食品生物技術(shù)與食品安全檢測

民以食為天，食以安為先。影響食品安全的因素：流行性疾病、病原微生物、病毒等所導致的動植物食品原料污染；不法分子違規(guī)使用食品添加劑、甚至化工原料加工食品；隨著科學技術(shù)的發(fā)展，新的食品和食品原料不斷出現(xiàn)：如轉(zhuǎn)基因食品。第一頁，共129頁。新形勢下對食品安全檢測的要求發(fā)展快速檢測技術(shù)，提高檢測效率；針對出現(xiàn)的新型食品和食品添加劑，開發(fā)新型檢測技術(shù)；提高檢測靈敏度等。第二頁，共129頁。第二節(jié)食源性微生物的毒害與檢測一、腸出血性大腸埃希菌：EHECO157:H7二、金黃色葡萄球菌及其腸毒素三、肉毒梭菌和肉毒毒素四、幽門螺桿菌第三頁，共129頁。第四頁，共129頁。五、食源性微生物檢測方法（一）自動微生物檢測系統(tǒng)（AMS）工作原理：以每種細菌的微量生化反應為基礎(chǔ)，檢測卡上含有多種生化反應孔。將符合一定濁度要求的菌懸液經(jīng)充填機將菌懸液注入試卡內(nèi)，封口后放入讀數(shù)器/恒溫培養(yǎng)箱，根據(jù)試卡各生化反應孔中的生長變化情況，由讀數(shù)器按光學掃描原理，定時測定各生化介質(zhì)中指示劑的顯色(或燭度反應)，然后把讀出信息輸入電腦儲存并進行分析，再和預定的值進行比較，判定反應結(jié)果，最后的鑒定報告將在顯示器上自動顯示,并由打印機自動打印。第五頁，共129頁。（二）微生物快速檢測試劑盒以VIT-沙門氏菌快速檢測試劑盒為例：第六頁，共129頁。（三）免疫學方法檢測原理：抗原與相應抗體之間可發(fā)生的特異性結(jié)合反應。不同的微生物有其特異的抗原,并能激發(fā)機體產(chǎn)生相應的特異性抗體。在免疫檢測中,可利用單克隆抗體檢測微生物的特異抗原,也可利用微生物抗原檢測體內(nèi)產(chǎn)生的特異抗體,兩種方法均能判斷機體的感染狀況。第七頁，共129頁。（四）分子生物學方法利用PCR技術(shù)擴增待測菌的DNA片段，通過DNA檢測來檢測病原菌。特別適合于人工無法培養(yǎng)的病原菌。第八頁，共129頁。第三節(jié)食品中的農(nóng)藥殘留及其檢測一、食品中農(nóng)藥殘留狀況六六六滴滴涕甲胺磷有機氯類等第九頁，共129頁。二、食品中農(nóng)藥殘留檢測方法（一）樣品的前處理固相萃取、固相微萃取、免疫親和色譜技術(shù)（二）幾種儀器分析方法毛細管氣象色譜（CGC）、LC-MS、超臨界流體色譜（SFC）、毛細管電泳（CE）第十頁，共129頁。毛細管氣象色譜示意圖第十一頁，共129頁。毛細管電泳示意圖第十二頁，共129頁。（三）免疫學方法酶聯(lián)免疫分析法檢測基本步驟：1.受檢標本(測定其中的抗體或抗原)與固相載體表面的抗原或抗體起反應，并與載體結(jié)合；2.用洗滌的方法使固相載體上形成的抗原抗體復合物與液體中的其他物質(zhì)分開；3.再加入酶標記的抗原或抗體,也通過反應而結(jié)合在固相載體上。此時固相上的酶量與標本中受檢物質(zhì)的量呈一定的比例。加入酶反應的底物后,底物被酶催化成為有色產(chǎn)物,產(chǎn)物的量與標本中受檢物質(zhì)的量直接相關(guān),故可根據(jù)呈色的深淺進行定性或定量分析。第十三頁，共129頁。（四）免疫學方法與現(xiàn)代理化檢測手段結(jié)合的幾種新技術(shù)免疫傳感器免疫流注分析技術(shù)蛋白質(zhì)芯片第十四頁，共129頁。農(nóng)藥殘留速測儀及卡片第十五頁，共129頁。第四節(jié)轉(zhuǎn)基因食品安全性評價一、轉(zhuǎn)基因食品的安全性問題（一）直接危害（1）轉(zhuǎn)基因寄宿、受體或帶菌生物感染人類、動物及植物：破壞機體免疫系統(tǒng)，誘發(fā)機體嚴重、導致生殖能力下降等。（2）轉(zhuǎn)基因生物、組分或代謝物產(chǎn)生毒性或引起過敏反應。（3）轉(zhuǎn)基因生物、組分或代謝物污染環(huán)境、食物及水源。第十六頁，共129頁。（二）間接危害（1）產(chǎn)生具有傳染性或抗藥性的微生物（2）將有害的基因（如致癌基因）傳給人類（3）轉(zhuǎn)基因植物中有關(guān)基因轉(zhuǎn)移到雜草類相關(guān)植物中，產(chǎn)生“超級雜草”。第十七頁，共129頁。二、轉(zhuǎn)基因食品的安全性評價（一）安全性評價必要性（二）安全性評價原則Substantialequivalence

實質(zhì)等同性原則即生物技術(shù)產(chǎn)生的食品及食品成分，如果與傳統(tǒng)食品在表型性質(zhì)、分子特征、關(guān)鍵營養(yǎng)成分、抗營養(yǎng)因子、有毒物質(zhì)及過敏原實質(zhì)等內(nèi)容上相等同，則可以認為該食品是安全的。第十八頁，共129頁。實質(zhì)等同性原則強調(diào)了轉(zhuǎn)基因食品安全性的目的，不是要了解該食品的絕對安全性，而是評價它與非轉(zhuǎn)基因的同類食品比較的相對安全性。在評價時注重“個案分析”，即對轉(zhuǎn)基因食品的安全性不一概而論、而是采用“實質(zhì)等同”一對一地進行個案分析它們的安全性至少不低于相應的參照食品或不會增加來自食品的風險。第十九頁，共129頁。安全性評價的五項規(guī)則：(1)如果兩者本質(zhì)是相同的，用傳統(tǒng)的安全性評價程序?qū)D(zhuǎn)基因食品評價。(2)如果在一定范圍內(nèi)有差別，用集中于對產(chǎn)生差別的因子進行評價。第二十頁，共129頁。(3)如果氨基酸序列與已知蛋白毒素的氨基酸序列是同系物，則要進行毒理學實驗。(4)如有蛋白質(zhì)產(chǎn)生了抗營養(yǎng)作用，或營養(yǎng)成分發(fā)生改變，則要進行營養(yǎng)學評價。(5)如果兩者完全不同或沒有可比的傳統(tǒng)食品，則要特別設(shè)計動物模型試驗證明其無毒后，還須進行人體營養(yǎng)學試驗。第二十一頁，共129頁。（三）安全性評價的主要內(nèi)容1.過敏性2.毒性反應3.水平基因轉(zhuǎn)移4.與生物技術(shù)改良的有關(guān)食品變化產(chǎn)生的任何非預期影響第二十二頁，共129頁。第五節(jié)轉(zhuǎn)基因食品的檢測方法一、除草劑活性的生物分析法完整的種子或谷粒適宜條件下培育，同時加入除草劑。觀察是否發(fā)芽，并與對照相比對。發(fā)芽者為抗除草劑的種子或谷粒不發(fā)芽者為傳統(tǒng)種子或谷粒第二十三頁，共129頁。二、免疫學分析法（一）蛋白質(zhì)印跡法（Westen雜交）（二）酶聯(lián)免疫吸附法（ELISA）（三）試紙條法（Lateralflowstrip）（四）快速檢測試劑盒法第二十四頁，共129頁。Westernbloting示意圖第二十五頁，共129頁。酶聯(lián)免疫吸附試驗

（Enzyme-LinkedImmunoabsorbentAssay,ELISA）概念：利用標記技術(shù)將酶標記到抗體（抗原）上，使待檢物中相應的抗原（抗體）與酶標記抗體（抗原）發(fā)生特異性反應。在遇到相應的酶底物時，酶能高效、專一催化、分解底物，生成有顏色的產(chǎn)物。根據(jù)顏色的深、淺、可以判斷待檢物中有無特異的抗原（抗體）以及量的大小。特點：該方法可對待檢樣品進行定性和定量分析；同時具有微量、特異、高效、經(jīng)濟、簡便等優(yōu)點，因此是一種廣泛應用于生物和醫(yī)學領(lǐng)域的微量測定技術(shù)。

第二十六頁，共129頁。第二十七頁，共129頁。三、DNA檢測法（一）PCR技術(shù)待測原料DNA抽提（CTAB法或Wizard法）PCR擴增產(chǎn)物的測定（直接測序法、DNA探針法等）第二十八頁，共129頁。1.定性PCR技術(shù)通過PCR技術(shù)擴增轉(zhuǎn)基因食品中特殊的DNA序列（啟動子CaMV35s、終止子NOV等），然后對擴增產(chǎn)物進行定性測定。特點：具有高度的特異性和敏感度。但容易出現(xiàn)假陰性。第二十九頁，共129頁。2.定量PCR技術(shù)（1）半定量PCR（2）定量競爭性PCR（3）實時熒光定量PCR第三十頁，共129頁。（二）PCR-ELISA（三）巢式定性PCR（四）復合擴增PCR（五）電化學發(fā)光PCR第三十一頁，共129頁。近年來，轉(zhuǎn)基因食品的研發(fā)進展十分迅速，生產(chǎn)規(guī)模不斷擴大，生產(chǎn)品種日趨增多，轉(zhuǎn)基因食品在解決食品短缺、保障食物安全、促進人類健康、保護生態(tài)環(huán)境等方面無疑將產(chǎn)生越來越大的影響。雖然全球范圍內(nèi)對轉(zhuǎn)基因食品安全性的爭論仍持久不休，有些國際組織及國家對轉(zhuǎn)基因食品仍持觀望、懷疑乃至否定態(tài)度，但從發(fā)展的總體趨勢來看，越來越多的國家對轉(zhuǎn)基因食品的發(fā)展采取了積極扶持的態(tài)度，越來越多的消費者已逐步接受轉(zhuǎn)基因食品。第三十二頁，共129頁。因此，如何正確地對待轉(zhuǎn)基因食品不僅是一個科學問題，而且也是一個社會問題。第三十三頁，共129頁。內(nèi)容一、轉(zhuǎn)基因生物食品的基本特點二、生物技術(shù)食品安全性評價的基本內(nèi)容三、轉(zhuǎn)基因食品的檢測技術(shù)四、生物技術(shù)食品安全管理及相關(guān)法規(guī)第三十四頁，共129頁。轉(zhuǎn)基因食品研究和發(fā)展概述

通過植物育種、食品加工和保存等方法，可以有效改變用于食品生產(chǎn)的生物遺傳和生理特性，培育的作物新品種在許多方面與其祖輩有了明顯的差別，從而可以為人類提供安全而富有營養(yǎng)的食品。通過對植物、動物、食用細菌和真菌的選育，或者通過引入具有特定性狀的目的基因，改變生物的性狀已變得越來越容易。第三十五頁，共129頁。一、轉(zhuǎn)基因生物食品的概況轉(zhuǎn)基因食品是指用轉(zhuǎn)基因生物制造、生產(chǎn)的食品、食品原料及食品添加物等，簡稱GMF(geneticallymodifiedfood)。轉(zhuǎn)基因食品不僅為解決人類的食物短缺提供了有效的辦法，還可以增加食品的種類、改進食品的營養(yǎng)成分、延長貨架期、增加作物的抗蟲害能力、耐嚴寒、抗高溫、耐鹽堿、抗倒伏、抗除草劑的能力等等，具有潛在的巨大的經(jīng)濟效益和社會效益。第三十六頁，共129頁。轉(zhuǎn)基因食品的分類根據(jù)基因來源分類：植物源性轉(zhuǎn)基因食品即利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)生產(chǎn)的植物性食品，主要有小麥、玉米、大豆、蔬菜、水稻、馬鈴薯、番茄及其加工制品等。動物源性轉(zhuǎn)基因食品主要產(chǎn)品有肉、蛋、乳、魚即其他水產(chǎn)品和蜂產(chǎn)品。微生物源性轉(zhuǎn)基因食品用轉(zhuǎn)基因技術(shù)改造微生物，以生產(chǎn)食用酶及生物制劑，提高酶的產(chǎn)量和活力，產(chǎn)品主要有轉(zhuǎn)基因酵母、食品發(fā)酵用酶等。根據(jù)功能分類：增產(chǎn)與抗逆型高營養(yǎng)型控熟型保健型新品種型第三十七頁，共129頁。

轉(zhuǎn)基因食品的主要優(yōu)勢

改進水果和蔬菜的貨架期和感官質(zhì)量提高食品營養(yǎng)價值提高蛋白質(zhì)質(zhì)量增加碳水化合物含量提高動物性食品的數(shù)量和質(zhì)量提高作物產(chǎn)量研制可食疫苗及藥物保護環(huán)境治療人類疾病生產(chǎn)工業(yè)原料第三十八頁，共129頁。大規(guī)模應用轉(zhuǎn)基因生物的歷史中，迄今還未出現(xiàn)因轉(zhuǎn)基因生物引起的危害事件。目前還沒有充分的科學依據(jù)足以證明轉(zhuǎn)基因食品安全性毫無問題。人們對目前轉(zhuǎn)基因食品的擔憂基本上可以歸為以下三類：①轉(zhuǎn)基因食品里加入的新基因在無意中對消費者造成健康威脅；②轉(zhuǎn)基因作物中的新基因給食物鏈其他環(huán)節(jié)造成無意的不良后果；③人為強化轉(zhuǎn)基因作物的生存競爭性，對自然界生物多樣性的影響。第三十九頁，共129頁。二、生物技術(shù)食品安全性評價的基本內(nèi)容2.1生物技術(shù)食品安全性問題的由來2.2轉(zhuǎn)基因食品的安全性2.3轉(zhuǎn)基因食品的安全評估第四十頁，共129頁。2.1生物技術(shù)食品安全性問題的由來1973年美國的Gordon會議：建立成為專門的委員會來管理重組DNA的研究，并制定指導性法規(guī)。1975年美國的Asilomar會議：首次正式提出轉(zhuǎn)基因生物安全性問題。1990年第一屆聯(lián)合國糧農(nóng)組織(FAO)/世界衛(wèi)生組織(WHO)專家咨詢會議：在安全性評價方面邁出了第一步1993年經(jīng)合組織召開轉(zhuǎn)基因食品安全會議，提出了《現(xiàn)代生物技術(shù)食品安全性評價：概念與原則》的報告，報告中的“實質(zhì)等同性原則”得到了世界各國的認同。2000年1月28日通過《生物安全議定書》第四十一頁，共129頁。2.2轉(zhuǎn)基因食品的安全性

轉(zhuǎn)基因食品給人類帶來了巨大的社會和經(jīng)濟效益，然而轉(zhuǎn)基因技術(shù)與任何一項新技術(shù)一樣，在實際應用中有利有弊，其中以轉(zhuǎn)基因食品的安全性問題尤為突出，目前。人們所關(guān)注的轉(zhuǎn)基因技術(shù)和轉(zhuǎn)基因食品安全問題主要涉及兩個方面：一、轉(zhuǎn)基因生物的安全性；二、轉(zhuǎn)基因食品對人類健康的安全性。第四十二頁，共129頁。轉(zhuǎn)基因生物的安全性“安全性”一般指某一事件在一定的條件下所造成的危害程度和公眾對風險的接受程度。正確評價轉(zhuǎn)基因生物及其產(chǎn)品的安全性，首先應權(quán)衡利弊，研究它們對人類和環(huán)境的利與害，如果有害，則應清楚發(fā)生危害的可能性有多大，危害的程度是否在可接受水平之內(nèi)。第四十三頁，共129頁。轉(zhuǎn)基因食品的安全性轉(zhuǎn)基因食品與相應的傳統(tǒng)食品相比，至少存在兩個不同點。其一，轉(zhuǎn)基因食品中含有導入的外源基因；其二，由于轉(zhuǎn)基因技術(shù)是一種新的生物工程技術(shù)，轉(zhuǎn)基因食品自身或其因轉(zhuǎn)基因技術(shù)的不完善，確實可能對人類健康造成威脅。第四十四頁，共129頁。潛在毒性潛在過敏性抗生素抗性食品營養(yǎng)成分的改變其他潛在危害第四十五頁，共129頁。一、潛在毒性轉(zhuǎn)基因食品中導入的外源基因本身或外源基因所表達的蛋白若具有毒性，則可引起人體急性或慢性中毒；導入的外源基因可能導致原有基因中的其他基因突變或促成一些有害基因的表達，可能會近期人體致癌、致畸等反應。一些植物的天然毒素基因，如豆類中的蛋白抑制劑、木薯中的氰苷、香蕉中的胺類物質(zhì)會通過轉(zhuǎn)基因表達而使其毒素水平增加，從而對消費者造成危害。第四十六頁，共129頁?，F(xiàn)在，很多人認為轉(zhuǎn)入Bt基因的作物也有毒性。但已有實驗證明，Bt毒蛋白對人畜是安全的，并且一種轉(zhuǎn)Bt基因馬鈴薯與其對應的非轉(zhuǎn)基因品種間具有實質(zhì)等同性。第四十七頁，共129頁。二、潛在過敏性轉(zhuǎn)基因技術(shù)會不可逆的增加天然植物毒素。在轉(zhuǎn)基因操作中可能將供體過敏原的特性轉(zhuǎn)移到受體動植物體內(nèi)。另外，許多轉(zhuǎn)基因植物以微生物未基因供體，這些供體是否具有過敏性尚不清楚；而且轉(zhuǎn)基因食品中含有的一些過敏原（如花生、小麥、雞蛋、牛奶、豆類等所含的蛋白質(zhì)），均會激發(fā)一些易感消費者出現(xiàn)過敏反應。第四十八頁，共129頁。三、抗生素抗性轉(zhuǎn)基因技術(shù)中常用抗生素抗性基因作為標記基因，致使抗生素抗藥性引入到常見的作物中，可能會對環(huán)境和食用了這種作物產(chǎn)品的動物和人產(chǎn)生意想不到的作用。第四十九頁，共129頁。四、食品營養(yǎng)成分的改變外源基因可能以難以預料的方式改變食物的營養(yǎng)價值和不同營養(yǎng)素的含量，因此可能引起抗營養(yǎng)因子的改變，這將會導致轉(zhuǎn)基因食品與傳統(tǒng)食品的相應部分有所區(qū)別，使營養(yǎng)結(jié)構(gòu)失衡，造成體內(nèi)營養(yǎng)素平衡紊亂。第五十頁，共129頁。五、其他潛在危害轉(zhuǎn)基因食品的外源基因通過食物鏈其他環(huán)節(jié)可能會造成不良后果。此外，由于微生物之間可能通過傳導、轉(zhuǎn)化、接合進行基因轉(zhuǎn)移，轉(zhuǎn)基因作物及轉(zhuǎn)基因食品中的“有害”基因是否會逃逸到人或動物體內(nèi)、環(huán)境中。增加抗藥性，仍有待深入研究。第五十一頁，共129頁。

安全性評價的目的

①提供科學決策的依據(jù)②保障人類健康和環(huán)境安全③回答公眾疑問④促進國際貿(mào)易，維護國家權(quán)益⑤促進生物技術(shù)可持續(xù)發(fā)展第五十二頁，共129頁。2.3轉(zhuǎn)基因食品的安全評估安全分析的內(nèi)容：①基因供體：來源、分類、學名、與其他物種的關(guān)系；作為食品食用的歷史，有無有毒史、過敏性、傳染性（微生物）、是否存在抗營養(yǎng)因子和生理活性物質(zhì)，該供體的關(guān)鍵營養(yǎng)成分等。②基因修飾及插入DNA：介導物或基因構(gòu)成；DNA成分描述，包括來源、轉(zhuǎn)移方法；助催化劑活性。③受體：與供體相比的表型特征；引入基因表現(xiàn)水平和穩(wěn)定性；新基因拷貝量；引入基因移動的可能性；引入基因的功能；插入片段的特征。第五十三頁，共129頁。轉(zhuǎn)基因食品安全性評價原則

實質(zhì)等同原則FAO/WHO專家聯(lián)合評議會原則IFBC的原則UNEP技術(shù)準則國際生命科學會的等同與相似原則國際食品法典委員會評估標準第五十四頁，共129頁。實質(zhì)等同性

1993年經(jīng)濟合作與發(fā)展組織（OECD）發(fā)表了《現(xiàn)代生物技術(shù)生產(chǎn)的食品安全性評價—概念與原則（SafetyEvaluationofFoodsDerivedbyModernBiotechnology-ConceptsandPrinciples）》的報告，提出“實質(zhì)等同”是評價食品安全最有效的途徑。概念：如果某種新食品或食品成分與已經(jīng)存在的某一食品或成分在實質(zhì)上相同，那么在安全性方面，前者可以與后者等同處理（即新食品與傳統(tǒng)食品同樣安全）。第五十五頁，共129頁。根據(jù)實質(zhì)等同性概念可將基因工程食品歸為以下三類：①與現(xiàn)有食品及食品成分具有完全實質(zhì)等同性②與現(xiàn)有食品及成分具有實質(zhì)等同性，但存在某些特定差異③與現(xiàn)有食品及成分無實質(zhì)等同性的食品第五十六頁，共129頁。等同性原則在轉(zhuǎn)基因食品安全性評價中的應用轉(zhuǎn)基因作物非轉(zhuǎn)基因作物對分子特性、基因型、表型和成分進行分析比較轉(zhuǎn)基因與非轉(zhuǎn)基因作物之間的異同（等同性分析）插入的基因表達的基因代謝產(chǎn)物全食品

表達的基因降解分析毒性分析毒性分析毒性分析致敏性分析

第五十七頁，共129頁。2.3轉(zhuǎn)基因食品安全性評價的幾個主要問題農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物及其產(chǎn)品的食用安全性問題概括起來主要有以下幾點：過敏原毒性物質(zhì)抗生素抗性標記基因重組微生物的基因轉(zhuǎn)移和致病性分析轉(zhuǎn)基因動物食品功能性食品及食品添加劑第五十八頁，共129頁。2.3.1過敏原食物過敏是免疫系統(tǒng)對外來物質(zhì)（過敏原）的過分反應，是免疫系統(tǒng)與周圍環(huán)境不協(xié)調(diào)的結(jié)果。通常，食物過敏原具有如下共同的特點：過敏原為具有酸性等電點的蛋白質(zhì)或糖蛋白，相對分子量在10000-80000；通常能耐受食品加工、加熱和烹調(diào)操作；可以抵抗腸道消化酶的作用。第五十九頁，共129頁。一般在下列情況下轉(zhuǎn)基因食品可能產(chǎn)生過敏性：①所轉(zhuǎn)基因編碼已知的過敏蛋白；（如表達巴西堅果2S清蛋白的大豆有過敏性，這是迄今已知轉(zhuǎn)基因植物未被批準商業(yè)化的唯一例子）②基因含過敏蛋白③轉(zhuǎn)入蛋白與已知過敏原的氨基酸序列在免疫學上有明顯的同源性④轉(zhuǎn)入蛋白屬某類蛋白的成員，而這類蛋白家族的某些成員是過敏原。第六十頁，共129頁。2.3.2毒性物質(zhì)許多食品生物本身就能產(chǎn)生大量的毒性物質(zhì)和抗營養(yǎng)因子，如蛋白酶抑制劑、溶血劑等以抵抗病原菌和害蟲的入侵。評價的原則應該是：轉(zhuǎn)基因食品不應含比其他同種可食物更高的毒素含量。目前可考慮使用的毒性物質(zhì)的檢測方法包括mRNA分析、基因毒性和細胞毒性分析。可采用動物飼喂試驗或其他毒性測試。第六十一頁，共129頁。2.3.3抗生素抗性標記基因?qū)D(zhuǎn)基因食品來說，抗生素標記基因是否會在腸道水平轉(zhuǎn)移到微生物，從而影響抗生素的治療效果，是考慮其安全性的一個極為重要的方面。在評價其安全性時應考慮下列因素：1表達產(chǎn)物（大多數(shù)是酶）的功效和特異性2表達蛋白的消化能力3表達蛋白的表達量4胃腸道任何必需協(xié)作因子的可利用性5人類或動物的抗生素試驗第六十二頁，共129頁。2.3.4重組微生物的基因轉(zhuǎn)移和致病性分析

如果轉(zhuǎn)入基因能夠加強受體微生物的生，則必須對該基因進行安全性評價，此外還應考慮重組微生物的致病性。用作食品或食品加工過程中所用的微生物必須是已知的或經(jīng)過嚴格動物試驗，證明其實無致病性的。同時還應該考慮這些重組微生物的生物學特性，如在腸道中得存活、生長和定殖，通過轉(zhuǎn)化、傳導或接合等交換質(zhì)粒的能力。第六十三頁，共129頁。

轉(zhuǎn)基因動物食品

哺乳動物本身的生長、發(fā)育和繁殖是安性評價的重要內(nèi)容，因為引入的遺傳物質(zhì)產(chǎn)生的不良后果一般都會反映在生長發(fā)育和繁殖上。一般來說，來自健康動物和禽類新品種的食品同它們的原品種一樣安全。但是，對轉(zhuǎn)基因動物在飼養(yǎng)過程中所采用的藥物、飼料添加劑等地安全應作認真評價。第六十四頁，共129頁。2.3.6功能性食品及食品添加劑

用轉(zhuǎn)基因生物來生產(chǎn)功能性食品或食品添加劑具有廣闊的應用前景。有些食品除某些差異外，與現(xiàn)有食品具有實質(zhì)等同性。一些與傳統(tǒng)食品完全等同，而一些則與傳統(tǒng)食品完全不同。第六十五頁，共129頁。三、轉(zhuǎn)基因食品的檢測技術(shù)轉(zhuǎn)基因食品檢測工作中所涉及的檢測目標包括三種類型：DNA、RNA和蛋白質(zhì)。對于蛋白質(zhì)的檢測主要用血清學方法，對于DNA和RNA的檢測主要采用PCR及核酸雜交的方法。第六十六頁，共129頁。血清學檢測方法基本原理是利用抗原抗體的特異反應來實現(xiàn)的。血清學反應具有高度的專一性。在檢測中，是利用制備的抗體檢測相應的抗原。在實際工作中應用最多的有酶聯(lián)免疫法(ELISA)，此法則通過酶反應將抗原抗體反應信號放大，從而提高了檢測靈敏度．而且還能通過產(chǎn)生有顏色的底物用儀器或肉眼識別；另一種叫做試紙條法，此法主要將特異的抗體交聯(lián)到試紙條上和有顏色的物質(zhì)上，當紙上抗體和特異抗原結(jié)合后，再和帶有顏色的特異抗體進行反應時，就有顏色反應，并且固在試紙條上，如果沒有抗原，則沒有顏色。第六十七頁，共129頁。四、生物技術(shù)食品安全管理及相關(guān)法規(guī)4.1生物技術(shù)食品安全管理的內(nèi)容4.2國外生物技術(shù)食品安全管理及相關(guān)法規(guī)第六十八頁，共129頁。4.1生物技術(shù)食品安全管理的內(nèi)容生物技術(shù)安全管理的法規(guī)體系建設(shè)主要包括：建立健全生物安全管理體制的法規(guī)體系，明確規(guī)定將生物技術(shù)的實驗研究、中間試驗、環(huán)境釋放、商品化生產(chǎn)、銷售、使用等方面的管理體制納入法制軌道。建立健全生物技術(shù)的安全性評價、檢測、監(jiān)測的技術(shù)體系，制定能夠準確評價的科學技術(shù)手段。第六十九頁，共129頁。建立、完善和促進生物技術(shù)健康發(fā)展的政策體系和管理機制，保證在確保國家安全的同時，大力發(fā)展生物技術(shù)，進一步發(fā)揮生物技術(shù)創(chuàng)新在促進經(jīng)濟發(fā)展，改善人類生活水平和保護生態(tài)環(huán)境等方面的積極作用。建立生物技術(shù)產(chǎn)品進出口管理機制，管理國內(nèi)外基因工程產(chǎn)品的越境轉(zhuǎn)移，有效地防止國外生物技術(shù)產(chǎn)品越境轉(zhuǎn)移給國內(nèi)人體健康和生態(tài)環(huán)境帶來的危害。提高生物技術(shù)產(chǎn)品的國家管理能力，建立生物安全管理機制和機構(gòu)設(shè)置，加強生物安全的監(jiān)測設(shè)施建設(shè)，構(gòu)建生物安全管理信息系統(tǒng)，增強生物安全的監(jiān)督實力，培訓生物安全科學技術(shù)的人力資源。第七十頁，共129頁。4.2國外生物技術(shù)食品安全管理及相關(guān)法規(guī)美國轉(zhuǎn)基因食品的管理：由美國農(nóng)業(yè)部（USDA）、環(huán)境保護局（EPA）、食品與藥品管理局（FDA）等幾個部門協(xié)調(diào)管理。各部門的管理范圍由GMO產(chǎn)品最終用途而定。表1部門的管轄范圍及相應的法規(guī)部門管理范圍法規(guī)農(nóng)業(yè)部植物有害生物、植物、牲畜聯(lián)邦植物有害生物法GMO及其產(chǎn)品的申請內(nèi)容與過程的簡化GMO及其產(chǎn)品：受控生物體的報告程序及解除控制的申請環(huán)保局微生物、植物農(nóng)藥，農(nóng)藥的新用途，新微生物聯(lián)邦食品、藥品與化妝品法聯(lián)邦殺蟲劑、殺真菌劑、殺嚙齒動物藥物法毒物控制法微生物殺蟲劑：試驗許可與報告食品與藥品管理局食品、飼料、食品添加劑、獸藥、醫(yī)藥及醫(yī)療設(shè)備聯(lián)邦食品、藥品與化妝品法政策聲明：從新植物品種而來的食品第七十一頁，共129頁。新性狀或生物體管理部門管理的范圍抗除草劑的糧食作物農(nóng)業(yè)部環(huán)保局食品與藥品管理局種植安全相應除草劑的新用途食用安全糧食作物含油量的改變農(nóng)業(yè)部食品與藥品管理局種植安全食用安全降解污染物的改性土壤微生物環(huán)保局對環(huán)境是否安全表2舉例說明GMO及其產(chǎn)品的管理部門

FDA是管理絕大多數(shù)食品的法定權(quán)力機構(gòu)。USDA負責肉、禽、蛋類產(chǎn)品對消費者的安全與健康影響的管理，EPA管理食品植物殺蟲劑的使用和安全。一個產(chǎn)品可能涉及多個部門的管理。第七十二頁，共129頁。1992年，食品與藥品管理局發(fā)布了對利用遺傳修飾食品的安全和管理政策，解釋了利用生物技術(shù)獲得的植物新品種所生產(chǎn)的食品是如何依法管理的。1998年，食品與藥品管理局所屬的食品安全與應用營養(yǎng)中心發(fā)布了轉(zhuǎn)基因植物應用抗生素標記基因的工業(yè)指南，指出對抗生素抗性基因的安全評估首先是其編碼酶或蛋白質(zhì)的安全性，即是否有潛在毒性或致敏性，以及因存在于食品中是否影響到相應抗生素的使用療效。第七十三頁，共129頁。4.2.2國內(nèi)生物技術(shù)食品安全管理及相關(guān)法規(guī)1990年頒布的《新資源食品衛(wèi)生管理辦法》中將轉(zhuǎn)基因食品也歸入新資源食品的管理范疇。我國對基因工程管理的部分內(nèi)容也適用于對生物技術(shù)食品的管理。1993年頒布的《基因工程安全管理辦法》、1996年農(nóng)業(yè)部頒布的《農(nóng)業(yè)生物基因工程安全管理實施辦法》。我國從2002年3月20日起實施《農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物標識管理辦法》。凡是列入標識管理目錄并銷售的農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物制品應當標識。第一批實施標識管理的農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物包括：大豆；玉米；油菜；棉花等作物。第七十四頁，共129頁。

第六節(jié)生物傳感器與食品安全檢測1生物傳感器的基本概念生物傳感器通常是指由一種生物敏感部件和轉(zhuǎn)化器緊密結(jié)合,對特定種類化學物質(zhì)或生物活性物質(zhì)具有選擇性和可逆響應的分析裝置。

它是發(fā)展生物技術(shù)必不可少的一種先進的檢測與監(jiān)控方法,也是對食品質(zhì)量在分子水平上進行快速和微量分析的方法。第七十五頁，共129頁。２生物傳感器工作原理待測物質(zhì)經(jīng)擴散作用進入固定生物膜敏感層，經(jīng)分子識別而發(fā)生生物學作用，產(chǎn)生的信息如光、熱、音等被相應的信號轉(zhuǎn)換器變?yōu)榭啥亢吞幚淼碾娦盘?，再?jīng)二次儀表放大并輸出，以電極測定其電流值或電壓值，從而換算出被測物質(zhì)的量或濃度。第七十六頁，共129頁。第七十七頁，共129頁。

6.1將化學變化轉(zhuǎn)變成電信號如酶傳感器,酶催化特定底物發(fā)生反應,從而使特定生成物的量有所增減。用能把這類物質(zhì)的量的改變轉(zhuǎn)換為電信號的裝置和固定化酶耦合,即組成酶傳感器,常用轉(zhuǎn)換裝置有氧電極、過氧化氫。第七十八頁，共129頁。6.2將熱變化轉(zhuǎn)換成電信號

固定化的生物材料與相應的被測物作用時常伴有熱的變化。例如大多數(shù)酶反應的熱焓變化量在25-100kJ/mol的范圍.這類生物傳感器的工作原理是把反應的熱效應借熱敏電阻轉(zhuǎn)換為阻值的變化,后者通過有放大器的電橋輸入到記錄儀中。第七十九頁，共129頁。

6.３將光信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘柪?，過氧化氫酶,能催化過氧化氫/魯米諾體系發(fā)光,因此如設(shè)法將過氧化氫酶膜附著在光纖或光敏二極管的前端,再和光電流測定裝置相連,即可測定過氧化氫含量.還有很多細菌能與特定底物發(fā)生反應,產(chǎn)生熒光.也可以用這種方法測定底物濃度.第八十頁，共129頁。上述三類傳感器原理的共同點：都是將分子識別元件中的生物敏感物質(zhì)與待測物發(fā)生化學反應,將反應后所產(chǎn)生的化學或物理變化再通過信號轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘栠M行測量,這種方式統(tǒng)稱為間接測量方式.第八十一頁，共129頁。

6.4直接產(chǎn)生電信號方式這種方式可以使酶反應伴隨的電子轉(zhuǎn)移、微生物細胞的氧化直接(或通過電子遞體的作用)在電極表面上發(fā)生。根據(jù)所得的電流量即可得底物濃度。第八十二頁，共129頁。生物傳感器發(fā)展歷程開端于20世紀60年代。1962年克拉克等人報道了用葡萄糖氧化酶與氧電極組合檢測葡萄糖的結(jié)果,可認為是最早提出了生物傳感器(酶傳感器)的原理。1967年Updike等人實現(xiàn)了酶的固定化技術(shù),研制成功酶電極,這被認為是世界上第一個生物傳感器。

第八十三頁，共129頁。20世紀70年代中期后,生物傳感器技術(shù)的成功主要集中在對生物活性物質(zhì)的探索、活性物質(zhì)的固定化技術(shù)、生物電信息的轉(zhuǎn)換以及生物傳感器等研究,并獲得了較快的進展。1977年,鈐木周一等發(fā)表了關(guān)于對生化需氧量(BOD)進行快速測定的微生物傳感器的報告,正式提出了對生物傳感器的命名。第八十四頁，共129頁。４生物傳感器分類4.1根據(jù)傳感器輸出信號的產(chǎn)生方式,可分為生物親合型生物傳感器、代謝型或催化型生物傳感器;*4.2根據(jù)生物傳感器的信號轉(zhuǎn)換器可分為電化學生物傳感器、半導體生物傳感器、測熱型生物傳感器、測光型生物傳感器、測聲型生物傳感器等4.3根據(jù)生物傳感器中生物分子識別元件上的敏感材料可分為酶傳感器、微生物傳感器、免疫傳感器、組織傳感器、基因傳感器、細胞及細胞器傳感器。第八十五頁，共129頁。每一類名稱又都包含許多種具體的生物傳感器例如，酶電極類:根據(jù)所用酶的不同就有幾十種，如葡萄糖電極、尿素電極、尿酸電極、膽固醇電極、乳酸電極、丙酮酸電極等等．葡萄糖電極也并非只有一種，有用pH電極或碘離子電極作為轉(zhuǎn)換器的電位型葡萄糖電極，有用氧電極或過氧化氫電極作為轉(zhuǎn)換器的電流型葡萄糖電極等．實際上還可再細分。第八十六頁，共129頁。第八十七頁，共129頁。

生物親合型傳感器被測物質(zhì)與分子識別元件上的敏感物質(zhì)具有生物親合作用，即二者能特異地相結(jié)合，同時引起敏感材料的分子結(jié)構(gòu)和/或固定介質(zhì)發(fā)生變化。例如：電荷、溫度、光學性質(zhì)等的變化。反應式可表示為：

S（底物）+R（受體）=SR第八十八頁，共129頁。

代謝型傳感器底物（被測物）與分子識別元件上的敏感物質(zhì)相作用并生成產(chǎn)物，信號轉(zhuǎn)換器將底物的消耗或產(chǎn)物的增加轉(zhuǎn)變?yōu)檩敵鲂盘?，這類傳感器稱為代謝型傳感器，其反應形式可表示為

S（底物）＋R（受體）=SR→P（生成物）

第八十九頁，共129頁。第九十頁，共129頁。生物傳感器優(yōu)點：由于具有較高的選擇性，因此不需對被測組分進行分離，即不用對樣品進行預處理。結(jié)構(gòu)簡單，體積小，使用方便，特別是便攜式的生物傳感器，非常有利干食品質(zhì)量的市場快速評價；第九十一頁，共129頁?？梢詫崿F(xiàn)連續(xù)的在線檢測，使食品加工過程的質(zhì)量控制變得簡便；響應速度快，樣品用量少；與其他大型分析儀器相比，生物傳感器的制作成本低，且可反復使用。第九十二頁，共129頁。6生物傳感器組成部分一是生物分子識別元件(感受器),是具有分子識別能力的生物活性物質(zhì)(如組織切片、細胞、細胞器、細胞膜、酶、抗體、核酸、有機物分子等);二是信號轉(zhuǎn)換器(換能器),主要有電化學電極(如電位、電流的測量)、光學檢測元件、熱敏電阻、場效應晶體管、壓電石英晶體及表面等離子共振器件等，當待測物與分子識別元件特異性結(jié)合后,所產(chǎn)生的復合物(或光、熱等)通過信號轉(zhuǎn)換器變?yōu)榭梢暂敵龅碾娦盘枴⒐庑盘柕?從而達到分析檢測的目的。第九十三頁，共129頁。（一）生物識別元件

它是酶、抗原(體)、細胞器、組織切片和微生物細胞等生物分子經(jīng)固定化后形成的一種膜結(jié)構(gòu)，對被測定的物質(zhì)有選擇性的分子識別能力.第九十四頁，共129頁。（二）換能器它能將識別元件上進行的生化反應中消耗或生成的化學物質(zhì)，或產(chǎn)生的光或熱等轉(zhuǎn)換為電信號，在一定條件下，產(chǎn)生的電信號強度和反應中物質(zhì)的變化量或光、熱等的強度呈現(xiàn)一定的比例關(guān)系。第九十五頁，共129頁。換能器(信號轉(zhuǎn)換器)將分子識別元件進行識別時所產(chǎn)生的化學的或物理的變化轉(zhuǎn)換成可用信號．生物傳感器的信號轉(zhuǎn)換器已有許多種，其中到目前為止用得最多的且比較成熟的是電化學電極，用它組成的生物傳感器稱為電化學生物傳感器．第九十六頁，共129頁。（三）信號處理放大裝置

主要負責信號的分析處理和放大輸出。它能將換能器產(chǎn)生的電信號進行處理、放大和輸出。第九十七頁，共129頁。第九十八頁，共129頁。手掌型葡萄糖(glucose)分析儀第九十九頁，共129頁。

6.2傳感器類型

(1)酶傳感器(EnzymeSensor)第一百頁，共129頁。酶的活力單位（酶單位）標準酶單位國際生物化學協(xié)會酶委員會規(guī)定了酶單位的標準形式為：一個酶單位（U）是在特定的條件下lmin內(nèi)催化形成1μmol產(chǎn)物的酶量（或轉(zhuǎn)化1mo1底物的酶量）．特定條件一般是指選定的條件，如溫度為25℃，30℃，37℃，最適pH,底物為飽和溶液．第一百零一頁，共129頁。

酶傳感器它將活性物質(zhì)酶覆蓋在電極表面,酶與被測的有機物或無機物反應,形成一種能被電極響應的物質(zhì)。1967年Updick和Hicks將固定化的葡萄糖氧化酶膜結(jié)合在氧電極上,做成了第一支葡萄糖電極；此后,這類酶傳感器通常是通過檢測產(chǎn)物H2O2的濃度變化或氧的消耗量來檢測底物。第一百零二頁，共129頁。葡萄糖電極缺點:(1)溶解氧的變化可能引起電極響應的波動;(2)由于氧的溶解度有限,當溶解氧貧乏時,響應電流明顯下降而影響檢測限;(3)傳感器響應性能受溶液pH值和溫度影響較大第一百零三頁，共129頁。依據(jù)信號轉(zhuǎn)換器的類型,酶傳感器大致可分為酶電極(主要包括離子選擇電極、氣敏電極、氧化還原電極等電化學電極)、酶場效應晶體管傳感器(FET-酶)和酶熱敏電阻傳感器等第一百零四頁，共129頁。(2)組織傳感器(TissueSensor)組織傳感器是以動植物組織薄片中的生物催化層與基礎(chǔ)敏感膜電極結(jié)合而成,該催化層以酶為基礎(chǔ),基本原理與酶傳感器相同.與酶傳感器比較，組織傳感器具有如下優(yōu)點：1.酶活性較離析酶高.2.酶的穩(wěn)定性增大.3.材料易于獲得.第一百零五頁，共129頁。肝組織電極動物肝組織中含有豐富的H2O2酶，可與氧電極組成測定H2O2及其它過氧化物的組織電極．1981年Mascini等研究了數(shù)種哺乳動物和其它動物（鳥、魚、龜）的肝組織電極，翌年，報道了基于牛肝組織的H2O2電極．第一百零六頁，共129頁。

若向溶液中通以氮氣，以降低氧的溶解度，減少空氣平衡溶液中氧的殘余電流（約10μA）至十分之幾微安，檢測下限可降低至1X10-5mol／L，相關(guān)系數(shù)R=0.997(n＝9)第一百零七頁，共129頁。

植物組織膜電極結(jié)構(gòu)圖解b一果皮,c-中果皮,d-內(nèi)果皮1-中果皮組織薄片2-固定化骨架3-透氣健,4-墊圈5-內(nèi)電解質(zhì)6-復合PH電極7-塑料電極體二氧化碳氣敏電極結(jié)構(gòu)第一百零八頁，共129頁。(3)微生物傳感器微生物傳感器分為兩類：一類是利用微生物在同化底物時消耗氧的呼吸作用；另一類是利用不同的微生物含有不同的酶。第一百零九頁，共129頁。裝置：由適合的微生物電極與氧電極組成。原理：利用微生物的同化作用耗氧,通過測量氧電極電流的變化量來測量氧氣的減少量,從而達到測量底物濃度的目的.第一百一十頁，共129頁。例如,熒光假單胞菌,能同化葡萄糖；蕓苔絲孢酵母可同化乙醇,因此可分別用來制備葡萄糖和乙醇傳感器，這兩種細菌在同化底物時,均消耗溶液中的氧,因此可用氧電極來測定基于不同類型的信號轉(zhuǎn)換器,常見的微生物傳感器有電化學型、光學型、熱敏電阻型、壓電高頻阻抗型和燃料電池型，第一百一十一頁，共129頁。第一百一十二頁，共129頁。(4)核酸傳感器依據(jù)生物體內(nèi)核苷酸順序相對穩(wěn)定,核苷酸堿基順序互補的原理而設(shè)計出核酸探針傳感器,即基因傳感器?；騻鞲衅饕话阌?0~30個核苷酸的單鏈核酸分子,能夠?qū)Ｒ坏嘏c特定靶序列進行雜交從而檢測出特定的目標核酸分子。根據(jù)換能器種類不同可分為電