9葡萄糖氧化酶解析

八、葡萄糖氧化酶在食品加工中的应用
• 葡萄糖氧化酶的作用归纳起来不外乎四 个方面：一是去葡萄糖，二是脱氧，三 是杀菌，四是测定葡萄糖含量。
1、 蛋类食品的脱糖保鲜
• 葡萄糖氧化酶最重要的应用之一就是防止美拉 德反应。
• 由于蛋清中含有0.5%～0.6%的葡萄糖，因此在 蛋类制品加工和贮藏过程中，极易发生葡萄糖 分子中的羰基与蛋白质分子的氨基结合生成黑 蛋白的美拉德反应。
• 葡萄糖氧化酶以黄素腺嘌呤二核苷酸（FAD） 为辅基，来源不同，其分子量亦有所差别。
• 目前葡萄糖氧化酶的工业酶制剂主要来源于 黑曲霉，因此黑曲霉葡萄糖氧化酶是这类酶 中研究得最为彻底的一种。黑曲霉葡萄糖氧 化酶分子量为160000左右。
• 实验数据证明，葡萄糖氧化酶催化的反应的速度 同时取决于O2 和葡萄糖的浓度，反应遵循乒乓机 理，可以用下面的图表来表示：
• 图中G和L分别代表β-D-葡萄糖和δ-D-葡萄糖酸内酯。 也可以用下式描述葡萄糖氧化酶催化的反应：
OH
H
HO HO
HHO
OH
H OH H
EFAD
OH
H HO
HO
HHO
H OH
O+
δ-D-葡萄糖酸内酯
EFADH2 O2
H2O
EFAD
+
H2O2
H OH
HO HO
OH
HH
H
COOH
H
OH OH
D-葡萄糖酸
二、葡萄糖氧化酶的催化特异性
• 葡萄糖氧化酶对β-D-吡喃葡萄糖表现出高度的 专一性。葡萄糖氧化酶底物分子C1上的羟基在酶 的催化作用中起到重要作用，且羟基处在β-位 时酶的活力比处在α-位时高约160倍。底物分 子中的任何一点改变都会显著降低其氧化速率。
OH
H HO
HO
HHO
OH
H
OH H
EFAD
• 反应中，氧化态酶EFAD作为脱氢酶从β-D-葡萄 糖分子中取走两个氢原子形成还原态酶EFADH2和 δ-D-葡萄糖酸内酯，随后δ-D-葡萄糖酸内酯 非酶水解成D-葡萄糖酸，同时还原态葡萄糖氧 化酶被分子氧再氧化成氧化态葡萄糖氧化酶。 如果反应体系中存在过氧化氢酶，那么H2O2被 催化分解成H2O和O2。
• 在实际工作中的特定环境下，低pH时也可以使 用葡萄糖氧化酶。例如，30℃时的霉菌葡萄糖 氧化酶制剂在pH2.6条件下的可乐饮料和pH3.2 的葡萄饮料中仍具有较高的稳定性。尽管在该 环境下葡萄糖氧化酶的反应速度较慢，但它仍 能起到催化作用。
六、 葡萄糖氧化酶的抑制剂
• 葡萄糖氧化酶的抑制剂为Hg2+、Ag+、对氯代汞 基苯甲酸、苯基脲乙酯及肼、苯肼、亚硫酸钠、 双甲酮等巯基螯合剂。腺嘌呤二核苷酸（FAD） 对其结构有稳定作用。
• 在有过氧化氢酶存在下，每分子葡萄糖氧化酶氧化 时消耗1原子氧。
C6H12O6 + 1/2O2 → C6H12O7 • 在有乙醇和过氧化氢酶存在下，过氧化氢同时被用
于乙醇的氧化作用，此时，每分子葡萄糖氧化酶氧 化时消耗1分子氧。
C6H12O6 + C2H5OH + O2 → C6H12O7 + CH3CHO + H2O
0
3
3-脱氧-D-葡萄糖
C3上OH被H取代
1
4
D-半乳糖
C4上OH的构型
0.5
4
4-脱氧-D-葡萄糖
C4上OH被H取代
2
5
5-脱氧-D-葡萄糖
C5上OH被H取代
0.05
5
L-葡萄糖
C5上CH2OH的构型
0
6
6-脱氧-D-葡萄糖
C6上OH被H取代
0
6
木糖
C6被H取代
0.98
三、葡萄糖氧化酶的分子组成及其作用机制
四、 温度对葡萄糖氧化酶作用的影响
• 葡萄糖氧化酶催化反应需要氧的参与，反应温度改变将 导致反应体系中氧的浓度发生改变，从而影响酶活性。 温度升高时，反应体系中氧的溶解度下降，这就抵消了 温度升高对酶反应速度的影响。
• ①葡萄糖氧化酶催化的反应具有较低的Q10；
• ②在一定温度范围内（30～60℃），温度变化对葡萄糖 氧化酶活力的影响不显著。
• 美拉德反应不但导致食品中葡萄糖和游离氨基消失， 还会使食品褐变、营养损失，风味也会发生变化， 甚至产生有毒物质。因此，在蛋制品加工过程中往 wk.baidu.com要先进行蛋清的脱糖处理，以防止食品因氧化而 引起的品质下降和变质。
五、 pH对葡萄糖氧化酶作用的影响
• 葡萄糖氧化酶的活性在pH4.5～pH7.0之间保持良 好的稳定性。pH大于7.0或小于4.5酶将迅速失活。
• 酶的底物起着稳定酶的作用，例如，在pH8.1和 不存在葡萄糖的条件下，10分钟内酶活力损失90 %；而在相同pH和存在葡萄糖的条件下，40分钟 内酶活力仅损失20%。
• 其他霉菌，象米曲霉和点青霉也能产生葡萄糖 氧化酶，然而在高等植物和动物体内还没有发 现葡萄糖氧化酶。
一、 葡萄糖氧化酶催化的反应
• 葡萄糖氧化酶的催化反应，按条件不同有如下三 种形式： – 在没有过氧化氢酶存在下，每分子葡萄糖氧化 酶氧化时消耗1分子氧。 C6H12O6 + O2 + H2O → C6H12O7 + H2O2
第九章 葡萄糖氧化酶（GOD）
Glucose Oxidase，简称GOD，β-D-葡 萄糖：氧 氧化还原酶；EC1.1.3.4）是 一种需氧脱氢酶，能专一地氧化β-D-葡 萄糖成为葡萄糖酸内酯。
• 1928年由Muller首先从黑曲霉（Aspergillus n iger）的无细胞提取液中发现葡萄糖氧化酶。 随后有人分别从青霉（P.Variable）和黑曲霉 中提纯葡萄糖氧化酶。
• 甘露糖、果糖以及D-阿拉伯糖对葡萄糖氧化酶 有比较明显的竞争性抑制作用，因此不宜与其 共同使用。
• 氰化物和一氧化碳对酶没有抑制作用。
七、葡萄糖氧化酶测定原理
• 氧存在情况下，葡萄糖氧化酶催化葡萄糖的氧 化反应，形成D-葡萄糖酸，反应时吸收了氧， 释放出过氧化氢，加过氧化氢酶后分解过氧化 氢，产生的氧又将邻联二茴香胺氧化，变成一 种棕色物质，在436nm下有最大吸收，与酶活 性成正比。根据吸光度和标准值可计算出酶的 活力。
葡萄糖氧化酶的底物特异性
葡萄糖改性的位置
化合物
同β-D-葡萄糖的差别 相对酶活
β-D-葡萄糖
100
1
α-D-葡萄糖
C1上OH的构型
1
1,5-脱水-D-葡萄糖 醇
C1上OH被H取代
0.64 0
2
2-脱氧-D-葡萄糖
C2上OH被H取代
3.3
2
D-甘露糖
C2上OH的构型
0.98
2
2-O-甲基-D-葡萄糖 C2上OH的H被甲基取代