基因芯片技术(Gene chip technology)
所谓基因芯片技术技术是一种高效、快速和可同时测定基因组成千上万个基因活动的新技术,能用于揭示所有的基因转录表达层次上的信息。基因芯片(gene chip)又叫DNA芯片或DNA微阵列,是指采用原位合成或显微打印手段,按特定的排列方式固定了数以万计的基因探针/基因片段的硅片、玻片或塑料片。
该项技术首先由美国的Affymetrix公司于1994年发明。基因芯片技术是高效地大规模获取相关生物信息的最有效的手段。该项技术是融合微电子学、生物学、物理学、化学、计算机科学为一体的高度交叉的新技术,其迅猛发展和优越性引起了生命科学领域乃至整个科学领域的普遍重视,甚至革命性的变革,在临床疾病诊断,药物筛选和新药开发,基因功能研究,环境保护,农业和畜牧业,军事和司法等方面,具有十分诱人的应用前景。
现将基因芯片技术在食品工业中的应用简述如下:
1.开发新型食品资源
利用基因芯片技术,对有重要经济价值的农作物、水果、蔬菜、家畜、家禽等的基因组进行大规模高通量的研究,可高效、快速发现新的高产、优质、抗逆、抗病和抗虫等新基因,筛选相关的正基因突变,进而寻找高产量、抗病虫、抗干旱、抗冷冻的相关基因,以便开发高技术含量、高附加值的新食品资源,包括农作物、水果、蔬菜、家畜、家禽等。
2.开发高效低毒的生物农药
基因芯片技术不仅可高敏感地定性、定量检测基因表达水平,而且能同时研究同一生物组织中成千上万个基因的表达水平的差异。具有被检目标DNA密度高、样品用量极少、自动化程度高等优点,能够有效地筛选、开发高效低毒的生物农药,使筛选、发现新农药的速度大大提高。
3.准确鉴别食品原料是不是转基因生物
转基因生物,如转基因大豆、转基因玉米、转基因油菜、转基因马铃薯等,已经广泛用于食品工业。转基因生物将为解决发展中国家人民的食品与营养问题,发挥无可替代的巨大作用。但是,人们对于转基因生物对人类健康、生态环境及社会经济的影响,始终存在一些疑虑。例如,目前对转基因食品的营养价值是否会发生改变,特别是一些抗虫、除草、抗病毒的转基因食品是否存在潜在的毒性、过敏原性、抗生素抗性等问题,短期内还无法研究清楚,因此,让消费者拥有知情权,确切地知道食品工业所用的原料究竟是不是转基因生物,显得非常重要。基因芯片技术等新技术,可以帮助人们快速鉴别食品原料的来源,鉴别其究竟是不是转基因生物。
4.鉴定食品原料和成品的质量
利用基因芯片技术可以快速、准确地鉴定食品原料和成品的质量。鉴别食品原料和农作物种子是否掺假。将真杂交种的特异性标记基因制作成基因芯片,可用于检测农作物种子的纯度,具有快速、准确、特异性强等优点。
5.为今后开发个性化食品提供科学依据
基因芯片技术是随着“人类基因组计划”(human genome project,HGP)的进展而发展起来的。研究工作证明,人的基因组含有30亿碱基对,约4万个基因。每个人与别人之间约有99.9%的基因是相同的。剩下的0.1%基因的差异对确定不同人之间的千差万别非常重要。可以预期,在不久的将来,搞清楚每个人的基因图谱即将成为现实。这就为制定适合于每个人需要的食谱成为可能,为今后开发个性化食品提供科学依据。