抗蟲耐除草劑玉米DBN9936×DBN9501和親本玉米DBN318的營養(yǎng)成分和抗營養(yǎng)成分的比較研究

韓 超，石麗麗，劉婷婷，趙金鵬，毛宏梅，陳 晨，李 巖

(中國疾病預(yù)防控制中心營養(yǎng)與健康所，北京 100050)

田間雜草和害蟲是玉米種植中的兩個重要問題，培育具有抗除草性和抗蟲性的玉米是玉米種子改良的重要內(nèi)容。隨著生物技術(shù)的發(fā)展，全世界已經(jīng)有諸多玉米品種被正式批準投入商業(yè)化，主要為抗蟲玉米和抗除草劑基因玉米。DBN9936玉米通過基因工程表達Cry1Ab和EPSPS蛋白。Cry1Ab表達的殺蟲晶體蛋白對某些昆蟲具有高度的物種特異性毒性，并對亞洲玉米螟(玉米螟)、粘蟲(Walker)等具有抗性[1]。來源于根癌農(nóng)桿菌的EPSPS基因編碼5-烯醇丙酮酸莽草酸-3-磷酸合酶，對除草劑草甘膦產(chǎn)生抗性。DBN9501玉米通過基因工程表達vip3Aa19和PAT蛋白，這些蛋白具有對鱗翅目昆蟲的抗性和對除草劑草銨膦的耐受性[2]。上述兩種玉米(DBN9936和DBN9501)分別獲得了中國農(nóng)業(yè)部批準的生產(chǎn)生物安全認證。為擴大轉(zhuǎn)基因玉米的抗蟲和耐除草劑效果，北京大北農(nóng)生物技術(shù)有限公司將兩種玉米堆疊使用，從而形成了新一代的升級產(chǎn)品DBN9936×DBN9501玉米。為保障轉(zhuǎn)基因玉米新品種食用的安全性，本研究對抗蟲耐除草劑玉米DBN9936×DBN9501和親本玉米DBN318的營養(yǎng)成分和抗營養(yǎng)成分進行了比較和分析。

1 材料與方法

1.1 材料

3個批次(2018年北京產(chǎn)、2017年北京產(chǎn)、2018年三亞產(chǎn))的抗蟲耐除草劑玉米DBN9936×DBN9501和親本玉米DBN318，由北京大北農(nóng)生物技術(shù)有限公司提供，共6份樣品，每份樣品1 000 g，黃色籽粒，無霉變。

1.2 方法

檢測轉(zhuǎn)基因玉米和親本玉米中的營養(yǎng)成分、抗營養(yǎng)成分，其中營養(yǎng)成分包括水分、灰分、蛋白質(zhì)、脂肪、碳水化合物、粗纖維、能量、脂肪酸11種、礦物質(zhì)元素10種、維生素8種、氨基酸16種；抗營養(yǎng)成分包括植酸、棉子糖。檢測標準/依據(jù)詳見表1。

表1 營養(yǎng)成分和抗營養(yǎng)成分檢測標準列表

1.3 數(shù)據(jù)處理和結(jié)果判定

若[(轉(zhuǎn)基因作物中營養(yǎng)成分/抗營養(yǎng)成分含量-親本作物中營養(yǎng)成分/抗營養(yǎng)成分含量)/親本作物中營養(yǎng)成分/抗營養(yǎng)成分含量]≤±20%，則判定兩種作物的營養(yǎng)成分/抗營養(yǎng)成分含量基本等同，以此對轉(zhuǎn)基因玉米和親本玉米的營養(yǎng)成分/抗營養(yǎng)成分進行分析，并參考OECD和ILSI的參考范圍。

2 結(jié)果與分析

2.1 主要營養(yǎng)成分

由表2可知，轉(zhuǎn)基因玉米各營養(yǎng)成分含量與親本玉米相比均無顯著性差異。轉(zhuǎn)基因玉米和親本玉米碳水化合物含量不在ILSI和OECD的參考范圍內(nèi)，但兩者之間不存在顯著性差異。

表2 抗蟲耐除草劑玉米DBN9936×DBN9501與親本玉米的主要營養(yǎng)成分檢測結(jié)果

2.2 維生素含量

由表3可知，2018北京產(chǎn)和2018年三亞產(chǎn)轉(zhuǎn)基因玉米泛酸含量高于親本玉米，但3個產(chǎn)地之間無一致性規(guī)律，除2018三亞產(chǎn)親本玉米泛酸含量低于ILSI的參考范圍外，其余各批次轉(zhuǎn)基因和親本玉米泛酸含量均在ILSI的參考范圍內(nèi)，因此判定屬于自然波動。轉(zhuǎn)基因玉米與親本玉米的其余各維生素含量均在OECD或ILSI的推薦范圍內(nèi)，兩者相比也均無顯著性差異。

表3 抗蟲耐除草劑玉米DBN9936×DBN9501與親本玉米的維生素含量檢測結(jié)果 單位：mg/100 g

2.3 礦物質(zhì)含量

由表4可知，2018北京產(chǎn)轉(zhuǎn)基因玉米鋅、硒含量高于親本玉米，2018三亞產(chǎn)轉(zhuǎn)基因玉米鐵含量高于親本玉米，2017北京產(chǎn)轉(zhuǎn)基因玉米磷、鈣、銅、鐵、錳、鋅、硒含量高于親本玉米。上述各礦物質(zhì)含量差異不同批次之間無一致性規(guī)律，差異主要為個別產(chǎn)地礦物質(zhì)含量的差異。另外，根據(jù)OECD和ILSI玉米礦物質(zhì)含量參考范圍，上述礦物質(zhì)含量除硒外均在OECD或ILSI給出的參考范圍內(nèi)，因此尚不能認為上述差異由轉(zhuǎn)入基因引起。其余各礦物質(zhì)含量轉(zhuǎn)基因玉米與親本玉米相比均無顯著性差異。

表4 抗蟲耐除草劑玉米DBN9936×DBN9501與親本玉米的礦物質(zhì)含量檢測結(jié)果 單位：mg/kg

2.4 脂肪酸

由表5可知，2018北京產(chǎn)轉(zhuǎn)基因玉米C18:0含量高于親本玉米，2017北京產(chǎn)轉(zhuǎn)基因玉米C16:1含量低于親本玉米，2018三亞產(chǎn)轉(zhuǎn)基因玉米C17:0含量低于親本玉米，但另外2個批次轉(zhuǎn)基因玉米的上述脂肪酸含量與相應(yīng)批次的非轉(zhuǎn)基因玉米相比均沒有顯著性差異，且上述脂肪酸含量均在ILSI和OECD的參考范圍內(nèi)，判定屬于自然波動。其余各脂肪酸含量轉(zhuǎn)基因玉米與親本玉米相比均無顯著性差異。

表5 抗蟲耐除草劑玉米DBN9936×DBN9501與親本玉米的脂肪酸含量檢測結(jié)果 單位：g/100 g

2.5 氨基酸含量

由表6可見，2018三亞產(chǎn)轉(zhuǎn)基因玉米精氨酸含量低于親本玉米，但另外兩批次轉(zhuǎn)基因玉米精氨酸含量與親本玉米相比無顯著性差異，且兩種玉米精氨酸含量均在OECD/ILSI給出的參考范圍內(nèi)，判定屬于自然波動。其余各氨基酸含量轉(zhuǎn)基因玉米與親本玉米相比均無顯著性差異。按照OECD/ILSI的參考范圍，各批次轉(zhuǎn)基因玉米和親本玉米的氨基酸含量均在OECD或ILSI推薦的參考范圍內(nèi)。

表6 抗蟲耐除草劑玉米DBN9936×DBN9501與親本玉米的氨基酸含量檢測結(jié)果 單位：g/100 g

2.6 抗營養(yǎng)成分

由表7可見，2017北京產(chǎn)轉(zhuǎn)基因玉米的植酸含量高于親本玉米，2017北京產(chǎn)和2018三亞產(chǎn)轉(zhuǎn)基因玉米的棉子糖含量低于親本玉米，但3個產(chǎn)地之間無一致性規(guī)律，且上述抗營養(yǎng)成分含量均在ILSI或OECD的參考范圍內(nèi)，判定屬于自然波動。

表7 抗蟲耐除草劑玉米DBN9936×DBN9501與親本玉米的抗營養(yǎng)成分含量檢測結(jié)果 單位：g/100 g

3 討論

一直以來，轉(zhuǎn)基因食品的安全性備受關(guān)注。轉(zhuǎn)基因技術(shù)出現(xiàn)之初，世界衛(wèi)生組織(WHO)、國際糧農(nóng)組織(FAO)、經(jīng)濟合作和發(fā)展組織(OECD)等國際組織就制定了一系列指南、指導(dǎo)原則和評價策略，以評價轉(zhuǎn)基因食品的安全性[3]。隨著轉(zhuǎn)基因技術(shù)的發(fā)展，轉(zhuǎn)基因食品的安全評價策略也在不斷完善。我國2017版修訂的《轉(zhuǎn)基因植物安全評價指南》在食用安全評價方面對轉(zhuǎn)基因作物需要進行的毒理學(xué)安全評價項目進行了詳細的規(guī)定和說明，其中轉(zhuǎn)基因植物的營養(yǎng)成分分析是食用安全性評價的重要部分，目的是觀察外源基因的轉(zhuǎn)入是否會引起植物營養(yǎng)素、抗營養(yǎng)因子等關(guān)鍵成分的改變。植物關(guān)鍵成分的分析方法主要遵循實質(zhì)等同的原則[4]，目前已按照該原則對多種轉(zhuǎn)基因作物進行了分析。趙金鵬等[5]對耐除草劑轉(zhuǎn)基因大豆ZH10-6和親本大豆中黃10的主要營養(yǎng)成分、維生素、礦物質(zhì)、脂肪酸和氨基酸等進行分析，結(jié)果顯示，兩者之間大部分營養(yǎng)成分含量沒有明顯差別，個別營養(yǎng)成分如鈣、鉀、葉酸等含量高于親本小麥，但在ILSI推薦的范圍內(nèi)，說明耐除草劑基因的插入未導(dǎo)致兩種大豆營養(yǎng)成分的改變。朱元招等[6]對抗草甘膦大豆和豆粕與普通大豆的營養(yǎng)成分和抗營養(yǎng)成分進行了分析，結(jié)果顯示，抗草甘膦大豆加工成豆粕后各種營養(yǎng)成分和抗營養(yǎng)成分與普通品種相似。另外，李敏、趙金鵬等分別對抗性淀粉轉(zhuǎn)基因大米[7]、轉(zhuǎn)GmDREB3基因抗旱小麥[8]的營養(yǎng)成分進行了分析，與親本相比，也未見轉(zhuǎn)基因品種營養(yǎng)成分的改變。

本課題組對2018北京生產(chǎn)、2017北京生產(chǎn)和2108三亞生產(chǎn)的3批抗蟲耐除草劑玉米和親本玉米DBN318進行了營養(yǎng)成分(主要營養(yǎng)成分、維生素、礦物質(zhì)、脂肪酸、氨基酸)和抗營養(yǎng)成分(植酸、棉子糖)含量檢測。營養(yǎng)成分含量檢測結(jié)果顯示：2018北京產(chǎn)轉(zhuǎn)基因玉米泛酸、鋅、硒、硬酯酸含量高于親本玉米；2017北京產(chǎn)轉(zhuǎn)基因玉米磷、鈣、銅、鐵、錳、鋅、硒含量高于親本玉米，棕櫚油酸含量低于親本玉米；2018三亞產(chǎn)轉(zhuǎn)基因玉米泛酸、鐵含量高于親本玉米，珠光脂酸、精氨酸含量低于親本玉米。但是，上述各營養(yǎng)素含量差異為個別產(chǎn)地、個別營養(yǎng)成分間轉(zhuǎn)基因玉米與親本玉米營養(yǎng)成分的差異，3個產(chǎn)地營養(yǎng)素含量差異無一致性規(guī)律。另外，上述營養(yǎng)素含量基本在OECD或ILSI給出的參考范圍內(nèi)，因此認為上述差異屬于自然波動。其余各營養(yǎng)成分轉(zhuǎn)基因玉米和親本玉米相比均無顯著性差異。抗營養(yǎng)成分檢測結(jié)果顯示：2017北京產(chǎn)轉(zhuǎn)基因玉米的植酸含量高于親本玉米；2017北京產(chǎn)和2018三亞產(chǎn)轉(zhuǎn)基因玉米的棉子糖含量低于親本玉米，但3個產(chǎn)地之間無一致性規(guī)律，且上述抗營養(yǎng)成分含量均在ILSI或OECD的參考范圍內(nèi)，認為屬于自然波動。