì)的分析。蛋白質(zhì)印跡法主要是從待測樣本中篩選總蛋白質(zhì)，經(jīng)SDS聚丙烯酰胺凝膠電泳使蛋白質(zhì)按質(zhì)量大小分離后，將其轉(zhuǎn)移到固相支持物（硝酸纖維膜或尼龍膜）上，再用同位素標(biāo)記的抗體作為探針進(jìn)行雜交，然后通過放射性顯影技術(shù)檢測出食品中的轉(zhuǎn)基因成分。

（2）酶聯(lián)免疫吸附法（ELISA）。ELISA測試是將抗體與抗原反應(yīng)的特異性與酶對(duì)底物的高效催化作用結(jié)合起來，依據(jù)蛋白作用于底物之后的顯色反應(yīng)，當(dāng)抗原與抗體結(jié)合時(shí)，借助于比色或熒光反應(yīng)鑒定轉(zhuǎn)基因成分，酶與底物反應(yīng)的顏色與樣品中抗原的含量成正比?，F(xiàn)階段商品化的ELISA試劑盒只能測試少數(shù)幾種指定的轉(zhuǎn)基因制品，比如美國Prime公司的NPTELIIELISA試劑盒、測試玉米粉中StarlinkCry9c酶的Bt9玉米測試試劑盒等。

三、轉(zhuǎn)基因食品的管控措施和未來展望

需要注意的是，轉(zhuǎn)基因食品檢測技術(shù)存在一定的局限性，仍有需要完善的地方，可以從準(zhǔn)確性、效率、操作難易程度以及造價(jià)四個(gè)方面進(jìn)一步提升。第一，盡管大部分轉(zhuǎn)基因食品檢測技術(shù)能夠基本保證實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性，但是仍有一些因素會(huì)影響整體結(jié)果的精確性，所以需要在現(xiàn)有基礎(chǔ)上進(jìn)行修改或結(jié)合幾種技術(shù)研究出一種新的技術(shù)，從而最大程度地確保檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性。第二，目前的轉(zhuǎn)基因食品檢測技術(shù)都缺乏較高的效率，只能同時(shí)進(jìn)行少量的檢測，卻不能在同一時(shí)間對(duì)多個(gè)實(shí)驗(yàn)樣本進(jìn)行檢測，無論從時(shí)間還是金錢成本上而言都是不劃算的。因此，研究人員還需提升檢測效率，爭取能夠在短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)最大化價(jià)值。第三，許多文獻(xiàn)中都提到，某些檢測技術(shù)需要研究人員花費(fèi)較多的時(shí)間和精力，操作過程繁瑣且困難。目前還缺乏一個(gè)操作簡單、高效率，并且不同資質(zhì)的研究人員都能操作的方法，這就需要相關(guān)研究人員繼續(xù)努力。第四，由于單次檢測成本較高，需要的器材造價(jià)昂貴，許多轉(zhuǎn)基因食品都因?yàn)橘Y金不足而失去了檢測的機(jī)會(huì)，使其安全性不能得到保障，大大降低了其可靠性和安全程度。所以，應(yīng)該在最大程度上降低檢測技術(shù)的成本，讓更多的樣本能夠得到檢測，但同時(shí)也要保證檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性。

另外，雖然如今中國和國際上都有針對(duì)轉(zhuǎn)基因食品安全性的管控措施和條約，但是仍然無法完全確保市場上轉(zhuǎn)基因食品的安全性以及是否會(huì)對(duì)人體造成危害。就目前情況而言，轉(zhuǎn)基因食品安全檢測的管控措施還不夠嚴(yán)格、完整和系統(tǒng)化，我國乃至國際上都需要一個(gè)更加明確且能夠嚴(yán)格執(zhí)行的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，最好能夠指定幾種精確、高效、簡易的測試辦法，保障消費(fèi)市場上的轉(zhuǎn)基因食品可以通過任意一種安全測試，使消費(fèi)者能夠放心選購轉(zhuǎn)基因食品。

作者簡介：蔡子璇（2006-），女，漢族，重慶人，高中學(xué)歷，研究方向是生物。