内、外源基因在豆制品加工过程中变化规律的研究概况*

赵贵兴

（黑龙江省农业科学院大豆研究所，哈尔滨 150086）

内、外源基因在豆制品加工过程中变化规律的研究概况*

赵贵兴

（黑龙江省农业科学院大豆研究所，哈尔滨 150086）

转基因食品的安全问题一直为人们所关注，针对与食品链关系密切的转基因大豆在加工过程中各个环节进行分析及跟踪溯源研究，建立起我国转基因大豆的溯源与污染评估体系，为我国的转基因产品的标识、监管、保护消费者知情权等方面制度建立提供重要科学依据与研究基础。

转基因大豆；加工过程；内源基因；外源基因；降解变化

转基因作物自20世纪90年代开始进行商业化种植以来，产生了巨大的经济效益，在全球范围内得到大力推广。2012年全球转基因作物的种植面积达1.703亿hm2，与2011年的1.6亿hm2相比，增长了6.4%。2012年全球种植转基因作物的国家共有28个，总种植面积达1.7亿hm2。美国、巴西、阿根廷、加拿大和印度是全球种植面积排名前五的国家，这五个国家的种植面积占据了全球总转基因作物种植面积的近90%。随着转基因作物及其产品的大规模商业化，其安全性及对人类健康和生态环境的潜在威胁受到国际社会和广大民众的广泛关注，作物转基因成分的检测越来越受到重视。

在2012年全球种植的转基因作物中，几乎50%是转基因大豆，转基因玉米占33%，转基因棉花为14%，转基因油菜籽约为5%。同时，转基因苜蓿、转基因甜菜和转基因南瓜也有小面积种植。

随着转基因作物种植面积的不断扩大，转基因食品发展十分迅速。20世纪80年代初，美国最早进行了转基因食品的研究。

1 国内外研究现状

2012年发展中国家的转基因作物种植量占全球总转基因作物的52%，发达国家48%。其中特别显著的是，新增的种植转基因作物的农民中有90%来自发展中国家（见图1）。事实上，这是发展中国家的转基因作物的绝对增长幅度（720万hm2）首次超过发达国家的增幅（610万hm2）。2013年全球转基因作物种植面积比上年增加500万hm2。从种植面积来看，根据国际农业生物技术应用服务组织（ISAAA）的数据，2011年全球转基因作物种植面积达到1.60亿hm2，与1996年的170万hm2相比，16年来全球转基因作物的种植面积增长了近94倍，累计种植面积达到12.57亿hm2。从种植转基因作物的国家来看，由最初的6个增加到2011年的29个。

种植转基因作物的农户数量首次超过了1 000万户，印度成为全球第五大转基因作物生产国。全球转基因作物的主要种植国依次是美国、阿根廷、巴西、加拿大和印度，仅美国就种植了5 460万hm2（占全球生物技术作物总面积的53%）。据统计，在2006年的种植作物中，转基因大豆依然是最主要的转基因作物，种植面积为5 860万hm2（占全球转基因作物总种植面积的57%），其次是转基因玉米（2 520万hm2，占25%）、转基因棉花（1 340万hm2，占13%）和转基因油菜（480万hm2，占5%）。ISAAA预测，全球转基因作物的种植面积将继续增加，将达到2亿hm2，到2015年，40多个国家的至少2 000万农户都将种植转基因作物（见图2）。

美国虽然近几年转基因种植已趋于饱和，但巨大的存量以及新型种子在未来投入市场，仍将为全球相关农药产品提供巨大需求；发展中国家巴西、阿根廷、印度等将为今后几年提供增量；中国已处于全球转基因产业链中。

因此不仅检测产品中是否含有转基因成分十分重要，研究外源基因片段在加工过程中的变化规律也十分重要。这就迫切需要我们对转基因食品加工过程中DNA的降解程度以及转入外源基因的变化规律进行研究来不断完善安全性评价、法律法规以及标识制度的实施。

转基因大豆除了用来榨油外，正在进入传统的大豆加工领域，主要是生产豆制品，如豆腐、腐乳、豆奶、豆酱等产品，这些都是国人餐桌上平时必不可少的食品，深加工的产品则有大豆低聚糖、大豆磷脂、大豆异黄酮、大豆皂甙、大豆多肽化合物等。以往的研究都是建立传统的转基因产品检测技术，这方面的技术已经相当成熟，近年来，国内外开始研究不同加工环节内、外源基因的变化规律。

图1 2012年发展中国家种植面积首次超过发达国家

图2 全球种植转基因作物农民数量及国家数量持续增长

英国利兹大学研究表明，食品加工工艺可使某些转入的外源DNA断裂，当外源DNA片段小于单个基因大小时，物质就不可能通过其遗传而生存。因此，转基因食品经过加工、烹调等加工过程后，DNA的完整性值得关注。一个功能性基因要想从转基因植物转移到细菌中需要达到250 bp以上。常见的豆制品有豆腐、豆粉、豆奶等，主要是研究磨浆、煮浆等常规的物理、化学加工过程。Bauer等的研究，在豆奶和豆腐中可检测到1 339 bp的Lectin片段。对于转基因大豆制成的豆奶和豆腐，生豆奶煮沸10min，Lectin基因片段从1 714 bp降1 339 bp，而在豆腐中并未发现进一步的DNA降解。Peano等探讨了豆粉、薄脆饼干和豆腐中内源基因Lectin的变化情况，其中在豆粉中能够检测出1 626 bp的基因片段，而薄脆饼干和豆腐中只能分别检测出39lbp和169 bp的Lectin基因片段。

国外Grysona等在实验室模拟了大豆油的精炼过程，并且在大豆毛油中检测到转基因成分。Pa⁃trizia等利用基于DNA的传统方法和DNA生物传感器能监测转基因大豆油加工链各个环节转基因成分情况。Bauer等研究了大豆深加工蛋白质的DNA降解情况，发现其能扩增到714 bp的片段。国内王小花对大豆毛油精炼成精炼油过程中的4道重要的工序进行采样，用Taq-man探针PCR检测每个样品的Lectin基因和35S启动子基因，建立了可靠的DNA提取技术和转基因成分的检测方法。

对于大豆油、酱油、深加工蛋白等大豆深加工产品，DNA降解程度较大，有些几乎提取不到DNA，后面的检测难度就更大，因此也对DNA高效提取及检测技术灵敏度提出了更高的要求。

国内王卫国等人的研究表明，高温蒸汽、低压蒸汽处理时间充足都能够使DNA有效降解，同时采用挤压膨化加工（通常为高温、高压、高湿）也能降解DNA。另外，热喷技术不仅能够杀死微生物，而且也能够对植物DNA的降解产生巨大的影响。陈颖等研究了豆腐、豆粉、豆奶这三类产品不同加工工艺对转基因大豆内、外源基因的降解情况。对于内源基因，豆腐加工过程中，原料经过磨浆等能使Lcctin基因长度降解至原来的一半（1 000 bp左右）；高温煮浆对DNA的降解影响不大，点浆过程DNA被降解为500 bp大小的片段，在进行内源基因检测时仅能检测出407 bp和162 bp的片段，最后的挤压成型过程属于物理机械作用，对DNA的完整性影响不大，仍能检测出407 bp和162 bp大小的片段。

豆粕作为重要的饲料在国内用途广泛，国内对豆粕也进行了相关的研究。梁杉等用高压蒸气处理豆粕，研究其对启动子基因和终止子基因的影响，结果启动子基因均可检测到246 bp、165 bp和101 bp这3个处理后的片段，而终止子基因只能检测到125 bP片段，217 bp片段在处理后检测不到，表明其对启动子和终止子的影响不同。梁克红同对豆粕进行干热、湿热、膨化处理后发现外源基因片段随温度的升高、加热时间的延长，降解更严重，经过120℃干热10min后，降解到408 bp以下；高压对外源基因片段造成了严重的破坏，湿热1min，外源基因降解到807 bp以下；膨化处理对外源基因的影响不大，膨化以后外源基因降解到1 512 bp以下。

世界许多国家为此制定了相应的法规及条例，对转基因作物和转基因食品进行标识管理及安全性评价。我国于1993年颁布了《基因工程安全管理办法》，1996年颁布了《农业生物基因工程安全管理实施办法》，2001年国务院发布了《农业转基因生物安全管理条例》，2002年3月20日，发布了有关安全评价、进出口、标识的三个配套规章，并已开始正式实施。2002年4月8日，卫生部出台了《转基因食品卫生管理办法》。

2 国内外研究趋势

由于转基因食品存在着对人类健康和安全以及对生态、环境潜在危害的风险，存在一些非有意和非预期后果，如可能产生新毒素和过敏原、增加水和食物的污染、抗性基因的基因漂移、有益性状损失、基因散播跨越物种障碍、农作物生物多样化的损失、生态平衡的干扰等，因此转基因食品一进入流通领域，其安全性问题就受到了广泛关注。目前国际社会对转基因食品安全性及对环境生态影响仍有相当大的争议，转基因作物是否有害、危害程度多深至今仍没有定论。转基因作物中的新性状（抗病、虫害以及抗除草剂性状等）的出现，使转基因作物及其加工产品对人类健康和环境安全性的研究日趋成为全球关注的热点和焦点。

转基因产品除了直接作为原料进行加工生产外，还有其加工品进入到食品链的情况，国外尤其是欧洲在这方而己经发现很多案例并加强了监测。作为世界上最大的食用大豆消费国，近年来，我国进口转基因大豆激增，转基因大豆及其制品对人体健康和生态环境的影响越来越引起人们的关注。

目前，国内外转基因产品检验方法主要有三种，第一种是建立在以核酸为基础的检验方法，如检测特异插入功能基因DNA的PCR方法、巢式PCR方法、检测特异插入基因表达RNA的RT-PCR方法和核酸杂交方法等；第二种是建立在检验外源基因的表达产物—蛋白质检验方法，如检测特异插入基因表达蛋白的抗原特性的ELISA、试纸酶联方法，检测插入基因表达蛋白的功能的生物学生化活性检测方法等；第三种是利用红外检验生物技术产品化学及空间结构。迄今为止，国内外对转基因作物加工过程中DNA的降解变化规律、被转入的外源基因及其表达蛋白在加工过程中的变化研究却很少。

综合国内外研究，我们可以发现，转基因大豆经过不同的加工工序后，DNA都会发生一定程度的降解，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，具有一定的可测性。因此，相关监管部门可选择100 bp左右的片段进行检测。同时，不同加工过程中大豆DNA降解程度有比较大的差别，对于转基因成分的检测，尤其是定量检测，根据不同的加工品需要采用不同的方法。

转基因产品与我们的生活息息相关，其安全性问题也十分有争议，对相关产品进行的常规定性定量检测技术已经十分成熟，而深加工产品由于其加工程度深使DNA难以提取，含有的杂质又会影响后续实验，检测技术还不太成熟，这不仅无法进行标识，更无法对转基因成分的变化情况进行追溯，因此现在的研究热点也已经传向了深加工产品的检测和食品安全问题，而对于食品链中各环节的检测和溯源问题具有十分重要的意义，这也为科学、安全、合理的利用转基因大豆及其产品提供了依据。

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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

赵贵兴，男，博士在读，副研究员，研究方向为大豆加工及品质分析，E-mail:zhaoguixing@163.com

哈尔滨市科技局科技创新人才研究专项资金——青年后备人才（2013RFQYJ146）