Генна інженерія та харчові продукти - Енциклопедія харчування
Енциклопедія харчування: генна інженерія та їжа
Генна інженерія та харчування
Р. Грейнер та У. Конієтні, Карлсруе
Конкретні сфери застосування
Декларованими цілями сільського господарства та харчових технологій завжди було забезпечення достатньою кількістю їжі, збереження їжі, покращення харчових та сенсорних властивостей їжі, оптимізація виробництва та приготування їжі та забезпечення безпечності їжі. Однак техніка вирощування та виробництва постійно змінювалася протягом тисячоліть. Як сучасний біотехнологічний процес сьогодні використовується генна інженерія з різними цілями у сільському господарстві та виробництві продуктів харчування. Наприклад, їжа може містити добавки від генетично модифікованих організмів (ГМО) або виробляються з генетично модифікованих мікроорганізмів з ферментами та допоміжними речовинами. Харчові продукти також можуть містити інгредієнти генетично модифікованих культур, такі як олія з стійкого до гербіцидів ріпаку чи сої (стійкість до гербіцидів) та цукор із стійких до вірусів цукрових буряків (стійкість до вірусів). Нарешті, продукти можуть також містити генетично модифіковані організми, такі як йогурт з живими культурами або блакитний сир, або навіть представляти генетично модифікований організм, такий як помідор Флавр-Савр (рис.).
Ферменти, добавки та гормони, отримані з мікробного виробництва
Використання генної інженерії у харчовій галузі є найбільш просунутим у галузі мікробного виробництва ферментів. Однією з причин цього є те, що ферменти, як правило, кодуються лише одним геном і синтезуються шляхом прямого перекладу генетичної інформації. Мікроорганізм легко можна генетично оптимізувати, щоб він продукував певний фермент у достатній кількості. Саме виробництво економічне та екологічне. Понад 40 ферментів, комерційно доступних у всьому світі від генетично модифікованих мікроорганізмів, ідентичні тим, що виробляються традиційно. Отже, вони відрізняються від традиційних ферментів лише способом виробництва. У майбутньому також можна буде економічно виробляти ферменти в генетично модифікованих мікроорганізмах, які не можуть бути отримані звичайним способом. Крім того, білкова інженерія може бути використана для конкретної та конкретної зміни структурного гена, що робить доступними нові ферменти, оптимально адаптовані до сировини, що підлягає перетворенню, та виробничого процесу.
Ферменти та інші білки для розведення тварин також можуть вироблятися в генетично модифікованих мікроорганізмах. Ферменти додаються до кормів для тварин як доповнення до власних травних ферментів тварини, що забезпечує кращу конверсію кормів та екологічне полегшення в районах інтенсивного тваринництва. Гормони росту для розведення тварин також можна забезпечити у достатній кількості. Бичачий гормон росту BST (Соматотропін) використовується, наприклад, для збільшення надоїв корів.
Іншим важливим ринком харчової промисловості є добавки. Вони використовуються як підсилювачі смаку, підсолоджувачі, вітаміни, амінокислоти, ароматизатори, барвники, консерванти, емульгатори та загусники. Їх виробництво також можна зробити більш ефективним, вигіднішим, а іноді і більш екологічним за допомогою трансгенних мікроорганізмів. Наприклад, хімічний синтез можна замінити бактеріальним бродінням. Робота в галузі виробництва добавок у генетично модифікованих мікроорганізмах до цього часу була в основному обмежена вітамінами, наприклад вітамінами С, В2, В12 та біотином, та амінокислотами, наприклад Б. глутамат як підсилювач смаку та фенілаланін для синтезу підсолоджувача аспартам, а також підсолоджувачі, такі як тауматин та монелін, пептиди з південноафриканських рослин із значно вищою солодкістю, ніж тростинний цукор. Добавки, вироблені в генетично модифікованих мікроорганізмах, ідентичні відповідним звичайним речовинам.
Генетично модифіковані мікроорганізми як закваски
Області застосування генетично модифікованих мікроорганізмів виникають у виробництві харчових продуктів не лише при видобуванні допоміжних речовин- і добавки, але також скрізь, де мікроорганізми використовуються безпосередньо у вигляді заквасок та захисних культур. Дріжджі тисячоліттями використовуються для виробництва хлібобулочних виробів та алкогольних напоїв та молочнокислих бактерій для виробництва всіх видів сиру, йогурту та кислого молока або для вдосконалення м’ясних та ковбасних виробів. Близько чверті нашої їжі сьогодні виробляється шляхом бродіння. На сьогодні впізнаваними цілями генетичної модифікації заквасок є оптимізація властивостей продукту, харчова-фізіологічна модернізація продуктів, оптимізація технології виробництва та забезпечення гігієнічного статусу продуктів. Відповідно генетично модифіковані дріжджі, молочнокислі бактерії та цвілі досі не використовуються, хоча велика кількість штамів вже генетично модифікована у всьому світі. Залишається з’ясувати, чи можуть ці генетично модифіковані мікроорганізми витримати порівняння з традиційними культурами в промислових масштабах.
Синтезуючи нові компоненти, такі як вітаміни або амінокислоти, в початкових культурах ферментовані продукти також можуть бути покращені з поживної точки зору. Ароматизатори та підсолоджувачі також можуть вироблятися безпосередньо самими заквасочними культурами після передачі відповідних генів, і тому їх більше не потрібно буде отримувати окремо та додавати до готових продуктів.
Генетично модифіковані мікроорганізми як захисні культури
Забезпечення гігієнічного статусу продуктів, зокрема боротьба з патогенними мікробами в продуктах харчування, є важливим завданням харчової промисловості. Є багато причин, чому бажано не використовувати традиційні консерванти, а консервація (процес консервації) органічної їжі за допомогою використання генетично модифікованих захисних культур є альтернативою або може використовуватися в поєднанні з хімічними та фізичними методами.
Генетично модифіковані культури
Сьогодні майже всі культури розвиваються в поєднанні генної інженерії та класичної селекції (т. Зв. зелена генна інженерія). Окрім таких найважливіших, як кукурудза, рис, пшениця, жито, соя, солодка картопля, картопля та помідори, зараз це стосується більше 90 інших видів. Станом на червень 2001 р. 79 трансгенних рослин отримали схвалення у всьому світі, і багато інших проходять випробування. Досвід проведення польових випробувань трансгенних рослин є переважно в США та Канаді, і меншою мірою в деяких західноєвропейських країнах. На сьогодні на міжнародному рівні проведено більше 10 000 таких польових випробувань, не було знайдено жодного звільнення, яке б свідчило про те, що слід очікувати особливих небезпек або неконтрольованих подій. Тільки в 1999 р. 36 трансгенних сортів було вирощено комерційно на 38 млн. Га у всьому світі. У 2000 р. Площа забудови зросла до 44,2 млн. Га.
Оптимізація інгредієнтів та поведінка вирощування
Генна інженерія також може сприяти розвитку функціональних продуктів харчування. Наприклад, можна збільшити синтез вторинних рослинних речовин, що сприяють здоров'ю, у певних видах рослин або їх частинах. Багатьом фітохімікатам відводиться важлива роль у підтримці здоров’я людей. Зміни також вносяться до кукурудзи та інших зерен, щоб забезпечити та збільшити синтез олігосахаридів з пробіотичними ефектами.
У рослинах також проводиться робота щодо зменшення вмісту природних антиеліментарних або токсичних інгредієнтів за допомогою генної інженерії. Це може, наприклад, поліпшити засвоюваність білків або біодоступність мінералів та мікроелементів, а квашена квасоля та незрілі, зелені помідори чи маніока були б безпечнішими для споживачів. Також триває робота над зменшенням вмісту кофеїну в зернах кави за допомогою генної інженерії.
Для підвищення сенсорної якості рослинних продуктів харчування, як кажуть, рослини синтезують певні аромати за допомогою генної інженерії-, Колір- і підсолоджувачі включені. Він також втручається в процес дозрівання плодів. Затримуючи процес дозрівання, фрукти можуть збагачуватися ароматизаторами, що призводить до кращого смаку. Найвідоміший приклад - Флавр-Савр-Помідор, який також може отримати повний вміст цінних інгредієнтів, дозріваючи на томатній паличці. Подібні тести проводились також на брокколі, бананах та малині. Генна інженерія також використовується для того, щоб помідори та інші плоди зберігалися при замерзаючих температурах, не втрачаючи текстури та не змінюючи аромат.
До успіху адаптації рослин до кліматично несприятливих районів або до солоних ґрунтів за допомогою генної інженерії ще далеко, як і будівництво самозапліднених рослин шляхом передачі генів для фіксації азоту з ризобій. Зазначені властивості залежать від кількох генів, які мають бути виражені у визначеній кількості та послідовності. Наразі це технічно неможливо.
Спеціальні дієти також можуть бути виготовлені за допомогою генної інженерії. Наприклад, пацієнти з фенілкетонурією не можуть метаболізувати амінокислоту фенілаланін і тому повинні харчуватися з дуже низьким вмістом фенілаланіну. За допомогою генетично модифікованих мікроорганізмів або рослин можна отримати білкову суміш із низьким вмістом фенілаланіну. З цією метою була зроблена спроба експресувати синтетичний ген, який кодує білок, що не містить фенілаланіну, у картоплі, яка в цілому бідна на фенілаланін. Також тривають дослідження щодо розвитку безглютенової пшениці з метою розширення асортименту хлібобулочних виробів для хворих на целіакію.
Генна інженерія та сільськогосподарські тварини
Для сільськогосподарських тварин в даний час генна інженерія відіграє лише опосередковану роль. Зібраний урожай та продукти, перероблені з трансгенних рослин, також використовуються як корм для тварин. Крім того, генна інженерія використовується у галузі ветеринарної медицини, для виробництва тваринних вакцин та для підтримки селекційного селекції за допомогою маркерного відбору. Цілями розвитку трансгенних тварин (трансгенних організмів) є швидший ріст і більший приріст ваги, стійкість до типових патогенів або кращих продуктів тваринного походження, таких як курячі яйця з низьким вмістом холестерину, свинина з низьким вмістом жиру або коров’яче молоко без лактози. Однак у наступні 20 років наземні тварини, які відповідно змінилися, навряд чи отримають якесь значення, оскільки розмір та організація відповідних генетичних факторів ускладнюють зміни. Трансгенна риба, навпаки, може з’явитися на ринку протягом найближчих трьох-п’яти років. Генетична інформація про гормон росту з форелі скорочує час, який потрібен для того, щоб короп був готовий до забою, а завдяки захисному білку від камбали, трансгенний лосось все ще харчується і добре росте при низьких температурах води.
Оцінка ризику
Ми наполегливо працюємо по всьому світу, щоб змінити склад нашої їжі. Дієта значної частини населення в країнах, що розвиваються, складається в основному з кількох основних продуктів, таких як маніока, кукурудза або рис, які бідні деякими макрокомандами.- та необхідні мікроелементи. Це призводить до недоїдання та хвороб. Генна інженерія може сприяти покращенню харчової ситуації в районах дефіциту за рахунок збільшення щільності поживних речовин та заміни відсутніх або модифікації існуючих компонентів. Крім того, погіршення якості під час зберігання харчових продуктів можна зменшити, вживаючи заходів для зменшення втрат після збору врожаю від псування та зараження шкідниками. Крім того, збільшення врожаю можна досягти шляхом розвитку стійких до шкідників рослин або включення раніше несприятливих місць розташування.
Звичайно, як і використання будь-якої іншої технології, використання генної інженерії несе певні ризики. Для використання в харчовій промисловості єдиними можливими донорами або реципієнтами генетичного матеріалу є ті організми, які вже давно випробувані та перевірені як безпечні. Отже, загроза втручання в генетичний матеріал, як правило, полягає не в бажаних змінах, а внаслідок несподіваних наслідків, наприклад, накопичення токсинів або антиеліментарних факторів, а також зменшення цінних інгредієнтів або зміни біодоступності мікроелементів, макроелементів та токсинів. Ці наслідки, звичайно, не обмежуються процесами генної інженерії, але можуть траплятися і в традиційному розведенні.
У зв'язку з використанням генної інженерії у виробництві продуктів харчування завжди вказується на підвищений ризик алергії. Майже всю харчову алергію викликають білки. Однак алергенний потенціал білків важко передбачити. Перенесення гена в інший організм не змінює алергенного потенціалу відповідного білка, якщо він виробляється в однаковій формі. Якщо було відомо, що білок є нешкідливим, він залишиться таким і після передачі гена, але якщо він надходить із критичної їжі, його слід вивчити більш уважно. І навпаки, не можна виключати, що білки, які ще не були знайдені в нашій їжі, викликають алергічні реакції, незалежно від того, постачаються вони звичайним способом або генетично модифікованим організмом.
Екологічні ризики також обговорюються у зв'язку з вирощуванням та розведенням генетично модифікованих рослин. Використання генної інженерії для розвитку більш продуктивних рослин призведе до зниження біорізноманіття, а вирощування великомасштабних монокультур сприятиме ерозії ґрунту. Крім того, існує побоювання, що екосистема буде порушена, наприклад через відсутність адаптації.
законодавча база
У Німеччині на продукти харчування, виготовлені за допомогою генної інженерії, як і на традиційно вироблену їжу, поширюється дія Закону про харчові та споживчі товари. Він передбачає, що жодна їжа не може бути вироблена або розміщена на ринку, що шкодить здоров’ю людей або вводить споживача в оману. Розміщення харчових продуктів на ринку є відповідальністю виробника і не вимагає схвалення. Однак у випадку з добавками переважає принцип заборони, тобто їх можна використовувати лише після відповідного затвердження. Для харчових продуктів, що містять або складаються з генетично модифікованих організмів, на додаток до загальних положень Закону про харчові та споживчі товари застосовуються положення Закону про генну інженерію. Норми випуску та розміщення на ринку генетично модифікованих організмів гармонізовані в Європейському Союзі Директивою про вивільнення (випуск).
Генна інженерія та харчування: Схематичний процес виробництва генетично модифікованих культур. [Фотографії від mpb Collogne GmbH, Кельн, із схваленням frdl.] Генна інженерія та харчування
Можливо, вас також зацікавить: Spektrum - Die Woche: 48/2020