基因工程在食品中的应用分析

曹 南

(长江大学 生命科学学院,湖北 荆州 434000)

生物技术是当今迅速发展的一个高新技术领域，是21世纪最具有发展潜力的新兴产业，它涵盖了基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程和生物化学工程，其中基因工程发展迅猛，已经成为生物科学领域最有生命力、最引人注目的前沿科学。目前，生物技术已被广泛应用于食品、医药、农业、化工、环保等工业部门，而且随着生物分子认识水平和改造生物遗传物质手段的提高，生物技术必将为有效解决长期困扰人类的粮食短缺、疑难病症、能源危机、环境污染等问题带来美好的前景。

1 基因工程的发展

基因工程是在分子生物学和分子遗传学综合发展的基础上逐步发展起来的，现代分子生物学领域理论上的三大发现和技术上的系列发明对基因工程的诞生起了决定性的作用。

1857年至1864年，孟德尔通过豌豆杂交试验，提出生物体的性状是由遗传因子控制的。1909年，丹麦生物学家约翰生首先提出用基因一词代替孟德尔的遗传因子。1910年至1915年，美国遗传学家莫尔根通过果蝇试验，首次将代表某一性状的基因同特定的染色体联系起来，创立了基因学说。直到1944年，美国微生物学家埃坲利等通过细菌转化研究，证明基因的载体是DNA而不是蛋白质，从而确立了遗传的物质基础。1953年，美国遗传学家华生和英国生物学家克里克揭示DNA分子双螺旋模型和半保留复制机理，解决了基因的自我复制和传递问题，开辟了分子生物学研究的时代。之后，1958年克里克确立的中心法则、1961年雅各和莫诺德提出的操纵子学说以及所有64种密码子的破译，成功揭示了遗传信息的流向和表达问题，为基因工程的发展奠定了坚实的基础。

2 基因工程在食品中的应用

运用基因工程技术对动物、植物、微生物的基因进行改良，不仅可以为食品工业提供营养丰富的动植物原材料、性能优良的微生物菌种以及高活而价格便宜的酶制剂，而且还可以赋予食品多种功能、优化生产工艺和开发新型功能性食品。基因工程正在使食品业发生着深刻的变革。

（1）改良食品原料品质和加工性能。在植物食品品质的改良上，基因工程技术得到了广泛的应用，并取得了丰硕的成果。主要集中于改良蛋白质、碳水化合物及油脂等食品原料的产量和质量。

（2）改良果蔬采收后品质增加其储藏保鲜性能。随着对番茄、香蕉、苹果、菠菜等果蔬成熟及软化机理的深入研究和基因工程技术的迅速发展，使通过基因工程的方法直接生产耐储藏果蔬成为可能。事实上，现在无论在国外还是国内都已经有了商品化的转基因番茄。促进果实和器官衰老是乙烯最主要的生理功能。在果实中乙烯生物合成的关键酶主要是乙烯的直接前体——1-氨基环丙烷-1-羧酸合成酶（ACC合成酶）和ACC氧化酶。在果实成熟中这两种酶的活力明显增加，导致乙烯产生急剧上升，促进果实成熟。在对这两种酶基因克隆成功的基础上，可以利用反义基因技术抑制这两种基因的表达，从而达到延缓果实成熟，延长保质期的目的。利用反义RNA技术抑制酶活力已有许多成功的例子，其中最为成功的就是延缓成熟和软化的反义RNA转基因番茄。Hamilton等于1990年首次构建了ACC氧化酶反义RNA转基因番茄，在纯合的转基因番茄果实中，乙烯的合成被抑制了97%，从而使果实的成熟延迟，储藏期延长。导入ACC合成酶反义基因的番茄也得到了类似的结果。转基因番茄的乙烯合成也被抑制了99.5%，果实中不出现呼吸跃变，叶绿素降解和番茄红素合成也都被抑制。果实不能自然成熟，不变红，不变软，只有用外源乙烯处理6d后才能使转基因番茄恢复正常成熟。因此，利用反义基因技术可以成功的培育耐储藏果蔬。目前，有关的研究正在继续进行，并已扩大到了草莓、梨、香蕉、芒果、甜瓜、桃、西瓜、河套蜜瓜等，所用的目的基因包括与细胞壁代谢有关的多聚半乳糖醛酸酶（PG)、纤维素酶和果胶甲脂酶基因。反义PG转基因番茄还具有更强的抗机械损伤和真菌侵染能力，且有更高的果酱产率。

（3）开发新型功能性食品。利用基因工程技术可以研制特种保健食品的有效成分。例如将一种有助于心脏病患者血液凝结溶血作用的酶基因克隆至羊或牛中，便可以在羊乳或牛乳中产生这种酶。1997年9月上海医学遗传所与复旦大学合作的转基因羊的乳汁中含有人的凝血因子，为通过动物大量廉价生产人类的新型功能性食品和药品迈出了重要的一步。

3 结语

从技术的应用角度讲，基因工程已经给人类带来了巨大的社会效益和经济效益。但由于基因工程技术打破了物种间难以杂交的天然屏障，这种转移对生态环境和人类健康可能带来什么样的后果难以预料，至少现在的科学还难以回答人们对基因工程提出的各种各样的安全性问题，因而基因工程食品的安全性一直成为人民关注的焦点。对此，采取科学、认真、务实的态度，并吸收国际组织的研究结果与标准，制定相关的法规加强管理，以保证转基因产品在农业生态环境、人类食物的安全与健康等方面的安全性。

[1]汪秋安.基因工程食品[J].广西轻工业，2003，（6）：5-6.

[2]尹国，刘振华，曾姗姗，等.基因工程在食品中的应用进展[J]食品科技，2001,（2）.