pcr技术及其在食品中的应用
PCR技术在食品药品检测中的应用
PCR技术在食品药品检测中的应用PCR技术（聚合酶链反应技术）是一种基于DNA分子复制的技术。
它可以在短时间内扩增极微小的DNA片段，甚至只有几个分子。
由于这种技术的高灵敏度和高效性，它在食品药品检测中得到广泛应用。
PCR技术可用于检测食品中的病原微生物（例如细菌、病毒和寄生虫等）。
PCR方法可以很快、准确地检测到病原体，并且可以扩增微小的DNA片段以便于检测。
例如，PCR技术可用于检测肉类、海产品和饮用水中的沙门氏菌、大肠杆菌、弓形虫等病原微生物。
PCR技术可用于检测食品中的添加物。
使用PCR技术可以检测到添加到食品中的基因引导的检测系统，这些系统可以为食品中的添加物提供快速、准确和定量的检测。
例如，PCR技术可以用于检测转基因植物中的特定基因，以检测食品中是否含有转基因成分。
此外，PCR技术还可以用于检测合成色素、防腐剂、糖和脂肪等常见的食品添加物。
例如，PCR技术可以用于检测肉类中的瘦肉精等违禁药物残留。
此外，PCR技术还可以用于检测基因工程技术中使用的致癌物质，从而检测食品中是否存在致癌物质的残留。
PCR技术可以用于食品中的品种鉴定。
利用基因引导的高度特异性PCR技术，可以确定食品中的动物或植物物种。
PCR技术的高度特异性和灵敏性使得它可以检测特定物种的DNA序列。
例如，PCR技术可用于检测鱼类、花卉和果蔬中的不同种类。
这种技术提供了一种无损检测方法，有效地检测食品中非法或不合格的品种。
最后，PCR技术是一种灵活而多功能的技术，已经被广泛应用于食品、药品和生物技术领域。
通过检测食品中的病原体、添加物、药物残留和品种鉴定，PCR技术为保障食品安全提供了有效的手段。
在未来，PCR技术还将继续在食品药品检测中发挥重要作用。
PCR技术在食品工程中的应用
PCR技术在食品工程中的应用
1. 食品安全检测：PCR技术可用于检测食品中是否含有致病菌、毒素或基因改造成分。
可以利用PCR技术检测食品中的沙门氏菌、葡萄球菌、大肠杆菌等致病菌，并确定其数量。
PCR技术还可以用于检测食品中的过敏原，如花生、鸡蛋、牛奶等。
2. 品种鉴定：PCR技术可以用于食品中原材料的品种鉴定。
可以利用PCR技术判断食品中的鱼类是否为合法的品种，或者判断食品中的谷物是否为指定品种。
这对于食品的溯
源和品质控制非常重要。
3. 基因改造食品检测：PCR技术也可用于检测基因改造食品是否符合相关法律法规的要求。
通过特定的引物和探针，可以扩增和检测基因改造食品中的转基因序列。
这对于保
护消费者权益和食品安全非常重要。
4. 品质控制：PCR技术可以用于分析和检测食品中的DNA含量，从而评估食品的新鲜度、品质和保存状况。
通过检测食品中的DNA含量和质量，可以判断食品是否发生了质量
变化或掺假现象。
5. 新品种研发：PCR技术可以用于食品新品种的研发。
通过PCR技术可以提取和扩增植物或动物的特定基因片段，从而实现对基因的操作和改造。
这对于培育抗病虫害、适应
恶劣环境的新品种具有重要意义。
PCR技术在食品工程中的应用非常广泛，可用于食品安全检测、品种鉴定、基因改造
食品检测、品质控制和新品种研发等方面。
它不仅提高了食品工程领域的检测和分析效率，还促进了食品工程领域的发展和创新。
PCR技术在食品工程中的应用
PCR技术在食品工程中的应用随着社会的进步和人们生活水平的提高，对食品质量和安全的要求也越来越高。
食品工程是食品科学与工程技术的交叉学科，它以提供安全、高质量和有营养的食品为目标，是保障食品安全的重要一环。
PCR技术是一种分子生物学技术，它能够从微生物、细胞和组织等样本中扩增目的DNA片段，具有高度选择性和灵敏性。
PCR技术在食品工程中的应用也日益受到重视。
一、 PCR技术在食品质量检测中的应用食品在加工、贮存和运输过程中很容易受到微生物、真菌、寄生虫等的污染，一旦发生食品安全问题往往会引起严重后果。
使用PCR技术可以检测食品中的细菌、病毒和真菌等微生物污染，如大肠杆菌、沙门氏菌、霉菌等，从而及时发现问题，采取措施避免食品中毒事件的发生。
PCR技术还可以用来检测食品中的致病微生物和致敏物质，如过敏原、毒素等，对食品的安全性进行评估。
这些都对保障食品安全起到了积极作用。
二、 PCR技术在食品真伪鉴别中的应用随着食品市场的逐渐复杂化和食品质量的不断提升，食品真伪问题日益严重。
一些不法商家为了牟取暴利，可能会采用掺假掺杂的手段，如添加非法添加剂、掺伪劣食材等。
使用PCR技术可以对食品进行快速准确的真伪鉴别，判断食品是否符合标准和规定的配方要求，从而帮助消费者选择更加安全、高质量的食品，对整个食品市场的秩序和健康发展都有积极的作用。
三、 PCR技术在食品品种鉴定中的应用随着全球化和国际贸易的加速发展，食品的来源和品种也越来越多样化。
一些特色食品和地方特产，如漳县柿子、五常大米等，其品种和地域特征对普通消费者来说并不太容易鉴别。
使用PCR技术可以对食品进行快速鉴别和分类，确认其品种和地域来源，从而帮助消费者更好地了解食品的特点和品质，对促进地方特色食品的保护和推广具有重要意义。
四、 PCR技术在食品加工工艺优化中的应用食品加工工艺是直接影响食品质量和安全的重要因素。
通过PCR技术可以检测食品中的微生物污染情况，针对不同的微生物种类和数量，优化加工生产工艺和条件，从而减少食品在加工过程中的污染和变质，提高食品的品质和安全性。
PCR技术在食品安全监测中的应用
PCR技术在食品安全监测中的应用随着社会的发展，人们对食品安全的要求也越来越高。
食品安全问题不仅仅是一个经济问题，更是一个健康问题。
因此，现代生物技术不断发展，为保障食品安全提供了科学的手段。
其中，PCR技术在食品安全监测中的应用日益广泛。
PCR技术是一种高灵敏度的核酸检测技术，能够在极低的RNA或DNA含量下进行检测。
在食品安全领域，PCR技术的主要应用是检测食品中的病原微生物、基因改造成分和掺假成分等。
下面分别介绍这几个领域的应用。
病原微生物检测食品中存在病原微生物是导致食品安全事故的主要原因之一。
利用PCR技术可以快速、准确地检测出食品中的病原微生物，从而及时采取措施避免食品安全事故的发生。
例如，对于禽类食品中的沙门氏菌和大肠杆菌都可以运用PCR技术进行检测。
基因改造成分检测基因改造成分的检测也是保障食品安全的重要手段。
基因改造作物在农业生产中大量应用，而这些作物有时会被不正当地用于食品加工中，会对人体健康产生潜在风险。
利用PCR技术可以检测出食品中的是否含有基因改造成分，从而保证食品的安全性。
掺假成分检测掺假成分是指在食品中掺杂了不应该存在的成分。
这种做法不仅会降低食品的营养价值，还会对人体健康产生潜在威胁。
利用PCR技术可以检测出食品中是否掺杂了不应该存在的成分，从而保障食品安全。
总体来说，PCR技术在食品安全监测中的应用为食品安全提供了强有力的保障手段。
其高灵敏度和高准确性的特点保证了检测的可靠性和准确性，为食品行业的安全生产提供了可靠的技术支持。
另外，随着PCR技术的不断发展，其检测手段也在不断完善，使得其应用范围也在不断扩大。
相信在未来，PCR技术将会对食品安全的监测和保障起到越来越重要的作用，也会为人们的生活带去更多的健康和安全。
PCR技术及其在食品检测中的应用
3
PCR特点
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PCR分类
4
PCR分类
4
PCR分类
一、实时荧光定量PCR技术：
是指在PCR反应体系中加入荧光基团，通过荧光信号不断累积而 实现实时监测PCR全程，然后通过标准曲线对未知模板进行定量分析 的方法。
对食品成分进行检测：检测食品中的营养成分与商家所标注的信
息是否一致，从而保障消费者的知情权。还能有效对肉类食品进行 动物成分检测，判断食品中的动物成分是否与说明相同，避免假冒 伪劣产品。
5
PCR应用
5
PCR应用
THANKS! 请老师和同学们批评指正！
THANKS TO
《食品生物技术进展》
PCR技术及其在食品检测中的应用
CONTENTS
PCR定义 1 4
PCR原理 2 5
PCR特点 3
PCR定义
1
PCR定义
2
PCR原理
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PCR原理
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PCR原理
2
PCR原理
2
PCR原理
3
PCR特点
3
PCR特点
✓ PCR 是一种扩增特定 DNA 片段的生 物学技术， 它可以将微小的 DNA 片 段进行大幅扩增。
应用：对大豆以及玉米等转基因食品进行快速检测，在食品微生物检测中 起到十分重要的作用。
✓ Garcia-Canas 等应用多重 PCR 法同时成功检测 5 种转基因玉米; ✓ 陶震等运用多重 PCR 方法对 5 个大豆和 6 个豆粕样品进行检测； ✓ 刘光明等利用该方法对马铃薯、大豆、玉米、甜椒和番茄等11 份实物样品进行了检测,结果有
PCR技术在食品工程中的应用
PCR技术在食品工程中的应用一、PCR技术的基本原理PCR技术是一种在体外扩增DNA片段的方法，它依赖于DNA聚合酶酶和一系列特定引物来在体外复制特定的DNA片段。
PCR技术主要包括三个步骤：变性、退火和延伸。
将反应体系加热到95℃左右，使DNA变性成单链。
然后降温至50-65℃，引物与目标DNA序列结合。
将反应体系加热至72℃左右，DNA聚合酶酶在此温度下将合成新的DNA链。
通过多次重复这个循环过程，就可以在较短的时间内得到数百万到数十亿个DNA分子。
1. 食品安全监测：PCR技术可以用于检测食品中的微生物、致病菌和毒素。
通过设计特定的引物，可以快速、准确地鉴定食品中是否存在致病菌，如大肠杆菌、沙门氏菌和金黄色葡萄球菌等。
PCR技术还可以检测食品中的毒素，如黄曲霉毒素、赤霉素和牛黄素等。
这为食品生产企业和监督部门提供了一种快速、高效的食品安全监测手段。
2. 食品质量检测：PCR技术可以用于检测食品中的基因改造成分和真伪鉴别。
随着农业生物技术的发展，基因改造食品已经成为一种趋势。
PCR技术可以快速、准确地检测食品中的基因改造成分，保障食品的质量和安全。
PCR技术还可以用于真伪鉴别，即鉴别食品中是否掺假或掺杂其他物质，如鉴别动植物来源、鉴别海产品种类等。
这为消费者提供了一种科学、可靠的食品质量检测手段。
3. 食品原料溯源：PCR技术可以用于食品原料的追溯和溯源。
通过检测食品中的特定DNA序列，可以确定食品的来源和品种，并对食品生产过程进行追溯。
这有助于提高食品生产企业的管理和质量控制水平，保障食品的安全和可追溯性。
三、PCR技术在食品工程中的发展趋势随着食品工程领域的不断发展和创新，PCR技术在食品工程中的应用也在不断拓展和深化。
未来，PCR技术在食品工程中的发展趋势主要有以下几个方向：1. 高通量PCR技术的应用：高通量PCR技术能够实现对数百个目标核酸序列的快速检测和鉴定，为食品工程领域的质量控制和安全监测提供了一种更加高效、高精度的手段。
PCR技术在食品工程中的应用
PCR技术在食品工程中的应用PCR技术是现代分子生物学领域中最重要的技术之一，它可以在非常短的时间内，通过在体外模拟DNA的自然复制过程，扩增特定的DNA序列，从而实现敏感、特异、快速的检测目的DNA序列的目的。
PCR技术已经广泛应用于医学、生物学、生物技术、食品工程等领域。
在食品工程中，PCR技术可以应用于食品加工过程中的质量控制和安全控制，如检测食品中的病原菌、污染物、基因改造物等。
1. 食品中蛋白质质量的检测PCR技术可以用来检测食品中蛋白质含量，同时也可以检测其中某些特定蛋白质的质量，如肉制品中的肌红蛋白、肌肉质蛋白等。
通过PCR技术可以把这些蛋白质的基因序列扩增并进行定量，从而可以对食品中蛋白质质量进行监控和调整，保证食品的质量。
2. 食品成分的检测PCR技术可以用来检测食品中的成分，如糖、脂肪、维生素等。
PCR可以扩增相应基因的序列，在PCR反应后通过分析PCR产物的大小和形状来确定食品中的成分含量，从而调整食品成分的配比，保证食品的质量。
3. 食品微生物污染的检测PCR技术在食品工程中最常用的领域之一就是食品微生物的检测。
PCR可以检测食品中的各种病原菌和毒素，如沙门氏菌、大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、霉菌毒素等。
通过对食物中可能存在的病原微生物和毒素的基因序列进行扩增，可以使用PCR技术检测食品中的微生物污染，从而消除食品中的潜在健康隐患，提高消费者的健康保证。
1. 食品中基因改造物的检测PCR技术可以用来检测食品中是否含有基因改造物，对于现代食品工业而言，基因改造的跨品种和跨界别应用已经成为现代食品生产的主要趋势。
建立基因改造物检测手段和技术路线是保障食品安全的必要手段。
PCR技术可以检测食品中基因改造物的存在，从而提高人们对食品的安全认识，同时也能保障顾客的健康。
2. 食品中添加剂的检测对于食品加工过程中所添加的各种添加剂，如色素、香料等，PCR技术也可以用来检测。
PCR技术可以用来扩增添加剂的基因序列，从而检测食品中添加剂的安全性，为人们提供更加安全、卫生的食品。
PCR技术在食品工程中的应用
PCR技术在食品工程中的应用
PCR技术可以用于检测食品样品中的微生物污染，包括细菌、真菌等。
对于食品中的真菌类污染，研究人员可以利用PCR技术来检测真菌DNA增殖情况。
对于食品中的细菌类污染，PCR技术可以检测DNA并鉴定细菌的类型和数量，例如，可以利用PCR技术来检测食源性病菌，如沙门氏菌、耐药性链球菌等，从而确保食品的安全。
PCR技术被广泛应用于基因改良食品的检测中。
基因改良食品是通过人为干预载体DNA，创造新的基因图像从而增强食品的品质，使它们具有更高的营养成分、更好的口感以及较长的保质期。
但是，由于基因改良技术在农业生产中是一个相对较新的技术，所以在食品中的长期影响仍不确定，人们对基因改良食品的安全问题开始持有怀疑态度。
在这种情况下，可以使用PCR技术来检测食品中的基因改良或非基因改良物质，从而提高食品安全检测的准确性和可靠性。
PCR技术可以在加工步骤中监控食品的微观生物污染情况，从而确保食品的品质和保质期。
例如，使用PCR技术可以快速检测发酵食品中的微生物的繁殖情况，从而控制食品的发酵进程；可以通过PCR技术来检测食品中的微生物的抑制情况，从而有效地防止细菌的滋生和繁殖。
PCR技术可以用于食品追踪，以确定食品的来源、生产和加工历史等信息。
对于一些特定的食品，如牛肉、鱼类、蔬菜等，研究人员可以使用PCR技术鉴定它们的来源，从而消费者可以确信自己所购买的食品来自安全、可靠的渠道。
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Mg2+
1.5mmol/L
2020/5/13
• PCR反应条件 • PCR过程 • PCR的特点
PCR仪
2020/5/13
PCR反应
• PCR反应条件 • PCR过程 • PCR的特点
• 灵敏度高
1. 皮克(pg=10-12)量级扩增到微克(ug=10-6)水平
2. 能从100万个细胞中检出一个靶细胞
3. 病毒检测的灵敏度可达3个RFU 4. 细菌检测的最小检出率为3个细菌
• 简便、快速
1. 一次性加好反应液，2～4 小时完成扩增 2. 扩增产物一般用电泳分析
• 对标本的纯度要求低
血液、体腔液、洗嗽液、毛发、细胞、活组 织等组织的粗提DNA
2020/5/13
PCR反应体系
1）PCR反应成分
（1）模板 单、双链DNA均可。 不能混有蛋白酶、核酸酶、DNA聚合酶抑制
• 但由于测序和引物合成的困难，以 及70年代基因工程技术的发明使克 隆基因成为可能，所以，Khorana的 设想被人们遗忘了……
2020的复制 • 核酸体外扩增的设想 • 聚合酶链反应的发明
2020/5/13
• 1985年，美国PE-Cetus公司的Mullis等人发明了 聚合酶链反应（PCR）
3’
子链延长
3’ 解旋酶解链酶 5’
2020/5/13
PCR技术简史
• DNA的复制 • 核酸体外扩增的设想 • 聚合酶链反应的发明
DNA 5’ ATCGCGATAGCGTAGCTGCGACCTAGC
解旋解链
GGAUCG
RNA引物
合成引物
RNA引物
5‘ AUCGCG
引物酶
子链延长 TAGCGCTATCGCATCGACGCTGGATCG
加拿大、澳大利亚也是转基因食品的生 产大国，均有几千万人在吃，到现在为 止也没有—个案例说明它有问题 。
2020/5/13
反对派的观点
• 一英国科学家声称，转基因马铃薯会减 弱老鼠免疫系统功能；
• 美国康乃尔大学也发现，转基因玉米会 危害蝴蝶幼虫及其相关生态环境。
2020/5/13
• 环保团体认为这种违反自然的转基因作 物及产品，未经长期安全测试，长期食 用可能对人类及生态环境造成负面影响。
第一批列入目录的农业转基因生物是： • 大豆：大豆种子、大豆、大豆粉、大豆油、豆粕 • 玉米：玉米种子、玉米、玉米油、玉米粉 • 油菜：油菜种子、油菜籽、油菜籽油、油菜籽粕 • 棉花种子 • 番茄：番茄种子、鲜番茄、番茄酱
2020/5/13
“转基因食品” （Genetically Modified Foods)
• 我国有一半以上的大豆色拉油含有转基 因成分。
2020/5/13
究竟什么是转基因食品？ 转基因食品是否安全？ 它是否存在长期的隐患？
2020/5/13
一. 转基因食品
主要内容
• 定义 • 发展 • 应用 • 安全性评价
2020/5/13
What is Genetically Modified？ 什么是转基因？
中的应用
一、生物芯片简介
二. 生物芯片在食 品中的应用
2020/5/13
一. 生物芯片简介
美国《科学》杂志将生物芯片评选为 1998 年世界科技十大突破之一。
2020/5/13
生物芯片的发展历程
☆ 各国企业与政府均瞄准这一新兴产业，纷纷 投入巨资建 立研发机构。
☆ 中国政府决定于2000、2001年在北京与上海分别建立生 物芯片国家工程研究中心。
②模板DNA与引物的退火(复性)：模板DNA经加热变性成单 链后，温度降至55℃左右，引物与模板DNA单链的互补序列 配对结2合020；/5/13
PCR Cycle – 第三步
2020/5/13
③引物的延伸： DNA模板--引物结 合物在TaqDNA聚 合酶的作用下，以 dNTP为反应原料， 靶序列为模板，按 碱基配对与半保留 复制原理，合成一 条新的与模板DNA 链。
• 就目前而言，还没有发现转基因食品对人 类有害，但同时也缺乏证据证明它的无害 性，因此产生了一些争论。
2020/5/13
• 从本质上讲，转基因生物和常规育种的品种 是一样的．
• 两者都是在原有的基础上对某些性状进行修 饰，或增加新性状、或消除原有不利性状。
• 有意识的杂交育种已有100多年的历史．
2 cycle = 4 Amplicon
3 cycle = 8 Amplicon
4 cycle = 16 Amplicon
5 cycle = 32 Amplicon
6 cycle = 64 Amplicon
7 cycle = 128 Amplicon
2020/5/13
No. of Cycles
1 2 3 4 5 6 20 30
Kary B. Mullis <<The Unusual Origin of the Polymerase Chain Reaction>> 1989年美国《Science》杂志列PCR 为十余项 重大科学发明之首,比喻1989年为PCR爆炸 年,Mullis荣获1993年度诺贝尔化学奖。
2020/5/13
2020/5/13
PCR技术的主要类型
㈠反向PCR ㈡不对称PCR ㈢RT-PCR ㈣差异显示PCR ㈤实时定量PCR
㈥锚定PCR ㈦原位PCR ㈧重组PCR ㈨免疫PCR ㈩多重PCR
2020/5/13
三.PCR在食品中的应用
• 食品微生物检测 • 转基因食品的检测
2020/5/13
第八章 生物芯 片及其在食品
3’
子链延长 TAGCGCTATCGCATCGACGCTGGATCG
3’
5’
2020/5/13
PCR技术简史
• DNA的复制 • 核酸体外扩增的设想 • 聚合酶链反应的发明
• 1971年，Khorana提出：经过DNA变 性，与合适引物杂交，用DNA聚合酶 延伸引物，并不断重复该过程便可 克隆tRNA基因。
End of the 1st PCR Cycle – Results in two copies of target sequence
2020/5/13
每完成一 个循环需 2～4分钟， 2～3小时 就能将待 扩目的基 因扩增放 大几百万 倍。
Target Amplification
1 cycle = 2 Amplicon
☆ 近年来美国FDA批准了二款可以用于临床检测的芯片产 品, 开始了生物芯片由研究市场向临床诊断市场的转变。
2020/5/13
1996年至今，共有13,000 多篇微阵列芯片相关论 文发表，其中1,000 多篇发表在Cell、Nature（及姊 妹刊）、Science 等国际顶级学术刊物上。
• 是指用转基因生物制造、生产的食品、 食品原料及食品添加物等。
• 简称：GMF
2020/5/13
为什么会对转基因食品有恐惧心理？
• 据专家分析，转基因食品在基因重组与改 变过程中，可能产生某种毒性、过敏性， 生成抗营养因子。引起营养成分改变，或 者某种抗抗生素基因随食品转移到肠道， 使抗生素对该机体从此失去疗效。
剂、DNA结合蛋白类。 一般100ng DNA模板/100L。 模板浓度过高会导致反应的非特异性增加。
2020/5/13
（2）引物浓度 0.1-0.5 mol/L 浓度过高易导致模板与引物错配,反应特
异性下降。 （3）Taq DNA聚合酶（thermus aquaticus)
0.5-2.5 U/50 l 酶量增加使反应特异性下降;酶量过少影 响反应产量。
2020/5/13
转基因植物的安全性争论
• 支持派认为：如果转基因农业生物技术 得不到社会支持，这一研究将被扼杀， 并且强调，迄今为止并没有发现转基因 食品危害人体健康和环境的确切证据。
2020/5/13
• 美国人食用转基因食品已多年，超级市 场上有4000多种商品是含有转基因植物 成分的，还没有事例证明人吃了以后会 得病，甚至会引起死亡。
2020/5/13
（4）dNTP(脱氧核苷三磷酸) dNTP浓度取决于扩增片段的长度 四种dNTP浓度应相等 浓度过高易产生错误碱基的掺入，浓度
过低则降低反应产量 dNTP可与Mg2+结合，使游离的Mg2+浓度下
降，影响DNA聚合酶的活性。
2020/5/13
（5） Mg2+
Mg2+是DNA聚合酶的激活剂。 0.5mmol/L-2.5mmol/L反应体系。 Mg2+浓度过低会使Taq酶活性丧失、PCR产量下 降； Mg2+过高影响反应特异性。 Mg2+可与负离子结合，所以反应体系中dNTP、 EDTA等的浓度影响反应中游离的Mg2+浓度。
PCR的基本原理
• 类似于DNA的体内复制。首先待扩增DNA• 模板加热变性解链，随之将反应混合物 冷却至某一温度，这一温度可使引物与 它的靶序列发生退火，再将温度升高使 退火引物在DNA聚合酶作用下得以延伸。 这种热变性-复性-延伸的过程就是一个 PCR循环，PCR就是在合适条件下的这种 循环的不断重复。
第八章 PCR及 其在食品 中的应用
一、转基因食品 二. PCR技术 三.PCR在食品中的应用
2020/5/13
你吃过转基因食品吗？
• 不管您愿不愿意，您己经或正在把 转基因食品吃进肚里
2020/5/13
• 转基因食品已经走进我国百姓的生活。
• 国内尚没有转基因作物的大规模生产
• 近几年我国大量从美国、阿根廷等国进 口大豆，其中大部分是转基因大豆。
2020/5/13
二. PCR技术