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转基因食品的安全性在世界范围内备受关注,是公众争论的焦点问题。转基因食品成分的改变,特别是营养成分、抗营养成分或天然毒性成分的含量发生改变,将影响到转基因食品的安全性。因此,研究转基因食品中这些成分的非预期性变化,将为转基因食品的安全性评价提供依据。本论文基于光谱、色谱等现代分析技术结合化学计量学方法开展了转基因番木瓜、水稻和大豆中有代表性的营养成分和抗营养成分含量的非预期性变化的研究。取得以下主要研究成果:
1.介绍了转基因食品的概念、转基因食品成分非预期性变化及其研究方法,综述了转基因食品成分非预期性变化的研究进展。
2.开展了抗病毒转基因番木瓜中营养成分和天然毒性成分含量非预期性变化的研究。采用微波辅助提取(MAE)、顶空固相微萃取(HS-SPME)联合GC-MS和HPLC等分析技术研究了转基因和对照番木瓜中挥发性气体、糖类、有机酸、胡萝卜素和生物碱等成分;采用主成分分析(PCA)、相似度分析和方差分析(ANOVA)研究了转基因番木瓜成分与对照样品的差异。结果表明:转基因番木瓜中糖类、有机酸、胡萝卜素、生物碱和挥发性有机物的轮廓谱图均与对照样品相似,重要营养成分维生素C、β-胡萝卜素及天然毒性成分番木瓜碱、异硫氰酸苄基酯的含量在转基因前后未发生显著性变化。另外发现不同品种的番木瓜及不同采摘时期番木瓜成分差异很大,这种自然因素造成的番木瓜成分的变异超过了转基因技术带来的影响。因此,根据实质等同性原则表明转基因番木瓜成分未发生非预期性变化。
3开展了抗真菌病和抗虫转基因水稻营养成分和抗营养成分含量非预期性变化的研究。采用MAE、索氏提取(SE)联合近红外光谱(NIR)、GC-MS、HPLC等分析技术研究了抗稻瘟病、抗纹枯病和抗虫3种转基因水稻与对照样品中粗蛋白、氨基酸、脂肪酸、维生素、微量元素和抗营养成分植酸的含量;采用PCA、偏最小二乘判别分析(PLS-DA)和ANOVA研究了3种转基因水稻和对照样品之间成分的差异。结果表明:对抗稻瘟病转基因水稻,酪氨酸、甘氨酸、α-维生素E、Se、Mo和V的含量下降了20%-57%,而亚油酸、棕榈酸、K和Fe的含量增加了21%-38%。对于抗纹枯病转基因水稻,甘氨酸、棕榈酸、粗蛋白和Mg含量降低了21%-50%,而酪氨酸、α-维生素E、Fe、Cu和K含量增加了25%-49%。而对于抗虫转基因水稻,丙氨酸、甘氨酸、酪氨酸、维生素B3、Fe、Cu、Co和Ni含量下降了34%-74%,而亚油酸、棕榈酸和Ca的含量增加了19%-27%。抗营养成分植酸的含量均未发生显著性变化。结果表明,在3种转基因水稻中,某些营养成分发生了非预期性变化。
4.开展了抗草甘膦转基因大豆营养成分和抗营养成分含量的非预期性变化的研究。采用MAE和索氏提取(SE)联合核磁共振1HNMR、GC-MS、HPLC和ICP-AES等分析技术研究了2种商品化抗草甘膦转基因大豆和3种传统大豆中氨基酸、脂肪酸、糖类、微量元素和异黄酮等成分,采用PCA和ANOVA研究了抗草甘膦转基因大豆与传统大豆成分的差异。结果表明:转基因大豆与传统大豆中脂肪酸和氨基酸的差异显著,甘氨酸、棕榈酸、油酸和亚油酸的含量比3种传统大豆高24%-268%,而脯氨酸、天冬氨酸、酪氨酸和谷氨酸的含量比传统大豆降低了15%-62%。糖类、微量元素和异黄酮等成分没有明显差异。对于营养成分,转基因大豆中粗蛋白含量比传统大豆高8.9%-40%,而α-维生素E和γ-维生素E比传统大豆降低了12%-64%。对于抗营养成分,单宁比传统大豆降低了32%-51%,而棉籽糖的含量比传统大豆高63%-197%。结果表明,转基因大豆和传统大豆具有不同含量水平的营养成分和抗营养成分,但转基因大豆中粗蛋白和脂肪酸含量均高于传统大豆。