Géntechnika és élelmiszer - táplálkozás enciklopédiája
A táplálkozás enciklopédiája: géntechnológia és élelmiszer
Géntechnika és élelmiszer
R. Greiner és U. Konietzny, Karlsruhe
Meghatározott alkalmazási területek
A mezőgazdaság és az élelmiszer-technológia deklarált céljai mindig is a megfelelő mennyiségű élelmiszer biztosítása, az élelmiszerek tartósítása, az élelmiszerek táplálkozási és érzékszervi javítása, az élelmiszer-előállítás és -készítés optimalizálása, valamint az élelmiszerek biztonságának biztosítása voltak. A termesztési és termelési technikák azonban az évezredek során folyamatosan változtak. A biotechnológia modern folyamataként ma a géntechnológiát különböző célokkal alkalmazzák a mezőgazdaságban és az élelmiszer-előállításban. Például az élelmiszer tartalmazhat géntechnológiával módosított szervezetek adalékanyagait (GMO) vagy genetikailag módosított mikroorganizmusokból származnak enzimekkel és feldolgozási segédanyagokkal. Az élelmiszerek tartalmazhatnak géntechnológiával módosított növények összetevőit is, például gyomirtószerekkel szemben ellenálló repcemagból vagy szójából származó olajat (herbicidrezisztencia) és vírusrezisztens cukorrépából származó cukrot (vírusrezisztencia). Végül az élelmiszerek tartalmazhatnak géntechnológiával módosított szervezeteket is, például élő kultúrájú joghurtot vagy kéksajtot, vagy akár a géntechnológiával módosított szervezetet is képviselhetik, például a Flavr-Savr paradicsomot (ábra).
Mikrobiális termelésből származó enzimek, adalékanyagok és hormonok
A géntechnológia felhasználása az élelmiszeriparban a legfejlettebb az enzimek mikrobiális előállítása területén. Ennek egyik oka az, hogy az enzimeket általában csak egy gén kódolja, és a genetikai információ közvetlen fordításával szintetizálják. Egy mikroorganizmus genetikailag egyszerűen optimalizálható úgy, hogy egy bizonyos enzimet elegendő mennyiségben termeljen. Maga a termelés gazdaságos és környezetbarát. A genetikailag módosított mikroorganizmusokból világszerte kereskedelemben kapható több mint 40 enzim megegyezik a hagyományosan előállított enzimekkel. Tehát csak a termelésükben különböznek a hagyományos enzimektől. A jövőben lehetőség van olyan enzimek gazdaságos előállítására is, amelyek genetikailag módosított mikroorganizmusokban hagyományosan nem termelhetők. Ezenkívül a fehérjetechnika felhasználható egy strukturális gén specifikus és szisztematikus megváltoztatására, amely új enzimeket tesz elérhetővé, amelyek optimálisan igazodnak az átalakítandó nyersanyaghoz és a termelési folyamathoz.
Az enzimek és egyéb állattenyésztési fehérjék genetikailag módosított mikroorganizmusokban is előállíthatók. Enzimeket adnak az állati takarmányokhoz az állat saját emésztőenzimjeinek kiegészítéseként, ami lehetővé teszi a takarmány jobb átalakítását és a környezet megkönnyítését az intenzív állattenyésztés területén. Az állattenyésztéshez szükséges növekedési hormonok is elegendő mennyiségben biztosíthatók. A szarvasmarha növekedési hormonja BST (Szomatotropint) használnak például a tehenek tejhozamának növelésére.
Az élelmiszer-feldolgozás másik fontos piaca az adalékanyagok. Ezeket ízfokozóként, édesítőszerként, vitaminokként, aminosavakként, aromákként, színezékként, tartósítószerként, emulgeálószerként és sűrítőszerként használják. Termelésüket hatékonyabbá, jövedelmezőbbé és olykor környezetbarátabbá is tehetik transzgén mikroorganizmusokkal. Például a kémiai szintézist bakteriális fermentációval helyettesíthetjük. A géntechnológiával módosított mikroorganizmusokban alkalmazott adalékanyagok előállítása terén végzett munka eddig nagyrészt csak vitaminokra korlátozódott, például C, B2, B12 vitaminokra és biotinra, valamint aminosavakra, pl. B. glutamát, mint ízfokozó és fenilalanin az aszpartám édesítőszer szintéziséhez, valamint édesítőszerek, például taumatin és monellin, a dél-afrikai növényekből származó peptidek, amelyek édessége lényegesen magasabb, mint a nádcukoré. A géntechnológiával módosított mikroorganizmusokban előállított adalékanyagok megegyeznek a megfelelő hagyományos anyagokkal.
Genetikailag módosított mikroorganizmusok indító kultúrákként
A géntechnológiával módosított mikroorganizmusok alkalmazási területei az élelmiszer-termelésben nemcsak a segédanyagok kivonása során merülnek fel- és adalékanyagok, hanem bárhol, ahol a mikroorganizmusokat közvetlenül indító és védő kultúrák formájában használják. Az élesztőket évezredek óta használják pékáruk, alkoholos italok és tejsavbaktériumok előállításánál, mindenféle sajt, joghurt és savanyú tej előállításához, vagy a hús és kolbásztermékek finomításához. Élelmünk mai mintegy negyedét erjesztéssel állítják elő. Az indító kultúrák genetikai módosításának jelenleg felismerhető céljai a termék tulajdonságainak optimalizálása, a termékek táplálkozási-fiziológiai korszerűsítése, a gyártási technológia optimalizálása és a termékek higiéniai állapotának megőrzése. Ennek megfelelően genetikailag módosított élesztőket, tejsavbaktériumokat és penészgombákat még nem használnak, bár nagyszámú törzset már genetikailag módosítottak az egész világon. Meg kell nézni, hogy ezek a géntechnológiával módosított mikroorganizmusok képesek-e ellenállni a hagyományos kultúrákkal való összehasonlításnak ipari méretekben.
Az új összetevők, például vitaminok vagy aminosavak szintetizálásával az indító kultúrákban az erjesztett termékek táplálkozási szempontból is javíthatók. Az ízeket és édesítőszereket közvetlenül az előkezelő kultúrák is előállíthatják, miután a megfelelő géneket átvitték, és ezeket már nem kellett külön beszerezni és hozzáadni a késztermékekhez.
Genetikailag módosított mikroorganizmusok, mint védő kultúrák
A termékek higiéniai állapotának biztosítása, különös tekintettel az élelmiszerekben előforduló kórokozók elleni küzdelemre, az élelmiszeripar fontos feladata. Számos oka van annak, amiért nem kívánatos a hagyományos tartósítószerek használata, és a bioélelmiszerek tartósítása (tartósítási eljárás) géntechnológiával módosított védő kultúrák alkalmazásával alternatíva vagy kémiai és fizikai módszerekkel kombinálva alkalmazható.
Géntechnológiával módosított növények
Szinte az összes növényt manapság a géntechnológia és a klasszikus tenyésztés (ún. zöld géntechnológia). A legfontosabbak, például a kukorica, a rizs, a búza, a rozs, a szójabab, az édesburgonya, a burgonya és a paradicsom mellett ez ma már több mint 90 más fajot érint. 2001. júniusáig 79 transzgén növény kapott jóváhagyást világszerte, és még sok más tesztelés alatt áll. A transzgénikus növények terepi kísérleteivel kapcsolatos tapasztalatok főleg az Egyesült Államokban és Kanadában, kisebb mértékben pedig néhány nyugat-európai országban vannak. Nemzetközi szinten eddig több mint 10 000 ilyen terepi kísérletet végeztek, és nem találtak olyan kiadást, amely jelezné, hogy különleges veszélyekre vagy ellenőrizhetetlen eseményekre kell számítani. Csak 1999-ben 36 transzgén fajtát termeltek kereskedelmi forgalomban 38 millió hektáron világszerte. 2000-ben az építési terület 44,2 millió hektárra nőtt.
Az összetevők és a termesztési viselkedés optimalizálása
A géntechnológia hozzájárulhat a funkcionális ételek kifejlesztéséhez is. Például elképzelhető az egészséget elősegítő másodlagos növényi anyagok szintézisének növelése bizonyos növényfajokban vagy növényrészekben. Számos fitokémiai anyag fontos szerepet kap az emberek egészségének megőrzésében. A kukoricán és más gabonákon is végeznek változtatásokat a probiotikus hatású oligoszacharidok szintézisének lehetővé tétele és fokozása érdekében.
A növényekben géntechnológiával is dolgoznak a természetben előforduló táplálékellenes vagy mérgező összetevők tartalmának csökkentésén. Ez például javíthatja a fehérjék emészthetőségét, valamint az ásványi anyagok és nyomelemek biológiai hozzáférhetőségét, a pácolt bab és az éretlen zöld paradicsom vagy manióka pedig biztonságosabb lenne a fogyasztók számára. Folyamatban van a munka a kávébab koffeintartalmának géntechnológiával történő csökkentésén is.
A növényi eredetű ételek érzékszervi minőségének javítása érdekében állítólag a növények bizonyos aromákat szintetizálnak géntechnológiával-, Szín- és az édesítőszerek engedélyezve vannak. A gyümölcsök érési folyamatába is beavatkozik. Az érési folyamat késleltetésével az ízek gazdagodhatnak a gyümölcsben, ami jobb ízt eredményez. A legismertebb példa a Flavr-Savr-Paradicsom, amely az értékes összetevők teljes tartalmát is meg tudja kapni a paradicsomrúdon érlelve. Hasonló vizsgálatokat végeztek brokkolival, banánnal és málnával is. A géntechnológiát arra is használják, hogy a paradicsomot és más gyümölcsöket fagyos hőmérsékleten tárolják anélkül, hogy elveszítenék állagukat vagy megváltoztatnák aromájukat.
A növények éghajlati szempontból kedvezőtlen területekhez vagy sós talajokhoz való alkalmazkodásának sikerei a géntechnológia segítségével még messze vannak, csakúgy, mint az öntermékenyítő növények megépítése a nitrogénmegkötéshez szükséges gének rhizobia-ból történő átvitelével. Az említett tulajdonságok számos olyan géntől függenek, amelyeket meghatározott mennyiségben és szekvenciában kell kifejezni. Ez jelenleg technikailag nem lehetséges.
Speciális étrendek is előállíthatók géntechnológia segítségével. Például a fenilketonuriában szenvedő betegek nem képesek metabolizálni a fenilalanin aminosavat, ezért nagyon alacsony diéntartalmú étrendet kell fogyasztaniuk. Géntechnológiával módosított mikroorganizmusok vagy növények segítségével olyan fehérje-keveréket lehet előállítani, amelyben kevés fenilalanin van. Ennek érdekében kísérletet tettek egy szintetikus gén expresszálására, amely fenilalanin-mentes fehérjét kódol a természetben meglehetősen fenilalanin-szegény burgonyában. Kutatások folynak a gluténmentes búza fejlesztése terén is a lisztérzékenységi páciensek körének bővítése érdekében.
Géntechnika és haszonállatok
A haszonállatok esetében a géntechnológia jelenleg csak közvetett szerepet játszik. A betakarított terményt és a transzgénikus növényekből feldolgozott termékeket szintén takarmányként használják. Ezenkívül a géntechnológiát alkalmazzák az állatorvoslás területén, állati vakcinák előállítására és a tenyészszelekció támogatására marker alapú szelekcióval. A transzgénikus állatok (transzgenikus organizmusok) fejlesztési céljai a gyorsabb növekedés és a nagyobb súlygyarapodás, ellenállás a tipikus kórokozókkal vagy jobb állati termékekkel szemben, mint például az alacsony koleszterinszintű csirketojás, az alacsony zsírtartalmú sertéshús vagy a laktózmentes tehéntej. Az elkövetkezõ 20 évben azonban az ennek megfelelõen megváltozott szárazföldi állatok valószínûleg nem kapnak jelentõséget, mert az adott genetikai méret és szervezettség megnehezíti a változásokat. A transzgén halak viszont a következő három-öt évben kerülhetnek piacra. A pisztrángból származó növekedési hormon genetikai információi most lerövidítik a ponty vágási készségét, és a lepényhal védőfehérjéjének köszönhetően a transzgén lazac alacsony vízhőmérsékleten még mindig jól eszik és nő.
Kockázatértékelés
Keményen dolgozunk szerte a világon, hogy megváltoztassuk ételeink összetételét. A fejlődő országok lakosságának nagy része étrendje főleg néhány alapvető élelmiszerből áll, mint például manióka, kukorica vagy rizs, amelyek bizonyos- és nélkülözhetetlen mikrotápanyagok. Ez alultápláltsághoz és betegséghez vezet. A géntechnológia hozzájárulhat a táplálkozási helyzet javításához a hiányos területeken azáltal, hogy növeli a tápanyag sűrűségét, és pótolja vagy módosítja a hiányzó részeket. Ezenkívül az élelmiszer-tárolás során bekövetkező minőségromlás csökkenthető azáltal, hogy lépéseket tesznek a betakarítás utáni veszteségek csökkentésére a romlás és a kártevők fertőzése miatt. Ezenkívül a hozamnövelést a kártevő-rezisztens növények kifejlesztésével vagy a korábban kedvezőtlen helyek beiktatásával lehet elérni.
Természetesen, mint bármely más technológia, a géntechnológia alkalmazása is bizonyos kockázatokkal jár. Az élelmiszeriparban történő felhasználás céljából a genetikai anyag egyetlen lehetséges donorja vagy befogadója azok a szervezetek, amelyek régóta beváltak és bizonyítottan biztonságosak. A genetikai anyagba történő beavatkozás veszélye tehát általában nem a kívánt változás, hanem váratlan hatások, például toxinok vagy táplálékellenes tényezők felhalmozódása, valamint az értékes összetevők csökkenése vagy a mikroelemek, makrotápanyagok és toxinok megváltozott biohasznosulása okozza. Ezek a következmények természetesen nem korlátozódnak a géntechnológiai folyamatokra, hanem a hagyományos tenyésztésben is előfordulhatnak.
A géntechnológia élelmiszertermelésben való alkalmazásával kapcsolatban mindig felhívják a figyelmet az allergia fokozott kockázatára. Szinte minden ételallergiát fehérjék okoznak. A fehérjék allergén potenciálját azonban nehéz megjósolni. Egy gén átvitele egy másik organizmusba addig nem változtatja meg a megfelelő fehérje allergén potenciálját, amíg azonos formában termelődik. Ha ismert, hogy a fehérje ártalmatlan, akkor a géntranszfer után is az marad, de ha kritikus táplálékból származik, akkor alaposabban meg kell vizsgálni. Ezzel szemben nem zárható ki, hogy az ételünkben még nem található fehérjék allergiás reakciókat okoznak, függetlenül attól, hogy egy hagyományos tenyésztésű vagy géntechnológiával módosított szervezet biztosítja-e őket.
Az ökológiai kockázatokat a géntechnológiával módosított növények termesztésével és tenyésztésével kapcsolatban is tárgyalják. A géntechnológia felhasználása termelékenyebb növények kifejlesztéséhez a biodiverzitás csökkenéséhez vezetne, a nagyüzemi monokultúrák termesztése pedig elősegítené a talajeróziót. Ezenkívül félő, hogy az ökoszisztéma megbomlik, például az alkalmazkodás hiánya miatt.
jogi keretrendszer
Németországban a géntechnológia segítségével előállított élelmiszerekre, mint a hagyományos módon előállított élelmiszerekre, az Élelmiszer- és fogyasztási cikkekről szóló törvény vonatkozik. Megállapítja, hogy nem szabad olyan élelmiszereket gyártani vagy forgalomba hozni, amelyek károsak az emberi egészségre vagy félrevezetik a fogyasztót. Az élelmiszerek forgalomba hozatala a gyártó felelőssége, és nem igényel jóváhagyást. Az adalékanyagok esetében azonban a tiltás elve érvényesül, vagyis csak megfelelő jóváhagyás után használhatók fel. A géntechnológiával módosított szervezeteket tartalmazó vagy azokból álló élelmiszerekre az élelmiszer- és fogyasztási cikkekről szóló törvény általános rendelkezései mellett a géntechnikai törvény rendelkezései alkalmazandók. A géntechnológiával módosított szervezetek forgalomba hozatalának és forgalomba hozatalának szabályait az Európai Unióban a kibocsátási irányelv (kibocsátás) harmonizálta.
Géntechnika és élelmiszer: Vázlatos eljárás géntechnológiával módosított növények előállítására. [Fotók a kölni mpb Collogne GmbH-tól, jóváhagyással] Géntechnika és élelmiszer
Ön is érdekelheti: Spektrum - Die Woche: 48/2020