本文從轉基因食品的概念出發，對轉基因的發展及其所引發的安全風險進行了簡要說明，然后對轉基因食品的檢測方法進行了簡單的闡述，并著重介紹了目前電化學功能核酸生物傳感器方法檢測轉基因的發展，最后，對將來的檢測方向進行了展望。
1  轉基因作物的發展歷程
    轉基因生物(genetically modified organisms，GMOs)是指利用基因工程技術將某些外源性的基因轉移到動物、植物或微生物體內，與生物體自身的基因進行重組后得到穩定的遺傳表達，進而獲得滿足人類不同需求的新的生物體。以轉基因生物作為原料或初級產品進行生產加工而得到的食品即為轉基因食品。
    新事物的產生往往會引起公眾的熱議，尤其是與人類生存密切相關的飲食問題，因此，自轉基因技術問世以來，不僅有民眾反對，更有商業公司以及科學家反對。1972年，EMBO（歐洲分子生物學組織）工作會議首次專門討論了重組DNA的潛在危害，此后，更有各種相關組織機構對轉基因技術提出質疑并作出規定，比如《卡塔赫那生物安全議定書》。新技術的產生從來都不是一帆風順的，雖然轉基因技術受到多種限制，但一系列的轉基因產品依舊問世，如轉基因玉米、轉基因水稻、轉基因馬鈴薯、轉基因番茄等，隨之而來的是一系列的轉基因安全事件，比如英國的Puztai事件、美國的班蝶風波、加拿大的超級雜草事件、墨西哥的玉米事件和中國湖北轉基因水稻非法種植事件等。
    1983年第一例轉基因植物——煙草在美國問世，自此人類對轉基因技術的研究逐步走向深入。1986年，Switzerland批準第一例轉牛凝乳酶基因工程微生物的商業化應用揭開了轉基因生產的序幕。1994年，美國Calgene公司開發的延熟番茄Flavr-SaV r^TM被批準進行商業化生產，該產品成為全球首次批準的可進行商業化生產的轉基因植物，轉基因作物開始批量種植。截止到2015年，全球轉基因植物的種植面積達1.8億公頃，其中美國等西方國家轉基因農作物的種植約占全部農作物的90%以上。
    在已有的生物體內引入其原本沒有的遺傳物質，這件事情對于很多民眾來說是無法接受的，尤其是對于部分宗教信仰者，他們甚至覺得這有悖常理。但是轉基因技術對于解決饑餓問題，以及很多偏遠地區的膳食營養問題至關重要。此外，轉基因在農業、醫療等領域的應用前景非常廣泛。因此，對于轉基因食品的安全性評價顯得至關重要。
2  傳統的轉基因檢測方法
    當前，對轉基因食品的檢測主要有兩種方法——間接檢測和直接檢測，前者是指對所轉入的目的基因表達出的特異性外源蛋白進行檢測，后者是對所轉入目的基因的檢測。
    2.1 基于外源蛋白靶標的檢測技術
    基于外源蛋白靶標的檢測技術主要是以免疫分析技術為基礎，利用轉基因作物產生的特定外源蛋白與抗體的特異性識別進行檢測和定量。
    2.1.1 酶聯免疫吸附技術（ELISA）
    該技術采用抗原與抗體的特異反應將待測物與酶連接，然后通過酶與底物產生顏色反應，用于定量測定，該方法已可成功用于轉基因水稻、大豆的檢測。
    2.1.2 蛋白質印跡技術（Western Blot）
    蛋白質印跡技術是一種蛋白質轉移電泳技術，其原理是把經聚丙烯酰胺凝膠電泳（SDS-PAGE）分離的目的蛋白原位固定于固相膜上，再用高濃度的蛋白質溶液孵育固相膜，然后用含有放射性標記或酶標記的特定抗體進行雜交，使抗原-抗體特異性結合，最后通過放射自顯影或顯色，觀察外源基因的表達，根據檢出結果可得知目的蛋白是否表達、濃度及分子量大小。
    2.1.3 免疫層析試紙條技術
將特異的抗體交聯到試紙條和有顏色的物質上，當紙上抗體和特異抗原結合后，再與帶有顏色的特異抗體反應，形成三明治狀的色帶，如果沒有抗原，則無顏色反應。
    2.1.4 蛋白質芯片技術（protein chip）
    繼基因芯片技術后發展起來的生物檢測技術——蛋白質芯片技術，其將已知序列的蛋白、多肽分子、抗原、抗體、酶等以預先設計的方式固定在硝酸纖維素膜、玻璃、硅片等載體上排列，待熒光標記的靶分子和探針分子結合后，利用激光掃描系統對熒光信號進行強度檢測分析。
    2.2 基于外源DNA靶標的檢測技術
    核酸特別是DNA，由于其具有較高的穩定性及以DNA為靶標的檢測技術具有較高靈敏度和特異性，被廣泛應用于轉基因成分檢測實踐中。依據所檢測轉基因核酸成分的靶序列位置及序列特征，將基于外源核酸成分的轉基因檢測技術按特異性由高到低分為核酸成分篩查技術、基因特異性檢測技術、構建特異性檢測技術及轉化事件特異性檢測技術。
    2.2.1 定性PCR檢測技術
    普通PCR技術是轉基因檢測中常用的定性檢測技術，目前，該方法除被廣泛應用于轉基因植物及其產品轉基因成分標準化檢測外，還被應用于新的轉基因成分的鑒定研究中。
    2.2.2 定量PCR檢測技術
    定量PCR技術主要分為3大類：基于終點檢測的傳統定量PCR技術、定量競爭PCR技術（QC-PCR）和實時熒光定量PCR技術（RT-PCR）。
    2.2.3 等溫擴增基因芯片技術
    該技術是在轉基因檢測中，將目前使用的報告基因、啟動子、終止子的特異性片斷制成檢測芯片，與待測產品的DNA進行雜交，掃描信號后經計算機軟件分析，進而實現對生物樣品快速、高效的檢測。
    2.2.4 數字PCR
    數字PCR技術又稱單分子PCR技術，是近年來發展迅速的一種核酸絕對定量技術。
3  新型電化學功能核酸傳感器在轉基因食品檢測中的應用
    上述方法中，無論是基于外源蛋白的靶標技術還是基于外源基因的靶標技術，都既需要昂貴的儀器設備，還要求操作人員具有很高的專業技能，只有這樣才能滿足對于轉基因食品檢測的精確度及準確度的要求。因此，便攜性、人工智能化以及可以用于現場檢測的檢測設備就顯得十分重要。
    目前，電化學功能核酸傳感器以其快速、靈敏、操作簡單等優點備受廣大研究人員的青睞，對于電化學功能核酸傳感器的研究也在逐年增多。電化學功能核酸生物傳感器是以功能核酸作為識別元件，并利用PCR、HCR、RCA或一些納米材料作為信號放大手段，將靶物質的存在與否通過電信號的改變輸出，并通過信息軟件處理獲得更加直觀的效果。
    Sun等人將硫化鉛納米粒子（PbS NPs）用作電化學檢測花椰菜花葉病毒序列35S（CaMV 35S）啟動子的寡核苷酸標記。PbS NPs用巰基乙酸修飾，易與CaMV 35S寡核苷酸探針連接。將目標DNA序列共價連接在巰基乙酸自組裝金電極上，在電極表面完成目標DNA與探針DNA的雜交。PbS NPs錨定在雜交體溶解在硝酸氧化溶液，并采用敏感差分脈沖陽極溶出伏安法檢測。該方法可以用來檢測雜交反應，其檢出限為4.38×10^-12mol/L。
    Ahmed等人首次報道了一種高效、準確且廉價的快速檢測系統，該系統采用了等溫擴增，隨后通過電化學系統分析未純化的擴增子的整合。在該實驗中，循環介導的等溫擴增（LAMP）效率比恒定溫度（65℃）下進行的PCR高。將擴增產物與氧化還原活性分子Hoechst 33258合并，并通過DNA棒，使用線性掃描伏安法與一次性電化學印刷芯片集成。H33258分子與DNA小溝結合導致H33258的氧化峰電流顯著下降，H33258誘導的DNA結合現象，除了陽極電流峰的變化外，還用于檢測玉米CBH 351品種。由于不需要繁瑣的探針固定，擴增和檢測都在一臺設備上進行，因此生物傳感器消除了潛在的交叉污染，相信這種類型的傳感器將有效提升食品安全水平。
    Mix等人通過方波伏安法（SWV）證實了一種用于實際玉米面粉樣品中的轉基因玉米的電化學檢測的方法。在用四氧化鋨聯吡啶標記不對稱PCR擴增的靶標后，將它們與固定的寡核苷酸探針在金電極上雜交，可以檢測到近等基因玉米中的玉米基因ivrp和SSIIb。在所有轉基因玉米樣品中檢測到轉基因cryIA/b和MON810特異性片段，混合樣品中低至含有MON810的0.6％。盡管在雜交時間小于10分鐘后可以檢測含有100％近等基因或分別檢轉基因玉米的樣品中的所有序列，但是對于檢測僅含有0.9%~0.6％的轉基因玉米雜交時間為30分鐘。
    Liao等人提出了一個生物分子分析系統構建不同的生化活動，即以加快GMOs的計算機檢測，而計算機制為轉基因生物篩選中常見的復雜程序提供了一種替代方法。鑒于生物分析系統能夠處理啟動子、編碼基因和物種基因，所以在電化學和光學方式方面能成功地識別特定的GM事件。生物分子計算檢測表現出低于亞納摩爾水平的基因修飾DNA的檢測能力，并且通過非GM基因的大量共存而發現無干擾。此外，這種生物分析系統以排列方式進行復雜的操作，對可變的GM事件進行多重篩選。這樣一種生物分子計算方法和生物傳感器對轉基因生物的快速、經濟和高保真篩選具有很好的前景。
    Manzanares-Palenzuela等人報告了一個簡單而靈敏的多元電化學方法用于抗除草劑草甘膦大豆（RRS）的定量檢測。兩種DNA序列通過雜交到磁珠上進行定位，通過在單個管中進行固定化、雜交和標記步驟以及并行電化學讀數同時檢測兩個序列。使用異硫氰酸熒光素（FITC）或地高辛（Dig）標記的信號傳導探針以夾心形式進行雜交，然后分別使用與過氧化物酶或堿性磷酸酶綴合的抗-Dig和抗-FITC的Fab片段進行雙酶標記，在絲網印刷的碳電極上最終進行酶活性的電化學測定。測定的線性范圍為2~250pM，兩種目標物的檢測限分別為650fM和190fM。結果表明，該方法可應用于低于歐洲標記閾值水平（0.9％）的轉基因生物量化，為食品中特定轉基因事件的快速定量提供了一種通用方法。
    Huang等人首次描述了基于多標記的電化學生物傳感器，用于在相同的傳感界面上同時檢測轉基因產品的多種DNA成分。通過核酸外切酶催化反應和基于金納米顆粒的生物條碼相關策略分別應用兩輪信號放大。使用這種電化學生物傳感器，成功地實現了同時多次檢測不同轉基因組DNA的成分。此外，該方法的穩定性和有效性通過應用于各種GMO產品（包括當地獲得并確認的商業轉基因種子和轉基因植物）而得到證明。他們所提出的電化學生物傳感器表現出獨特的優點，有希望獲得更多關注，其可用于快速和現場同時多重篩選轉基因產品的不同組分。
    Tam報道了基于單層碳納米管的生物傳感器用于GMO檢測：使用以電化學電極和單層碳納米管場效應晶體管（SWCNT-FET）為基礎的生物傳感器來測定Roundup Ready大豆的CaMV 35S啟動子。在最佳條件下，這兩種生物傳感器都可以有效檢測到濃度低至1nM的樣品?；陔姌O的生物傳感器的靈敏度約為0.6千歐/nM，而基于SWCNT-FET的生物傳感器的靈敏度為0.32nA/nM。兩種生物傳感器也用于確定PCR擴增的樣品。結果表明，兩種傳感器都能很好地鑒定轉基因生物，從而為食品樣品的篩選分析提供有用的工具。
    Wang等人通過識別CaMV 35S啟動子報告了一種簡單的無標簽電化學阻抗式DNA生物傳感器，用于轉基因大豆檢測。在檢測系統中，采用Au NPs修飾的多壁碳納米管還原氧化石墨烯納米帶來固定探針ssDNA，當通過雜交反應將目標DNA固定在修飾電極表面上時，由于形成的雙鏈DNA抑制電子轉移過程，阻抗信號顯示增長趨勢。在最佳條件下，DNA生物傳感器的阻抗信號增加與目標DNA濃度的對數在1×10^-16~5×10^-10M范圍內呈線性關系，檢測限為3.3×10^-17M。此外，生物傳感器對于DNA錯配具有極好的選擇性，且可以應用到轉基因大豆樣品的實際檢測。
    Moura-Melo等人設計了一個利用PCR擴增方法和序列特異性的電化學基因傳感器用于CaMV的35S啟動子中的特異性DNA序列的定量。Moura-Melo等使用通過硫醇化捕獲探針和對氨基苯硫酚金表面的化學吸附構建的基因傳感器，將未純化的PCR擴增子與用熒光素標記的信號探針一起夾在傳感層上。所提出的測試允許測定半合子（玉米MON810性狀）和純合（大豆GTS40-3-2）轉化植物中的轉基因拷貝數，并且對于兩種GMO品系表現出至少0.25％的定量限。
    Aghili等人設計了一種新型、敏感的電化學納米生物傳感器用于檢測/定量轉基因成分；在絲網印刷碳電極上修飾剝離型氧化石墨烯和金納米海膽，并且還用特定的DNA探針以及蘇木精作為電化學指示劑。所得傳感器的線性范圍為40.0~1100.0fM，檢測極限為13.0fM。此外，生物傳感器對非特異性序列的目標DNA具有良好的選擇性，且成本低、時間效率高，可用于提取的轉基因生物體DNA產品的實際樣品環境。
4   展望
    目前，轉基因產品的檢測仍舊面臨著巨大的挑戰，每年都會有新的GMO進入市場，對它們的檢測和安全性評價至關重要。而隨著生物技術和電子信息技術的發展，以及人們對于轉基因的更深層次認識，轉基因檢測設備的便攜化、智能化、與智能手機聯用，以及多重檢測都有很廣闊的發展前景。