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科普|转基因食品的前世今生

花匠小妙招
2024-12-03 23:36

利用现代生物技术，将目的基因转移到某生物体中，使其在营养、消费品质等方面向所需要的目标转变，并最终可以被直接食用，或者可以作为生产食品的原料，这样的产品统称为“转基因食品”。转基因技术，可以增加食品原料产量，改良食品的营养价值，并减少农药使用。

根据我国农业部统计，在国际上，大豆、玉米、油菜、番茄等转基因植物以及来源于它们的色拉油、饼干、薯片、蛋糕、番茄酱等植物性转基因食品超过3000种，转基因乳酸菌、转基因酵母菌等微生物来源的凝乳酶、酸奶、奶酪、面包等转基因食品超过5000种，此外还有几十种转基因动物乳腺产生的药用蛋白这种特殊的转基因食品。本文对目前转基因食品的常见种类和发展历程进行介绍。

转基因食品的种类

植物类转基因食品

植物类转基因食品是转基因食品的重要来源，主要有三类转基因植物构成此类食品。第一类是抗除草剂转基因植物，如转5-烯醇丙酮莽草酸-3-磷酸合酶（5-enolpyruvyl shikimate-3-phosphate synthase ，EPSPS）基因抗除草剂大豆，这种大豆以及由这种大豆制作的相关食品如大豆油同样属于转基因食品；第二类为抗虫转基因植物，如转Bt基因的抗虫玉米；第三类是改善产品品质的转基因植物，如改变淀粉组成和含量的大米、抗病的甜椒、延熟保鲜的番茄等。目前，我国已经批准抗病毒木瓜、耐贮存番茄等6种转基因植物商业化生产。需要说明的是，网络上盛传的彩色玉米、小黄瓜、紫薯等均为杂交育种或者自然突变产生，并不属于转基因食品。

动物类转基因食品

转基因动物主要应用在医学治疗、疾病模型的构建、器官移植等方面，而用于食用的转基因动物主要是转生长素基因动物。食用转基因动物很难拿到安全批文，一方面是因为生长素的问题，另一方面是对生态的潜在风险。如果转基因动物逃逸到野外，与野生动物争夺食物和配偶，不但会污染该物种的基因库，还可能导致非转基因的野生动物类群的灭绝。2015年，一种快速生长的三文鱼成为美国批准的全球第一种获准上市供人类食用的转基因动物。三文鱼是西餐和日本料理的主要原料，不仅味道鲜美，而且富含有益心血管健康的ω-3脂肪酸。开发这种转基因鱼的美国公司在1995年向FDA提交了上市申请，直到2009年才满足了FDA提出的所有要求。2010年FDA给予其安全证书。普通三文鱼需要30个月才能成熟，转基因三文鱼只需16个月至18个月就可上餐桌。这些鱼全部是不育的雌性三倍体，从而避免了转基因三文鱼污染野生鱼基因的问题。继转基因三文鱼之后，加拿大研发的高效利用磷而减少环境污染的“环境猪”、我国与韩国科学家合作研发的“超级肌肉猪”等转基因动物食品有望在不久的将来进入市场。

微生物类转基因食品

微生物类转基因食品指的不是转基因微生物，而是用转基因微生物加工而成的食品，典型代表是奶酪。奶酪是一种常见的食品，在制作过程中需要用到发酵和凝乳两个过程。起到凝乳作用的凝乳酶来源于没有断奶的小牛的胃的皱襞中。常规方法需要屠宰小牛后，从胃中提取凝乳酶来生产奶酪。现在我们利用转基因微生物已能够使凝乳酶在体外大量产生，避免了小牛的无辜死亡，也降低了生产成本。美国超过2/3的奶酪在生产过程中使用了这种遗传工程的凝乳酶。除常见的奶酪外，由这类转基因微生物加工而成的面包、啤酒、酒精饮料均属于微生物类转基因食品。

特殊转基因食品

不论是植物类转基因食品，动物类转基因食品，还是微生物类转基因食品，最后都要作为可以填饱肚子的食物被我们吃掉，而最后这类转基因食品，虽然也可以填饱肚子，但是最重要的，这类食品还可以预防疾病。这类食品就是“疫苗食品”。目前越来越多的抗病基因正在被转入植物，使人们在品尝鲜果美味的同时，达到防病的目的，比如我国正在研制的能够预防乙肝的西红柿。除了“疫苗食品”以外，我们利用转基因动植物作为生物反应器来生产的药用蛋白也属于这类特殊的转基因食品。目前我们利用动物反应器可以生产人血红蛋白、胰蛋白酶抑制因子、人乳蛋白等药物蛋白，对于疾病的治疗也发挥了巨大的功效。

转基因食品的发展

第一代转基因食品

第一代转基因食品的特点是改变了一些作物的农艺性状，如抗除草剂大豆、抗虫玉米、抗病毒木瓜。这类转基因食品的直接获益者是田间操作的农民，由于这些良好农艺性状的作物产量更高，农民可以获得更好的收益。此外，抗虫类转基因植物的种植，减少了农药使用量，所以减少了对农民的健康损害。种植这样的转基因植物，不光田间操作的农民获益，同时对于消费者也是有益的，因为农药残留在作物中，当我们把作物作为食品吃到肚子里的时候对自身的健康也是一种损害。第一代转基因食品的发展过程中，通过改变植物的农艺性状，使得粮食高产，人们得以“吃得饱”。

第二代转基因食品

第二代转基因食品以改善品质、增加营养为主要特征。据统计，全球有35 亿多人缺铁, 20 亿人缺碘, 2 亿儿童维生素A 不足，且主要存在于发展中国家。此外许多食品本身存在一些营养问题，如豆类缺乏含硫氨基酸，谷物缺乏赖氨酸和色氨酸，花生、大豆中含有致敏蛋白、抗营养因子等。虽然目前许多国家采用的食品强化（如在食盐中加碘）已经取得了一些成效, 但是微量营养素不足的问题仍困扰着发展中国家。通过转基因技术对现有食品进行营养改良，将需要性状的基因从现有物种中分离出来, 转入目标食品内就可获得高营养的转基因食品, 满足人们的营养需求。2002年，瑞士科学家将β-胡萝卜素合成途径的主效基因转入水稻中，这种转基因水稻使人们在吃饱肚子的同时能够补充足够的维生素A。第二代转基因食品使得人们由第一代转基因食品的“吃得饱”进一步达到“吃得好”。

第三代转基因食品

第三代转基因食品以增加食品的免疫功能为目标，主要就是前文介绍的特殊转基因食品，包括疫苗类食品和由各种动植物反应器产生的药用蛋白，如抗狂犬病的番茄、抗轮状病毒的马铃薯等。这类转基因食品的主要特点在于可以通过吃东西来进行疾病的预防与治疗，使人们“吃得健康”。

可以看出，转基因食品在解决贫困国家温饱问题、提高食品品质、疾病治疗等方面发挥了巨大的作用。作为现代生物技术的产物，转基因食品所产生的社会与经济效益十分显著。虽然目前还存在这样或那样的争论，但随着全面科学普及工作的深入和生物技术以及相关管理制度的不断完善，转基因食品会更好地造福于人民。

此文拟发表在《生物学教学》杂志2017年第42卷第12期

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流苏贝母兰（学名：Coelogyne fimbriataLindl.）：根状茎较细长，匍匐，粗1.5-2.5毫米，节间长3-7毫米。假鳞茎狭卵形至近圆柱形，顶端生2枚叶。叶长圆形或长圆状披针形，纸质。花葶从已长成的假鳞茎顶端发出，长5-10厘米；总状花序通常具1-2朵花，花淡黄色或近白色，仅唇瓣上有红色斑纹；花瓣丝状或狭线形，与萼片近等长，宽0.7-1毫米；唇瓣卵形，3裂。蒴果倒卵形。花期8-10月，果期次年4-8月。

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