楊月欣 韓軍花 中國預防醫學(xué)科學(xué)院 營(yíng)養與食品衛生研究所 面對轉基因食品， 食用安全的問(wèn)題是人們首先考慮的，例如插入基因的漂移，抗性、過(guò)敏和中毒等。眾多專(zhuān)家對轉基因食品的安全問(wèn)題已經(jīng)進(jìn)行了許多研究，并在不少實(shí)際工作得到應用。 除了食用安全外， 無(wú)論如何， 轉基因食品的營(yíng)養價(jià)值、食物和營(yíng)養素利用率、可食用性等應是食品評價(jià)的重要方面。但于今為止， 這仍是被忽視的一個(gè)問(wèn)題。本文對近年來(lái)有限的關(guān)于轉基因食品營(yíng)養學(xué)評價(jià)方面的文獻資料進(jìn)行了綜述，并結合作者自己的研究進(jìn)行以下討論。
1 轉基因食品的種類(lèi)
轉基因食品又稱(chēng)基因修飾食品（Genetically Modified Food， GM食品），一般可分為以下三類(lèi)：GM植物、動(dòng)物和微生物食品。 一般認為GM食品主要涉及農業(yè)基因工程和食品基因工程， 前者強調提高農作物產(chǎn)量和改善農作物的抗蟲(chóng)、抗病、抗除草劑和抗旱的能力； 而后者則強調改善食品的營(yíng)養學(xué)價(jià)值和食用風(fēng)味， 如營(yíng)養素含量、風(fēng)味品質(zhì)、延長(cháng)食品儲藏、保存時(shí)間，以及用食品工程菌生產(chǎn)食品添加劑和功能因子等。在GM食品中常用的手段有蛋白質(zhì)工程、碳水化合物工程（基因調控技術(shù)）、油脂工程（基因調控技術(shù)）和微生物工程。蛋白質(zhì)工程常常通過(guò)合成基因、同源基因或異源基因的導入和表達，把目的基因轉移到農作物細胞中， 獲得高產(chǎn)表達的特種產(chǎn)品，如用大豆中編碼蛋白質(zhì)的基因對水稻蛋白進(jìn)行改造，從而獲得“高蛋白”大米；瑞士理學(xué)科學(xué)院把表達β-胡蘿卜素的“異源”基因植入水稻細胞，產(chǎn)生高胡蘿卜素的“黃金水稻”；通過(guò)調控番茄的基因產(chǎn)生固型物增加的番茄新品種等。而碳水化合物和脂肪工程常常利用基因調控技術(shù)， 控制代謝途徑中的關(guān)鍵酶， 從而改變代謝途徑、方向或強度， 增加或減少新一代的代謝產(chǎn)物，如改變土豆和番茄中糖的含量、淀粉組成（直鏈和支鏈淀粉含量變化）、控制脂肪酸鏈的長(cháng)短或飽和度等。
2 轉基因食品的營(yíng)養成分和化學(xué)性質(zhì)
GM食品均是通過(guò)原型生物中轉入外源基因并得到表達的外觀(guān)相似的新物種。因此對原型食物和GM食物的營(yíng)養成分和化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行基本等同的分析應該為第一項研究任務(wù)。
2．1 營(yíng)養物質(zhì)
抗蟲(chóng)害、抗除草劑農作物是目前全球最多的轉基因食品，這些轉基因食品與原始品種在營(yíng)養成分、抗營(yíng)養因子和化學(xué)性質(zhì)方面的一致性是保證其食用安全性和營(yíng)養學(xué)等同的第一步。許多研究結果證明，抗蟲(chóng)害、抗除草劑基因修飾的食品中營(yíng)養成分改變不大。 如Padgette等 [1]對一種含有抗除草劑基因的大豆（稱(chēng)為40-3-2大豆）進(jìn)行了一系列的分析測試，包括蛋白質(zhì)、脂肪、纖維、灰分、碳水化合物、氨基酸和脂肪酸等。結果表明，原始大豆和40-3-2大豆中蛋白質(zhì)含量分別為41.5%和41.4%，灰分為5.36%和5.43%，水分6.12%和6.34%，脂肪20.11%和20.42%，纖維6.71%和6.63%，碳水化合物為33.%0和32.7%，均無(wú)明顯差異。兩者脂肪酸和18種氨基酸含量分析也沒(méi)有明顯差別。Raboy 等[2]對經(jīng)轉基因技術(shù)培育的一種低植酸玉米的營(yíng)養成分進(jìn)行了測定，發(fā)現除了植酸的含量外，這種玉米的其它營(yíng)養素含量與原始玉米相比無(wú)差異。有研究則認為提高營(yíng)養品質(zhì)的GM食品， 除了特定營(yíng)養素含量提高外， 其他變化也有利于營(yíng)養品質(zhì)的增強。如Edward等[3]對雞的大豆飼料分析結果發(fā)現， 幾種轉基因大豆（分別命名為M700、M702和M703）中的蛋白質(zhì)含量（52.5%-62.7%）均高于普通市售大豆（47.5%），其中M703大豆中Lys、Met、Cyl、Thr和Val的可消化性明顯提高，而脂肪、磷脂的含量低于其他幾種大豆。 Reyes 等[4]則對經(jīng)轉基因方法培育出的“超甜玉米”、“營(yíng)養玉米”的營(yíng)養成分進(jìn)行了分析。 發(fā)現這兩種轉基因玉米中蛋白質(zhì)含量升高，蛋白質(zhì)質(zhì)量有所改善，脂質(zhì)含量也增加；淀粉含量（23-27%）低于普通玉米（31.3%）；一些化學(xué)特性也發(fā)生了一定的變化，如在二甲基亞砜中的溶解性下降，成膠化的溫度范圍值也比普通玉米低等。但另外有人的研究曾發(fā)現GM大米與原型物相比水分的不同常常是主要變化。 無(wú)論如何，從目前的文獻資料來(lái)看，食物營(yíng)養成分的的資料似乎變化極小。如何針對其特點(diǎn)，對營(yíng)養素分析作更細致的研究比較，仍是營(yíng)養學(xué)研究的一個(gè)重要任務(wù)。
2．2 抗營(yíng)養因子和非期望效應
食品不僅含有大量的營(yíng)養物質(zhì)，也含有廣泛的非營(yíng)養性化學(xué)物質(zhì)， 有些物質(zhì)當超過(guò)一定量時(shí)則是有害的，因此對GM食品中非營(yíng)養因子的含量進(jìn)行分析也是必要的。Padgette [1]的研究結果發(fā)現，抗除草劑的40-3-2大豆中抗營(yíng)養因子的含量與其原始大豆接近，如抗胰蛋白酶因子含量在原始大豆和40-3-2大豆中分別為22.6mgTI/g和23.7mgTI/g，每毫克大豆中植物凝血素含量分別為1.2HU和1.0 HU。其他的包括總的和游離的異黃酮、水蘇糖、棉子糖等的含量也沒(méi)有明顯的差別。Novar等[5]總結了近年來(lái)有關(guān)的研究，認為用食品本身的多樣性考慮，轉基因食品中天然有毒物質(zhì)和抗營(yíng)養因子的含量范圍與其相應的原始品種可以認為基本一致。盡管如此，因為食品本身的多樣性，抗營(yíng)養因子和非期望效應如潛在發(fā)生的諸如新成分的產(chǎn)生或原特性的喪失等也是評價(jià)和檢測GM食品研究中必須考慮的問(wèn)題。特別是一些有害成分的變化， 如在豆科植物中的凝血素類(lèi)和有毒氨基酸類(lèi)；在馬鈴薯、芋頭和小麥中可以抑制胰蛋白酶和淀粉酶的活性的酶抑制劑；存在植物性食物中的酚類(lèi)和生物堿類(lèi)，葉類(lèi)蔬菜中的亞硝酸鹽類(lèi)以及動(dòng)物食品毒素等。
2．3 加工烹調的穩定性
加工對食品成分的影響也是一個(gè)重要的問(wèn)題。 有研究比較了不同的加工過(guò)程對40-3-2大豆和原始大豆中各種營(yíng)養素含量和抗 營(yíng)養因子的影響[1]。結果證明，大豆經(jīng)提純、漂白和脫臭或脫脂制成的大豆油的脂肪酸含量、分離大豆蛋白和大豆濃縮蛋白的各種營(yíng)養素的含量在兩種大豆中都很接近。經(jīng)烘烤加工后，兩種大豆中的水蘇糖、棉子糖、抗胰蛋白酶因子的含量基本一致，植物凝血素的含量均下降到檢測不出來(lái)的水平。這些都說(shuō)明抗除草劑的40-3-2大豆在各種加工過(guò)程中各種營(yíng)養成分和抗營(yíng)養因子含量的變化與原始大豆相似，抗除草劑基因的植入并沒(méi)有影響大豆在加工過(guò)程中的營(yíng)養素含量的變化。盡管如此， 按照個(gè)例進(jìn)行評價(jià)， 高壓、高溫等物理條件和酶解、發(fā)酵等化學(xué)變化是否對其他GM食品有所影響， 仍不可忽視。
食物自動(dòng)氧化性的強弱也是食品品質(zhì)的一個(gè)重要方面。如脂肪的自動(dòng)氧化可使蛋白質(zhì)發(fā)生沉淀；作用于氨基酸則可產(chǎn)生一些氨類(lèi)物質(zhì)，降低營(yíng)養學(xué)價(jià)值或產(chǎn)生毒性；另外還可抑制多種酶類(lèi)如琥珀酸脫氫酶、唾液淀粉酶、馬鈴薯淀粉酶的活性等。對轉基因食品的營(yíng)養學(xué)評價(jià)也應包括對食品自動(dòng)氧化性的評價(jià)。
3 GM食品 表型性狀物質(zhì)
對作物而言， 實(shí)質(zhì)等同性常指作物形態(tài)、生長(cháng)、產(chǎn)量和抗病能力等。 而對于食品主要是風(fēng)味、色澤和質(zhì)構等。如改變風(fēng)味的轉基因土豆、超甜玉米和增加固型物的番茄等。 色澤是影響食物選擇和感官質(zhì)量的重要指標，食品中天然色素就其來(lái)源可分為植物色素、動(dòng)物色素和微生物色素；按其化學(xué)結構可分為吡咯色素、多烯色素、酚類(lèi)色素和醌酮色素。色澤的改變除了外界物理因素的促進(jìn)外，食品自身含有某些反應酶類(lèi)（如多酚氧化酶）也會(huì )加快酶促褐變的發(fā)生。這些多是蛋白質(zhì)、氨類(lèi)的反應。 因此， 基因插入后對代謝過(guò)程酶的調節可能對食品的表型產(chǎn)生影響。
食物的香味或風(fēng)味是食品的又一個(gè)重要性質(zhì)。蔬菜中的香味物質(zhì)多是含硫化合物，水果則以有機酸酯和萜類(lèi)為主，肉類(lèi)產(chǎn)生的香味主要來(lái)自氨基酸，而乳類(lèi)的則是由短鏈脂肪酸引起。食物的酸味來(lái)源于可解離的H離子，鮮味來(lái)自氨基酸、酰胺、肽、有機酸等。這些化學(xué)物質(zhì)的表達極易受物質(zhì)間的相互作用的影響和酶類(lèi)反應的影響，從而使味感增強或變淡、有的甚至變味。因此，食品經(jīng)轉基因改造后香味的改變也應是營(yíng)養學(xué)評價(jià)的一個(gè)方面。目前這方面的研究很少，僅Perlak 等[6]在實(shí)驗中證明了抗甲蟲(chóng)土豆與原始品種相比口味和質(zhì)量特點(diǎn)等都沒(méi)有發(fā)生變化。
4 GM食品營(yíng)養素的生物利用率
食物中營(yíng)養素的生物利用率（bioavailability）是指營(yíng)養素被人體消化和吸收利用的部分，常用來(lái)評價(jià)營(yíng)養素實(shí)際營(yíng)養價(jià)值。通過(guò)轉基因手段提高食物中一些特定營(yíng)養素的含量是目前提高食品品質(zhì)的一個(gè)方面, 另外減低抗營(yíng)養物質(zhì)對營(yíng)養素的限制也是基因轉入的目標之一。 因此在對GM食品進(jìn)行營(yíng)養評價(jià)時(shí)，對特定營(yíng)養素生物利用率的評價(jià)不能忽視。 眾所周知，食物中植酸含量高可限制微量元素的吸收利用，利用基因工程降低其植酸含量可提高一些微量元素的生物利用率，這在實(shí)踐中已經(jīng)得到了證實(shí)。如Mendoza等[7]對低植酸的轉基因玉米喂養動(dòng)物，發(fā)現鐵吸收率比普通玉米增加了50%。 在Spencer[8]等的研究中，用低植酸玉米喂養豬35天，發(fā)現低植酸GM玉米和普通玉米中磷的吸收率分別為62%和9%，低植酸GM玉米中可利用的磷至少比普通玉米提高5倍，提示通過(guò)轉基因方法抑制玉米中植酸的表達可促進(jìn)磷的吸收和利用率[9]。
今后的研究中，傳統評價(jià)方法如蛋白質(zhì)利用率（protein efficiency ratio ）, 生物價(jià)值（ biological value ）, 氨基酸評分( amino acid score ) 可能也是GM食品營(yíng)養學(xué)評價(jià)的方法； 一些研究方法如消化吸收實(shí)驗、對胃消化酶和胃酸的影響、穩定同位素追蹤技術(shù)等也將被用來(lái)評價(jià)轉基因食品的營(yíng)養學(xué)價(jià)值。但目前還沒(méi)有此方面的研究報道。
5 GM食品和營(yíng)養素的生物功效
營(yíng)養素的生物功效（bioefficacy）是指消化和吸收的營(yíng)養素對人體應有的生物學(xué)作用。實(shí)際上， 當某種營(yíng)養素的含量通過(guò)GM手段而提高，這種營(yíng)養素是否與原作物中天然營(yíng)養素的功效一樣仍不清楚。沒(méi)有人會(huì )忘記美國80年代發(fā)生的色氨酸事件，這種用微生物基因工程生產(chǎn)的色氨酸雖然經(jīng)HPLC的分析認定這個(gè)產(chǎn)品的純度實(shí)際高于 99.6%， 但當 1989年這個(gè)產(chǎn)品作為營(yíng)養素補充劑放入市場(chǎng)后，它造成了幾千人得病，1500人永久性傷殘和37人死亡。這無(wú)疑與它本身質(zhì)量和含有微量的毒性成分有關(guān)。盡管毒性成分含量低于總量的 0.01%。但它足以威脅人們的健康。 因此警告人們，雖然轉基因食品與其相對應的天然食品在化學(xué)成分上是相似的， 但還不足以說(shuō)明它對人類(lèi)消費是有價(jià)值和安全的，用整體動(dòng)物進(jìn)行喂養實(shí)驗或進(jìn)行利用率研究還是必須的。Hammond 等[9]對抗除草劑的Bt-大豆和普通大豆進(jìn)行了喂養實(shí)驗的比較。這些動(dòng)物包括大鼠、雞、魚(yú)、奶牛。結果發(fā)現，飼養一個(gè)月后，實(shí)驗大鼠的體重、總體重增加值、食物消耗量無(wú)差別，動(dòng)物臟器的相對或絕對重量相比無(wú)明顯差異，尸檢均未發(fā)現有明顯的病理改變；各組雞在飼養42天后，體重、食物攝入量、食物利用率（增重/食物消耗量）等無(wú)差別，胸肌和脂肪墊重量的絕對值或與體重的比值在兩組之間均無(wú)明顯差異；在魚(yú)的喂養實(shí)驗中，魚(yú)的喂養量為40g/kg體重，并根據觀(guān)察每周進(jìn)行調整，喂養10周后，各組魚(yú)的健康狀態(tài)良好，體重與食物消耗量之比無(wú)差別，各組魚(yú)的體成分沒(méi)有明顯的差別（包括水分、蛋白質(zhì)、脂肪、灰分等）。在乳牛的喂養實(shí)驗中，發(fā)現乳牛每天的產(chǎn)奶量與大豆來(lái)源無(wú)關(guān)，奶中的成分包括脂肪、蛋白質(zhì)、乳糖等的含量也無(wú)差別，氮平衡不受膳食影響，牛瘤胃（反芻動(dòng)物）中揮發(fā)性脂肪酸的摩爾比例不受飼料的影響。這些都證明了Bt-轉基因大豆和普通大豆對動(dòng)物的生長(cháng)發(fā)育的影響無(wú)差異。Spencer 等[10]用豬所做的研究中則證明， 低植酸玉米喂養的豬在體重增長(cháng)、食物利用率等方面都優(yōu)于原型玉米， 且低植酸玉米組豬肉中肥肉量較低而瘦肉量增加上升（P〈0.01）。Momma 等[11]比較含大豆蛋白基因的大米和原型大米對大鼠生長(cháng)發(fā)育的影響。 大鼠每天經(jīng)口給予10g/kg的大米，實(shí)驗期4周。在喂養期間，兩組大鼠生長(cháng)較好，在食物攝入量、體重、體重增長(cháng)值等方面沒(méi)有差別，血液總量和成分及內臟重量方面兩組間接近。兩組大鼠的尸檢結果均未發(fā)現肝臟和腎臟的組織學(xué)異常或病理改變，因此作者認為這種轉基因玉米在營(yíng)養價(jià)值和生物學(xué)評價(jià)方面都與對照玉米相同。
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雖然GM食品與原型食品實(shí)質(zhì)等同性（substantial equivalence）的基本原則已被許多國家、國際團體作為評價(jià)GM食品安全性的方法所接受，但GM食品的評價(jià)仍然有許多未知的問(wèn)題需要科學(xué)界的研究和關(guān)注。目前GM作物的基因修飾多在農業(yè)產(chǎn)量和抗蟲(chóng)害方面， 對其營(yíng)養學(xué)的評價(jià)可能因此而被忽視。無(wú)論如何， 提高食品的營(yíng)養價(jià)值， 是人們希望GM食品除了增加產(chǎn)量以外的主要目標。 而隨著(zhù)轉基因技術(shù)的提高， 具有高表達的特定營(yíng)養素、功能成分的新GM食品的開(kāi)發(fā)將會(huì )面世，其食品營(yíng)養學(xué)評價(jià)問(wèn)題將與安全問(wèn)題一樣引起大家的關(guān)注。有報道瑞士科學(xué)家經(jīng)10年研究的轉基因大米“golden rice"已經(jīng)問(wèn)世， 即是專(zhuān)門(mén)為預防維生素A缺乏所設計。其他產(chǎn)品正通過(guò)基因技術(shù)改變營(yíng)養素組成，提高產(chǎn)品營(yíng)養品質(zhì)， 如富含賴(lài)氨酸大米、高蛋白質(zhì)的土豆等。可以預測， 有營(yíng)養學(xué)效應的轉基因食品對發(fā)達國家和發(fā)展中國家提供營(yíng)養干預有著(zhù)極其重要的公共衛生意義。許多特定的營(yíng)養改變對國家食物發(fā)展計劃和人群營(yíng)養狀況密切相關(guān)， 特別是這些轉基因的作物是人類(lèi)主要的糧食產(chǎn)品時(shí)， 它可能帶來(lái)的正面和負面影響對消費者將是極大的。許多專(zhuān)家已注意到，對于消費轉基因食品所能產(chǎn)生的短期、長(cháng)期的效應其實(shí)所知甚少。 因此， 它的挑戰必將是營(yíng)養學(xué)界應該認真思索和積極考慮對策的重要課題。
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