基因改造食品基因改造食品王鳳英副教授王鳳英副教授

國立新竹教育大學國立新竹教育大學

基因改造食品基因改造食品• 基因改造食品又稱基因轉殖食品，是由基因改造生物 ( Genetically Modified Organisms, GMO ) 所加工而成。因此凡以基因重組技術所衍生的食品，皆稱之為基因改造食品。

• 基因重組技術所能達成之改良特性有：增加生長速度、改良營養價值、抗蟲、抗病、抗除草劑、抗低溫、延長保存期限、耐運送或利於加工等。

利用基因轉殖技術• 香甜的玉米容易受到蟲害，除了用農藥來防治之外，也可利用基因轉殖技術，把「遺傳物質植入活細胞或生物體，產生基因重組的現象。」

• 玉米就會表現出原本沒有的特性而具有抗蟲害的功能。

基因是 DNA

• 基因可決定花的顏色、植物的高度、動物的產子數或產乳量等。

• 中國俗話說「種瓜得瓜，種豆得豆」，又說「龍生龍、鳳生鳳，老鼠的兒子會打洞」，也同樣表達了遺傳因子的觀念。而基因，即是由 DNA （去氧核醣核酸）組成。

DNA 提供了生命的特性• 每個生物體的細胞核內都含有染色體，而染色體即為大量的去氧核醣核酸（ DNA ）所組成， DNA 提供了生物構造功能所有的藍圖與訊息，以供細胞合成蛋白質並建造組織

• 表現了所有生命的特性，如形態、組成成份等，並且藉著 DNA 複製，將上一代的特性傳遞到下一代。

再將 DNA 斷片連接於「載體」 DNA 分子

• 「基因改造」是指針對生物的個別性狀去挑選特定基因並改變生物體之基因組成與表現。

• 科學家利用不同的生物科技技術，例如利用限制酵素製作出目標基因斷片，再將 DNA 斷片連接於「載體」 DNA 分子上，再將載體轉殖到目標染色體上。這個過程就是一種基因工程。

基因重組技術• 基因重組技術是以遺傳基因工程方法將植物、動物或微生物等生物體改良其特性，而達成的一種新生命體。

基改生物以三種基因重組技術• 增加法：改變動物或植物的表現性狀，從某一物種抽取個別基因，殖入另一動物或植物的基因組內，例如將人類黃體素的基因殖入酵母菌中以大量生產避孕藥所需的主成份；如抗 除草劑的基因殖入大豆裏，令大豆能夠抗除草劑。

• 已可將細菌、病毒、昆蟲、動物，甚至人類的基因，引入植物內，製造基因改造植物。

基因減少法• 使特定動植物基因發生缺失，令動植物喪失某些原有性質與功能，如減少蕃茄內催熟基因的數量，將減緩其組織成熟軟化，以延遲蕃茄的成熟期。

基因調節法• 去除或增加某固定基因的控制因子，可以改變生物特性的表現程度，甚至是功能，造成調整生物生命特性。就像紫外線可以促成癌細胞的發生一般。又例如透過刺激頭髮的基因，改變頭髮的色素；又如調節菜籽油內控制飽和脂肪酸的基因，使其減少製造飽和脂肪酸，使菜籽油的飽和脂肪酸含量降低。

基因改造生物 ( Genetically Modified Organisms, GMOs )

• 包括三種類別，分為：

1. 基因轉殖微生物（及其產物）： 包括可作為發酵食品的菌元，或用以生產酵素、胺基酸、有機酸、維生素、色素、香料等食品添加物之微生物。

基因轉殖農作物（及其加工品）

• 此為 GMOs 中發展最快的領域，已有大豆、玉米、蕃茄、馬鈴薯等轉殖作物問世。

基因轉殖動物（及其加工品）• 如轉殖生長激素基因的鮭魚等，但目前多處於研究階段，尚無此類基因改造食品正式上市。

基因改造農作物• ( Genetically Modified Crops, GMC )

又稱為基因轉殖農作物，係自 20世紀 90年代起發展的新興科技產物，是藉由人工方式將其他生物的特殊基因植入農作物，或除去其原有的基因以改變作物的本性。

三個世代• 第一代：僅針對作物進行抗旱、抗蟲的簡單改變

• 第二代：增加一些功能性，例如添加維生素Ａ，以防止夜盲症的黃金米。

• 第三代：利用多個基因轉殖技術，大幅改變動植物的特性，主要用在醫藥。

• 在可見的未來，或許可以以飲食替代藥物治療。

基因改造與傳統雜交 --1

• 基因改造與傳統雜交均是透過人為的方法，改變植物的特性。

• 基因改造：特定基因的選擇、抽取、分辨與轉殖

• 傳統雜交：在不能選定特定基因情況下，利用染色體複製時交換基因組合，再伺環境自然淘汱。

基因改造與傳統雜交 --2

• 基因改造：可以接合引入任何生物基因到另一生命體內，如：把蠍子的基因引進入玉米之內。

• 傳統雜交：只有染色體對數與長度相符之生物雜交才能有後代。亦即，只有在物種相似的生物之間才能進行。

基因改造與傳統雜交 --3

• 基因改造：可明確預期該性狀出現。• 傳統雜交：需要長時間的演化過程，預期的性狀才會表現。

第一個經基因改造的蕃茄• 從 1994年第一個經基因改造的蕃茄獲准上市至今，已近十年的光景。基因改造食品不斷的以各式品種及型態出現在生活裏，約可分為下列幾種類型：

• 抗減產型：利用轉殖或修改相關基因，如耐除草劑、抗逆境、抗蟲害基因而達到正常的生產量。

控熟型：• 藉由修改或殖入與控制作物成熟有關的基因，以使作物成熟期得以提前或是延後，錯開傳統的盛產期或是季節性的問題，以供應市場需求。

營養型：

• 以殖入糧食作物中所缺乏的營養素，提高其營養價值，避免營養素的缺乏症。如黃金米 (golden rice) 即是含有維生素A前驅物的稻米。

保健型：• 如將某種病原抗體或毒素轉殖到糧食作物中，藉由農作物的生產大量取得疫苗，或者是病患可經食物攝取而吸收疫苗

• 也可將預防疾病的相關基因殖入作物之中，以廣泛的增強人體的免疫力。

• 或減少有害物質，像是無咖啡因的茶及咖啡就是這類作物。

新品種• 利用基因重組技術改良品種，改善原產品的風味、品質或色澤、口感等。

加工型• 為從事食品加工所需而研發出來的基因改造食品。

增產型• 將與產量相關的基因或是跟生長期有關的特性基因殖入植株，以提高作物產量。

已商品化基因轉殖作物 • 目前全世界已經上市並商品化的基因轉殖作物有（世界各國對不同之基因轉殖作物之核可，視各國法律規定以及審查進度而有所不同）：

• 大豆：耐除草劑大豆（ Roundup Ready ）以及高油酸含量大豆。以前者為市場大宗，目前市面上的基因轉殖大豆 99% 為耐除草劑大豆。

玉米：• 有抗蟲害及耐除草劑兩種。前者約占三分之二，都是導入蘇力菌（ BT ）毒素基因，使具抗蟲特性；耐除草劑的玉米，分別是嘉磷塞（ Glphosate ）及固縠草（ Glufosinate ）兩種除草劑。

• 油菜：除抗蟲害與耐除草劑品種外，還有種子中含高量月桂酸的品種。

棉花：• 棉花栽培時，最怕蟲害及雜草。基因轉殖後的改良棉花，可以達到抗蟲及方便雜草管理的目的，因此大受農民歡迎。

• 蕃茄：經轉殖過的蕃茄不易腐爛，同時蕃茄的果膠含量增加，可以減少加工殘渣，降低加工成本。

稻米• 目前研發成果有低蛋白質含量的水稻，另外在發展中的還包括提高維生素 A前驅物的含量、改良水稻中的碳水化合物、蛋白質、油脂等成分。

馬鈴薯• 最早轉殖成功的馬鈴薯具有抗蟲及耐除草劑的特性，爾後則有抗病毒特性之品種上市。

• 目前最新的研究是朝著減少水分含量、高硬度、收成後不變色、以及加工過程中可抑制油脂吸收的低熱量品種。

木瓜• 康乃爾大學及夏威夷大學成功研發出抗病毒的木瓜。

• 甜菜：除了耐除草劑的甜菜之外，荷蘭公司也開發出高果糖含量的甜菜品種。

小麥• 目前耐除草小麥只在加拿大被核準可做為食品。

• 基因改造作物的發展近十年來，至少有 120 種植物被轉殖成功。

• 目前美國所生產的農產品中，約有三分之一的玉米、二分之一的大豆，及二分之一的棉花是基因轉殖作物。

基因改造農作物• 目前基因改造農作物主要被改造為能夠抵受除草劑的毒性或能夠抵禦害蟲及病毒的侵害

• 有一些則改變了營養成份或改善加工時的特性以減少浪費及減低成本。

• 目前為止，市面上出售的基因改造食品皆不含任何動物基因，而且暫時仍未有經基因改造的動物作為糧食在市面上出售。

訂定基因改造食品規範• 美國、加拿大、澳洲、紐西蘭、歐盟、日本及我國已訂定規範，規定基因改造食品需要經過規管機構的安全評估及批准或諮詢民眾意見，方可在市面上出售。

• 部分的國家亦已設立資料庫，列出已獲准在市面上出售的基因改造食品以供民眾查閱。

大豆• 耐固殺草（除草劑） (A2704-12, A5547-127)--加拿大、美國

• 耐草甘膦（除草劑） (GTS 40-3-2)--澳洲及紐西蘭、加拿大、美國

• 含高油酸 (G94-1, 19, 168)--澳洲及新西蘭、加拿大、美國

• 含低亞麻酸 -- 加拿大• 可能應用範圍：用作製造豆類飲品、豆腐；可加工製成豆油、豆粉、乳化劑（如卵磷脂）等，或用來製造麵包、餡餅、食用油等

蕃茄• 延緩組織軟化 (1401F, H282F, 11012F, 7913

F)-- 加拿大• 　改變成熟週期 (35-1-N)--美國• 　改變成熟週期 (1345-4)-- 加拿大、美國　• 延緩組織軟化 (8338)--美國• 延緩組織軟化 (B, Da, F)--美國　• 延緩組織軟化 (FLAVR SAVRTM) (CR3-613, 6

23)-- 加拿大、美國　• 抗蟲 (5345)-- 加拿大、美國• 可能應用範圍：蕃茄醬

基因改造食品的安全性• 支持者宣稱，基因改造食品是安全無害的、基因改造食品能讓世界糧產更豐盛，使貧瘠的土壤也可以長出作物，未來基因改造食品還可以幫助解決更多的疾病問題。

• 持懷疑態度者則說，放任基因改造食品大量生產的結果將會為人類的未來及生態環境產生更多的風險。

安全性的爭議• 多半來自兩個層面：• 1. 食品安全： 意指基因改造生物作為食品及飼料等用途之安全性，以下五項為主要之食品安全評估項目。

A. 毒素B. 過敏原C. 營養組成D. 基因轉移E. 抗生素標識基因

生態環保• 指基因改造生物對生態環境的影響。環保人士們憂心，當成千上萬種經過基因轉殖的新細菌、新病毒、新植物和新動物進入地球的生態系統，會不會破壞原有的生態平衡？

• 人類是否有足夠的智慧，來干預生命的多樣性？• 重新設定生命的遺傳密碼時，人們是否也冒險干預了數百萬年來的演化過程？

人們對於生態環保的疑慮• 有：

A. 威脅非目標生物 B. 降低生物多樣性C. 基因散佈污染生態D. 產生超級抗性雜草

基因改造生物之安全性 -2

• 目前並無有效之評估方法，而其對於環境生態及人體的影響可能更需要時間來證實

• 現階段無法斷言基因改造生物之安全性，需等待完整且具科學根據之評估方法建立後，才能解決安全性的爭議。

宗教倫理•  A. 動物基因在植物裏（素食者可以吃嗎？），豬的基因在其他禽畜動物裏（回教徒可以吃嗎？），以及牛的基因在其他禽畜動物裏（印度教徒和不吃牛肉者可以吃嗎？）

B. 科學家扮演上帝• 從物競「天」擇，變成物競「人」擇？從此具有特性基因的基因改造作物被人類大量種植，成了地球上主要的物種。

 C.違反自然• 動物的基因在微生物裏，細菌的基因在植物裏，海洋生物的基因在陸地生物裏等等。

D. 生命智財權• 基因成為未來經濟活動的原材料，而某些「生命」也可以取得智慧財產權和專利權。但是，當愈來愈多實驗室製造出來的生命，成為「智慧財產」或「商品」時，生活在其中，是什麼滋味？或是假如少數跨國企業藉著專利取得，控制了重要的基因庫時，對於全球的經濟和社會，又將帶來什麼影響？

國際貿易 -- 「生物資訊學」• 每一個新的基因都牽引出無限商機• 基因改造食品將具有高經濟價值 • 基因改造作物在 1999年只有 21億美元（約合新台幣 700億元）的銷售金額，然而，兩年後立刻成長到 250億美元。

• 其高經濟價值，引發了：A. 重大國際貿易障礙與環保條約之衝突B. 跨國生技公司貿易壟斷的問題

實質等同• 安全性評估的原則粗分為四大類：• 「實質等同」（ substantial equivalence ）通常判定新基因改造食品與傳統食品的共同和差異之處，會比較以下各點：A. 遺傳表現型特性：　◎在植物方面：包括形態、生長、產量及疾病抗性等；　◎在微生物方面：包括分類學特性、傳染性、抗生素抗性型式等；　◎在動物方面：包括形態、生長、生理機能、繁殖、產量等。

B. 組成分比較• 食品中的重要組成分之比較，主要是依關鍵營養素及毒物之認定，關鍵營養素為脂肪、蛋白質、碳水化合物、礦物質及維生素。經過上述的比對而認定是實質等同，則該種食品或其成分即可視為與傳統品種同樣安全，反之，若發現兩者之間有差異，則需進行評估和動物試驗。

過敏原• 雖然已證實食品中含有的潛在性過敏物質並非太多，但可能會有新的過敏性食品出現，因此，過敏誘發性即是個相當重要的考量因子。

標幟基因• 標幟基因的轉移會影響現有自然生態及人類醫療，如抗生素的效用或是除草劑的抗藥性。

• 微生物之病原性利用基因改造技術生產或製造食品時，所使用之微生物必須不具病原性。