Việc nhận biết GMOs là rất cần thiết đối với nhiều ứng dụng như để đánh giá mức độ sạch của hạt giống hay đối với việc bắt buộc dán nhãn thực phẩm ở một số quốc gia. Vì thế nhiều kỹ thuật phân tích đã và đang được phát triển để đáp ứng nhu cầu này.
Việc phát hiện GMOs và dẫn xuất của nó có thể được thực hiện nhờ sự nhận biết phân tử (ADN, ARN hoặc protein) mà những phân tử này có nguồn gốc từ gen được chèn (hoặc gen được biến đổi) . Có ba phương pháp để xác định GMOs đó là: Phương pháp khuyếch đại dựa trên cơ sở nucleotid, Phương pháp dựa trên cở sở protein, Phương pháp dựa trên cơ sở phát hiện hoạt tính enzym.
Phương pháp khuyếch đại dựa trên cơ sở nucleotid: bao gồm kỹ thuật PCR (Polymerase Chain Reaction), phản ứng LCP (Ligase Chain Reaction), khuyếch đại dựa trên trình tự acid nucleic (NASBA), kỹ thuật dấu vân tay (RFLP, AFLP, RAPD,…), lai mẫu dò, sao chép trình tự duy trì liên tục (3SR) và khuyếch đại enzym sao chép Q.
Phương pháp dựa trên cơ sở protein: bao gồm điện di gel SDS một chiều, điện di gel SDS hai chiều, phân tích Western-blot và kỹ thuật ELISA (Enyme linked immunosorbent assays).
Phương pháp dựa trên cơ sở phát hiện hoạt tính của enzym: phương pháp này không thích hợp với các thực phẩm đã qua chế biến bởi vì lúc này protein đã bị biến tính .
Cho đến nay các phương pháp chính đã phát triển để phát hiện GMOs và các dẫn xuất của GMOs chủ yếu dựa trên việc phát hiện ADN, trong khi chỉ một vài phương pháp đã được phát triển để phát hiện protein hoặc ARN. Điều này có rất nhiều lý do, ADN có thể được làm sạch và được nhân lên hàng triệu bản sao chỉ trong một thời gian ngắn nhờ kỹ thuật PCR. Việc phân tích ARN và protein là một qúa trình phức tạp hơn và thời gian lâu hơn. ADN là phân tử rất bền vững , trong khi ARN lại không ổn định. Tính bền vững của protein lại rất khác nhau, phụ thuộc vào loại protein. Thường có mối tương quan giữa số lượng GMOs và ADN nếu như ADN biến đổi di truyền là ở trong nhân, mối tương quan này sẽ không xảy ra nếu ADN đó là ADN ở ngoài nhân (trong sinh vật nhân chuẩn, thể nhiễm sắc hoặc ngoài nhiễm sắc thể ở sinh vật nhân sơ). Trong khi đó lại không có nhiều mối tương quan giữa số lượng GMOs và protein hoặc ARN. Cuối cùng là ngay bản thân cơ thể bị biến đổi di truyền đã bị tác động ở mức ADN. Hiện nay hầu như tất cả các GMOs đã được thương mại hoá đều là cơ thể bị biến đổi ADN ở trong nhân.
Tuy có nhiều kỹ thuật khác nhau nhưng mỗi kỹ thuật lại có tính đặc hiệu và mặt hạn chế riêng của nó.
A. Phương pháp dựa trên cơ sở protein
Phương pháp này nhờ vào sự liên kết đặc hiệu giữa protein và kháng thể. Kháng thể chính là tác nhân bảo vệ cơ thể chống lại sự xâm nhập của vi khuẩn và virus. Khi kháng thể nhận ra phân tử lạ thì sẽ liên kết với phân tử này, và trong các phân tích phát hiện GMOs thì sự phức tạp của mối liên kết lần lượt được nhận biết nhờ phản ứng hình thành sắc tố. Đây chính là kỹ thuật ELISA, kháng thể cần thiết để nhận biết protein có thể không được sinh ra nếu không nhận được protein sạch. Protein này phải được làm sạch từ ngay bản thân GMOs hoặc nó có thể được tổng hợp trong thư viện nếu như thành phần acid amin của protein được biết rõ. Kỹ thuật phát hiện protein đặc hiệu sử dụng ELISA rất thích hợp với việc phân tích đối với nguyên liệu thô.
B. Phương pháp khuyếch đại dựa trên cơ sở nucleotid
Phương pháp dựa trên cơ sở ARN: là phương pháp nhờ vào sự liên kết đặc hiệu giữa phân tử ARN và phân tử ADN hoặc ARN tổng hợp (còn gọi là đoạn mồi (primer). Primer phải bổ sung với trình tự nucleotid ở điểm khởi đầu của phân tử ARN. Kết quả phân tử tách đôi tương tự như ADN. Thường thì sự liên kết giữa ARN và primer sẽ dẫn đến sự chuyển hóa phân tử ARN thành phân tử ADN thông qua quá trình sao chép ngược. Cuối cùng ADN có thể được nhân lên nhờ PCR. Hoặc ARN được phiên mã thành hàng trăm bản copy phân tử ARN gốc và quá trình này có thể được lặp lại nhờ sử dụng mỗi phân tử ARN copy như là một mẫu chuẩn trong kỹ thuật NASBA (Nucleic acid sequence-based amplification).
Phương pháp dựa trên cơ sở ADN chủ yếu là nhờ vào sự nhân đôi của ADN đặc hiệu với kỹ thuật PCR. Kỹ thuật này được dùng để xác định các sản phẩm GM, với đoạn mồi (primer) được thiết kế dựa trên trình tự điều tiết hoặc gen cấu trúc trên đoạn gen chuyển. Các đoạn primer thiết kế này có một vài đặc điểm đặc biệt và có thể được sử dụng để sàng lọc sản phẩm và phát hiện sản phẩm đặc hiệu. Hai mạch ADN tổng hợp có vai trò quan trọng trong chuỗi phản ứng trùng hợp này, mỗi một mạch ADN bổ sung với một mạch của cặp mồi. Primer thứ nhất sẽ cặp đôi đầu tiên và mã hoá cho chuỗi ADN được nhân đôi, trong khi đó primer thứ 2 sẽ bắt cặp với mạch ADN còn lại và không mã hoá chuỗi ADN. Trong phản ứng PCR, giai đoạn đầu tiên của 1 chu kỳ: phân tử ADN sẽ tách đôi. Giai đoạn 2, sẽ diễn ra sự bắt cặp giữa 2 đoạn primer với chuỗi ADN bổ sung của chúng. Giai đoạn 3 là sự tạo thành 2 bản sao hoàn hảo của chuỗi ADN gốc nhờ sự bổ sung nucleotid thích hợp để kết thúc mỗi đoạn primer. Khi 1 chu trình được hoàn thành thì ta có thể lặp lại chu trình này, và cứ mỗi một chu kỳ kết thúc thì số lượng bản sao lại tăng lên gấp đôi, kết quả là sản phẩm được khuyếch đại rất nhanh. Sau 20 chu kỳ, số lượng bản sao đã tăng gấp 1 triệu lần. Tuy nhiên ở chu kỳ nhất định nào đó thì số lượng sản phẩm khuyếch đại sẽ bị ức chế, không tăng lên nữa.
Kỹ thuật PCR không thích hợp để phát hiện đối với thực phẩm đã qua chế biến ở mức độ cao bởi vì khi ấy các đoạn ADN trong thực phẩm có thể bị gẫy thành những mảnh nhỏ. Tuy nhiên, PCR là kỹ thuật phổ biến được sử dụng rất rộng rãi, bởi nó là một phương pháp nhạy và có tính đặc hiệu cao, có thể phát hiện được acid nucleic ngay ở khối lượng rất nhỏ. Kỹ thuật PCR không chỉ được sử dụng để xác định các sản phẩm GM mà nó còn được sử dụng vào mục đích định lượng, định tính. Vì thế mà có quantitative-PCR, multiplex-PCR, real-time PCR, qualitative-PCR…Để tuân theo ngưỡng dán nhãn đối với GMOSSs có trong các thành phần thực phẩm, real-time PCR, quantitative competitive PCR (QC-PCR) đã được ứng dụng ở nhiều phòng thí nghiệm để kiểm soát chính thức các sản phẩm thực phẩm.
Khi đưa gen chèn vào trong cơ thể thực vật thì gen này thường chứa các trình tự điều khiển và chứa gen đặc hiệu (gen quy định tính trạng mong muốn). Hiện nay, hầu hết các thực vật chuyển gen đều có chứa trình tự khởi động promoter 35S CaMV (small subunits of cauliflower mosuic virus) của virus khảm súp lơ và đoạn kết thúc terminator NOS (Nopalin synthase) của plasmid vi khuẩn Agrobacterium, và trình tự mã hoá của chính gen được chuyển. Chính vì vậy mà khi sử dụng PCR để xác định xem đó có phải là GMOSS hay không, thì thường sử dụng cặp primer 35S hoặc primers NOS hoặc primers đặc hiệu cho gen chuyển, primer này có thể tổng hợp một phần hay toàn bộ trình tự của gen này.
