转基因作物饲料的安全性评价研究进展

转基因作物饲料的安全性评价研究进展

王进

摘 要：本文在目前被普遍关注的转基因作物安全性评价的原则、方法与内容的基础上，介绍了当前国内外转基因作物安全性评价概况，从转基因饲料检测技术、动物消化道和饲料加工工艺对转基因饲料DNA完整性的作用、转基因饲料对动物生产性能和健康的影响、转基因饲料对动物产品品质的影响四个方面对转基因饲料生物安全评价的研究进展进行综述。 关键词：转基因饲料，生物安全评价

目前生物技术正朝着纵深发展，在医药方面已经给人们带来了可观的经济效益，在转基因植物方面也取得了令人瞩目的发展。但对于转基因生物的安全评价一直是国际上学术界讨论的热门话题，并广泛涉及到经济、贸易、文化和政治各个方面。但至今为此，不管是学术界还是国际社会对转基因生物的安全问题尚无定论。

1 转基因技术的目的及关注焦点

转基因技术应用于作物的主要目的有[1]：①增加抗病虫害基因（BT），可杀死某些主要病虫害，保证作物产量。②增加耐除草剂基因（HT），以便于除杂草的机械化作业。③增加植物营养素定向调控基因，如增加油脂含量、蛋白质含量、赖氨酸含量等的基因。④增加植物生长激素分泌的基因等。

目前，在转基因作物中导入的外源基因主要有：抗除草剂基因（bar，pat，CP4-EPSP等）、抗虫基因（Bt，CpTI等）、抗病基因（Xa21、GO等）以及改良品质的基因（Asp-1）等。这些基因来自不同的植物，甚至来自动物或微生物，因此其在受体植物中是以一种纯粹外源的、从未有过的身份出现，与传统作物相比，其安全性问题不容忽视。

现在的关注焦点主要集中在[2]：①插入的外源基因及其所编码表达的蛋白质是否会引起过敏反应；②由于无法精确控制外源基因在宿主染色体中的插入位点，可能会产生次生效应，即插入的外源基因可能会对宿主体内某些基因的表达产生影响，使原本沉默的基因活动起来，或使原本活动的基因沉默下去，进而导致某些重要成分的出现或消失；③抗虫转基因作物中的杀虫蛋白、消化酶活性抑制剂和残留的抗昆虫内毒素是否会对人和动物的健康产生危害；④抗病毒转基因作物中导入的病毒外壳蛋白基因是否会危害人和动物的健康；⑤抗除草剂转基因作物的推广可能会导致除草剂在环境中的残留量增高，进而污染食品和饲料；⑥转基因作物中的外源基因、抗生素标记基因等可能会向动物产品以及肠道微生物或上皮细胞中转移。

2 评价原则

评价转基因食品（饲料）安全有四个重要原则[3]，即科学原则、实质等同性原则、个案原则、逐步原则。

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2.1 科学性原则

科学原则是第一要遵循的原则。基于科学基础的食品（饲料）安全性评价会对整个技术进步和产业发展起到关键的推动作用。

2.2 实质等同性原则

1992年，美国率先制定“来源下新兴植物品种的食品”法规。1993年，世界经合组织(OECD)发表了题为《源于现代生物技术的食品安全评价：概念和原则》文件，提出食品安全性分析的“实质等同性”原则，即如果新品种（如：基因改良品种）的成分与现有品种的成分大体相同，即被视为等同安全。199年，在第二届FAO/WHO专家咨询会上，进一步提出如下建议：（1）新产品与传统产品具有实质等同性，则不必对这类产品进行安全评估；(2)新产品与传统产品除某一插入的特定性状外，具有实质等同性，安全性评估应集中针对插入基因的表达产物，不应过分强调其他性状的分析，也不必考虑DNA本身是否有毒；（3）新产品与传统产品没有实质等同性，或者尚不存在与新产品对应的传统产品，对这类产品要求作详尽和安全性分析。“实质等同性”原则已成为转基因产品安全评价的指导性原则，转基因食品和饲料在释放和商业化前均需在该框架体系下进行评价[4]。

2.3 个案原则

运用实质等同性概念来形成一个多学科的体系进行安全忧评价是目前的主流观点；由于转基因食品（饲料）的研发是通过不同的技术路线，选择不同的供体、受体和转入不同的目的基因，在相同的供体和受体中也会采用不同来源的目的基因，因此，用个案原则分析和评价食品（饲料）安全性可以最大限度地发现安全隐患，保障食品（饲料）安全。

2.4 逐步原则

逐步原则可以在两个层次上理解：第一，对转基因产品管理是分阶段审批，在不同的阶段要解决的安全问题不同。第二，由于转入目的基因的安全风险是不同方面的，如毒性、致敏性、标记基因的毒性、抗营养成分或天然毒素等，评价也要分步骤进行。

3 评价方法

3.1 美国食品和药物管理局的评价方法

美国食品和药物管理局（FDA）提出决定树方法评价转基因食品和饲料的安全性，该法主要从5个方面的安全性进行评价：①受体植物的安全性；②基因的供体安全性；③外源基因表达的蛋白质的安全性；④经基因转化后植物中新出现的油脂的安全性；⑤新出现的碳水化合物的安全性。

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安全分析的具体内容包括3个方面[5]：①基因供体：包括其来源、分类、学名；与其它物种的关系；作为食品食用的历史；含有毒物的历史；过敏性；传染性(微生物)；是否存在抗营养因子和生理活性物质；关键性营养成分。②基因修饰插入DNA：介导物或基因构成；DNA成分的描述，包括来源、转移方法，助催化剂活性。③受体：与供体相比的表现特征；引入基因表达水平和稳定性；新基因拷贝量；引入基因移动的可能性；引入基因的功能；插入片断的特征。

3.2 Monsanto（孟山都）公司的评价方法

Monsanto公司是美国最大的基因公司，在食品（饲料）安全评价方面的经验值得借鉴。Monsanto公司根据实质等同忧原则将评价的内容分为3个方面：①插入基因所表达蛋白的安全性评价；②用选择性和特异性的分析检验来进行非预期（多效性的）影响；③健康显示测试的选择性应用。

3.3 美国Fagan博士的评价方法

美国Fagan认为“实质等同性”的检测和评价措施是不全面的，他建议对每一种生物技术食品（饲料）进行临床检测（包括动物体内、体外和喂食试验以及人类的短期和长期试验）并加标签指明为生物技术产品。他提出的检测与评价措施包括两个主要方面：对已知的毒素、过敏原和营养物质改变的检测和对未知的新毒素、新过敏原的检测。

4 评价内容[4]

4.1 营养学化学组成评价

比较转基因产品与同/近基因型亲本的传统品种概略养分的差异，包括粗蛋白质、碳水化合物、粗脂肪、纤维素、维生素、矿物质，全面分析氨基酸、脂肪酸的组成和含量变化，测定抗营养因子含量。

4.2 生物学等价性评价

以实验动物小鼠、大鼠、畜禽、水产动物为对象进行短期或/和生长全程的饲养试验，转基因产品应为试验日粮的主要成分，饲喂后评定动物的生产性能、肉质特性、营养物质消化率、营养素的平衡、修饰后的营养素对于目标动物的有效性、畜产品品质等指标，尤其对营养成分发生改变的第二代转基因产品，因产生了明显的营养差异，强调要进行生物学等价性的评价。

4.3 毒理学评价内容

重点研究表达产物如蛋白质对动物的安全性，除研究蛋白质在模拟消化道的降解特性外，尚需进行口服急性毒性试验，再视急性毒性试验结果来确定是否需要进

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行致突变试验、致畸试验、亚急性与慢性毒性试验、代谢试验和致癌试验。

4.4 过敏性评价

若导入基因来自已知含有过敏原的生物，其编码的蛋白质是在转基因产品的食用部分表达，则不论是常见或不常见的过敏原，均需确定该基因是否编码某一种过敏原，转基因产品用于食品时，还必须进行人的临床试验来确定其过敏性，如：皮肤穿刺试验等。

4.5 动物产品中的转基因DNA

检测外源基因在胃肠道、肝、脾、血液等组织和在肉、蛋、奶等产品中的沉积。

5 国内近年来转基因饲料生物安全的研究进展

5.1 转基因饲料检测技术

转基因的检测是随着世界各国对转基因产品进行标识管理而发展的，欧盟49/2000号条例规定，食品中含有超过1％的转基因成分时必须标签。基于核酸的多聚酶链式反应(Polymerase chain reaction，PCR)检测、蛋白质和酶学检测是已被普遍认可和广泛应用的两大主要技术。此外，分析技术如质谱技术、色谱技术、近红外光谱技术、生物传感器、生物芯片技术等的发展可望成为检测转基因成分的新技术。

欧盟规定的与基因标识条例相适应的转基因成分的检测步骤包括：①检测食品或饲料中是否含有转基因成分；②鉴定产品中含有哪些转基因成分，该成分是否被授权或批准进入流通领域；③检测产品中转基因成分在产品中所占的比例，以限定值1％作为是否需要标识的决定。成功提取基因组和质粒DNA是定性和定量检测GMO的基础，朱元招[6]用PCR法测定了美国抗草甘膦转基因大豆中转基因成分的种类和含量，并对核酸分子的定性与定量检测方法进行了总结。

5.2 动物消化道和饲料加工工艺对转基因饲料DNA完整性的作用

核苷酸在饲料中普遍富集。85％的饲料DNA在进人小肠以前被降解，只有一小部分的饲料或微生物DNA片段被小肠黏膜通过肠上皮细胞或免疫系统的抗原呈递细胞直接从食糜中吸收。Beever和Kemp[7]表明这些DNA绝大多数被组织的巨噬细胞吞噬，然而却存在DNA不被降解的微环境。Klotz和Einspanier[8]报道，在饲喂含有基因修饰豆粕日粮的奶牛血液白细胞中可检出植物的DNA片段。其他研究表明，病毒DNA不仅在通过鼠的胃肠道时存活，而且可在宿主组织中检出(表1)。在自然生态系统中，细菌间的基因转移非常广泛，因此可以认为一些基因的转移而导致的转基因可忽略不计。在适宜的环境下，转基因的发生几乎不可能产生大

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