一、轉基因食品概況
轉基因技術的定義：將人工分離和修飾過的基因導入生物體基因組中，由於導入基因的表達，引起生物體性狀的可遺傳的修飾，這一技術稱之為轉基因技術，人們常說的“遺傳工程”、“基因工程”、“遺傳轉化”均為轉基因的同義詞。
利用現代分子生物技術，將某些生物的優良基因轉移到其他受體物種中去，改造生物的遺傳物質，使其在性狀、營養品質、消費品質等方麵向人們所需要的目標轉變，經培育或種植而獲得轉基因生物。轉基因生物直接食用或者作為加工原料生產的食品，統稱為“轉基因食品”。
人類第一次成功實現的基因重組是Cohen研究小組在1973年完成的，他們利用轉基因技術或者基因工程技術人為地進行了遺傳物質的定向轉移，從而打破了生物種屬間的自然隔離屏障，以此改變動植物和微生物的生物特性。經過多年的研究與應用，這項技術在很多相關領域已經取得突破性的進展，並得到長足的發展。1983年，世界上第一例轉基因植物在美國成功培植，世界上第一種轉基因食品是1993年投放美國市場的轉基因晚熟西紅柿，隨後，來源於動物、植物和微生物的轉基因食品發展非常迅速，各種類型轉基因食品應運而生。
轉基因技術目前主要應用在如下幾個方麵：
①通過提高作物的抗逆性和改良作物性狀來提高產量，而且因為大幅度減少了農藥的使用和用量，在增加糧食產量的同時還能保護生態環境和降低生產成本。
②利用轉基因動物生產更多的肉類食品和能用於人類移植的器官。
③利用轉基因生物生產治療人類疾病的珍貴藥物等。
近年來隨著世界可耕地持續減少，而人口卻以每年0.8～1.0億的速率增加，因而使用基因工程技術，以提高食物的產量和品質、增加營養素含量，越來越受到廣泛的關注。傳統的雜交育種耗費時間長，通常需要8～10年的時間，但利用生物技術定向改造作物，從而大大加速了優良作物的篩選和培育過程，例如很多抗性基因被插入作物中以抵抗疾病或病蟲害。而在農業方麵絕大多數基因工程的應用都與人類的食品或動物飼料有關，如1992—1994年，孟山都公司試驗了產生殺蟲蛋白的馬鈴薯，該種馬鈴薯能抗禦馬鈴薯甲蟲。1998年，轉基因作物已經在8個國家種植，全球種植麵積從1997年的1100萬hm2增加到2780萬hm2，共增加了1670萬hm2。除棉花和煙草為經濟作物外，其餘均為供人類食用的大豆、玉米、油菜籽、馬鈴薯。這些作物多分布在美國、加拿大和南美,歐洲也有部分種植，美國占全球種植麵積的74％，成為轉基因作物的主要種植區。
外源基因表達的產物以及基因工程技術的影響在美國的農作物種植和食品加工的各個環節中無處不在。從牛奶、奶酪到水果、蔬菜，再到糧食、油脂、蛋奶等，到處都存在轉基因食品。國際農業生物技術應用研究機構（ISAAA）的最新報告表明，目前各國已研究試種的轉基因植物超過4500種，其中已批準商業化種植的接近90種，其中最常見的轉基因食品有玉米、大豆、西紅柿、油菜等。轉基因農作物自1996年大規模商業化種植以來，在國際爭論的環境中得到迅猛發展，成為近代曆史上應用最快的作物新技術，創造了巨大的經濟、社會和環境效益。2006年全球轉基因作物的種植麵積由1996年的170萬hm2發展到1.02億hm2，增長了60多倍，種植的國家達22個，還有29個國家批準轉基因作物作為食品或飼料進口，種植的農戶首次超過1000萬，90%的受益者是發展中國家的貧困農民。最可喜的是，因種植轉基因作物10年間累計減少使用殺蟲劑22.4萬t。Purdue大學農業政策和技術評定中心主任和農業經濟學教授Marshall Martin認為，美國“2/3～3/4的奶酪在生產過程中使用了遺傳工程凝乳酶。由於抗玉米螟的BT玉米的種植，美國的許多人已經在食用遺傳工程玉米”。Martin強調，通過生物技術生產的玉米已經用在許多常見食品中，如早餐粥等。轉基因玉米還用於製造用做軟飲料、糕點、糖果等食品甜味劑的玉米糖漿。美國約1/3的奶牛使用了牛生長激素。轉基因的馬鈴薯也已開始種植，轉基因甜菜也將問世。轉基因作物種植麵積幾乎超過了任何以往其他生物產品發展的速度和步伐，可以預計今後仍將繼續保持強勁的發展勢頭。
根據我國轉基因生物管理的權威部門：國家農業轉基因生物安全委員會提供的官方數據顯示，1998年5月，農業部生物工程安全委員會批準了6個準許商業化的許可證，其中有3個涉及食品，即抗病西紅柿、抗病甜椒和耐貯存西紅柿，其中商業化、規模化種植的轉基因作物是具有自主知識產權的抗蟲棉，抗蟲棉的種植麵積2003年已累計達到4000萬畝（注：1畝=666.7m2,下同），而另一個延遲成熟的番茄則還處於小範圍種植階段，僅10000畝；進口的轉基因食品局限在大豆、玉米、油菜等領域。我國進口的大豆中，70%是轉基因大豆，在我國市場上70%的含有大豆成分的食物中都有轉基因成分，像大豆油、色拉油、磷脂、醬油、膨化食品等。目前我國轉基因農作物田間試驗和商品化生產麵積居世界第四位，在轉基因動物研究方麵，我國在轉基因魚、兔、雞、羊等的研究中取得了突破性進展。
二、轉基因食品的種類及特點
按轉基因生物來源的不同可將轉基因食品分為三類即動物源轉基因食品、植物源轉基因食品和微生物源轉基因食品；按照轉基因食品的功能又可以分為：增產型、控熟型、高營養型、保健型、新品種型和加工型。一般按前一種方法分類。
1.轉基因植物性食品
轉基因植物性食品的主要品種有小麥、玉米、水稻、大豆、蔬菜、馬鈴薯、番茄等。目前轉基因植物研究的重點在於研究培育延緩成熟、耐極端環境、抗蟲害、抗病毒、抗枯萎等性能的作物，提高植物的生存能力；培育不同脂肪酸組成的油料作物、多蛋白質的糧食作物、不同糖類組成的經濟作物等可以廉價生產具有特殊價值的農業產品。
（1）抗除草劑轉基因作物2000年全球種植抗除草劑轉基因作物的麵積達到3270萬hm2，占總轉基因種植麵積的72%，其中主要為抗除草劑大豆。作用機理：抗除草劑轉基因植物通過導入外源基因，在作物體內表達出特異的酶，以抵抗除草劑的破壞作用，使作物在吸入除草劑後仍能繼續生長。作用：降低勞動強度，降低勞動成本。舉例：Roundup Ready soybean（RR大豆）。耐美國孟山都公司Roundup除草劑。
（2）抗蟲轉基因作物2000年全球種植抗蟲轉基因作物的麵積達到830萬hm2，占總轉基因植物種植麵積的19%，其中以抗蟲玉米為主。作用機理：產生殺蟲蛋白毒素，防治蟲害。舉例：BT玉米，產生三種毒素：Cry1Ab、Cry1Ac、Cry9c。
（3）營養增強型作物其特定營養組分和維生素含量更高。美國培育的各種低亞麻酸（2%）大豆、低棕櫚酸（4%）大豆、高油酸（70%）大豆、高硬脂酸（28%）大豆、高棕櫚酸（27%）大豆等品種，有效地改善了大豆油的營養價值、氧化穩定性、功能性以及氫化加工時物理性質，並有望提高油脂產品的附加值。2006年英國科學家新開發出一種富含胡蘿卜素的轉基因稻米——第二代“黃金大米”。第一代“黃金大米”的胡蘿卜素含量太低（每百克大米約含1.6毫克胡蘿卜素）。第二代“黃金大米”中胡蘿卜素的含量達到第一代“黃金大米”的23倍之多，第一代“黃金大米”中使用了來自黃水仙的基因，而第二代“黃金大米”是通過將該基因換成玉米中的對應基因而培育出來的。
（4）其他轉基因作物目的是改善產品的品質；增強抵抗病毒病、真菌病及細菌病的能力。
利用生物遺傳工程，將普通的蔬菜、水果、糧食等農作物，變成能預防疾病的神奇的“疫苗食品”。科學家培育出了一種能預防霍亂的苜蓿植物。用這種苜蓿來喂小白鼠，能使小白鼠的抗病能力大大增強。而且這種霍亂抗原，能經受胃酸的腐蝕而不被破壞，並能激發人體對霍亂的免疫能力。於是，越來越多的抗病基因正在被轉入植物，使人們在品嚐鮮果美味的同時，達到防病的目的。
2.轉基因動物性食品
轉基因動物的生產中主要以培育生長速度快、抗病力強、肉質好的轉基因動物，以提高產仔（卵）數、飼料轉化率、增加動物的產奶量和改善奶的組成成分為目標，主要應用於魚、豬、牛、羊等。比如，牛體內轉入了人的基因，牛長大後產生的牛乳中含有基因藥物，提取後可用於人類病症的治療。在豬的基因組中轉入人的生長素基因，豬的生長速度增加了一倍，豬肉質量大大提高，現在這樣的豬肉已在澳大利亞被請上了餐桌。
3.轉基因微生物發酵食品
著重於改造有益微生物，生產食用酶，提高酶產量和酶活力，改善發酵食品的風味和品質，主要有轉基因酵母和食品發酵用酶等。例如，生產奶酪的凝乳酶，以往隻能從殺死的小牛的胃中才能取出，現在利用轉基因微生物已能夠使凝乳酶在體外大量產生，避免了小牛的無辜死亡，也降低了生產成本。
基因食品的主要特點是利用轉基因技術將特定的優良基因片斷導入受體生物體內，以獲得物化性質、營養品質和消費水平等方麵更符合人們需要的新產品。
三、研究轉基因食品的目的
研究轉基因食品主要有以下六個方麵的目的。
1.提高產量、增強抗性（特別是農作物的抗病蟲害、抗逆境的性能）
農作物增產與其生長、分化、肥料、抗逆、抗蟲害等因素密切相關，通過轉移或修飾相關的基因可達到增產效果。通過基因工程，我們可以獲得高產、穩產、多抗性的優良農作物品種，改良植物性食品的生產性能。例如，將攜帶抗蟲性狀的外源性基因轉移到玉米上，獲得抗蟲基因的玉米表現出抗蟲特性。20世紀80年代以來，有近30種轉基因植物進入商業化生產，例如大豆、番茄、玉米、小麥、西葫蘆等。
通過基因工程可以培育生長速度快、抗病力強、肉質好的轉基因動物。例如將外源性生長激素基因導入目標動物，使該動物的肌肉蛋白含量和飼料轉換率明顯提高，生長速度加快。轉基因魚可以加快自身的生長，如“AF蛋白”公司將兩種魚類基因——生長激素基因和激活該生長激素基因的基因轉移到大西洋鮭魚體中，轉基因鮭魚生長速度可提高10倍。
利用基因工程可以改變微生物生理調控機製，獲得高產菌株，改善微生物來源的有機酸、氨基酸、維生素、酶、香料、單細胞蛋白質以及傳統釀造食品的生產工藝，可以提高產品產量，降低生產成本。
2.改善營養品質
改良植物性食品的營養品質有以下兩種基因工程途徑：
（1）在目標植物中轉入產生所需要成分的基因。許多糧食作物缺少人體必需的氨基酸，為了改變這種狀況，可以從改造種子的蛋白質基因入手，使其表達的蛋白質具有合理的氨基酸組成。例如，將玉米中編碼必需氨基酸的基因引入馬鈴薯，得到必需氨基酸含量增加10％以上的轉基因馬鈴薯；把編碼大豆鐵蛋白的基因導入水稻，可使轉基因水稻種子胚乳中鐵的含量提高3倍等。
（2）通過刪除有害性狀基因，使轉基因作物品質通過基因操作而得到改善，例如消除蔬菜、水果中脂肪氧化酶、多酚氧化酶基因，以提高產品的加工性能和感官質量，延長保質期等。利用這一方法還可對農作物食品進行轉基因脫毒。
3.增加保健功能
開發轉基因生物生產基因工程疫苗或抗體——食品疫苗，是當前研究的熱點之一。通過轉移病原體的抗原基因或毒素基因至糧食作物、果樹及動物受體細胞中，使其產生相應的抗體。食用此類食品，相當於在補充營養的同時服用了疫苗，起到預防疾病的作用。已報道研究成功的例子很多，如能夠分泌抗人類病毒疫苗乳的轉基因牛、羊，能夠增加牛乳中乳鐵蛋白含量的轉基因牛，能夠生產含有抗感染人類抗體、人類生長因子、人類幹擾素雞蛋的轉基因雞，以及能夠生產含有人類抗體血清的轉基因豬等。另外，有的轉基因食物可防止動脈粥樣硬化和骨質疏鬆。還有，通過對將各種不同糖類為發酵原料的酵母菌的酶基因重組，得到能把糖化液中所含各種糖完全發酵的菌株，生產出可供糖尿病人飲用的“淡啤酒”等。
4.增加生物多樣性
通過不同種間的基因重組可形成新品種，所獲得的轉基因食品可能在口味、色澤和香氣方麵具有新的特點。因此，可以按各個國家的需求來培植新的農作物，生產所需的食品。如通過導入硬脂酸-ACP脫氫酶的反義基因，可使轉基因油菜種子中硬脂酸的含量從2％增加到40％；而將硬脂酸-COA脫飽和酶導入作物後，可使轉基因作物中的飽和脂肪酸（軟脂酸、硬脂酸）的含量下降，不飽和脂肪酸（油酸、亞油酸）的含量增加，其中油酸的含量可增加7倍。
將植物或動物基因轉入微生物目標菌中並得到表達，開發出新的食品生產基因工程菌，由此利用微生物發酵法生產植物和動物性食品原料、食品添加劑、食品生產用酶類等產品，有利於提高原料利用率、降低生產成本和開發新的食品來源。