9葡萄糖氧化酶

• 脱氧方法具体应用如下：
（1）干鲜食品脱氧 瓶装或罐装的干鲜食品贮藏时，因容器密 封性差，所以有必要除去氧。可以在容器中放 入含葡萄糖氧化酶及其作用底物葡萄糖的吸氧
保鲜袋，这样容器中的氧气透过薄膜进入袋中
就在葡萄糖氧化酶作用下与葡萄糖反应，从而 达到脱氧的目的。
（2）酒类脱氧 啤酒中含氧过高易引起啤酒的氧化，产生老 化味，严重影响啤酒质量。利用葡萄糖氧化酶复
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
• 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
（4）虾肉食品保鲜
由于虾类固有的生物和生物化学特性（含水7 7%，蛋白质20.6%），使得其在加工储藏、运输、 及销售过程中很容易腐败变质，严重影响它的经 济价值和营养价值。传统的新鲜虾类保鲜方法是 采用低温保存，但由于虾类自身存在的多酚氧化 酶在虾类冷冻、冰藏和解冻期间仍然保持着活性， 致使虾类食品都难以避免地发生褐变，因此对虾 类保鲜来说防褐变是非常重要的。
OH H HO HO H H H O OH
EFAD
OH H
葡萄糖氧化酶的底物特异性
葡萄糖改性的位置 化合物 β -D-葡萄糖 1 1 2 2 2 3 4 4 5 5 6 6 α -D-葡萄糖 1,5-脱水-D-葡萄糖 醇 2-脱氧-D-葡萄糖 D-甘露糖 2-O-甲基-D-葡萄糖 3-脱氧-D-葡萄糖 D-半乳糖 4-脱氧-D-葡萄糖 5-脱氧-D-葡萄糖 L-葡萄糖 6-脱氧-D-葡萄糖 木糖 C1上OH的构型 C1上OH被H取代 C2上OH被H取代 C2上OH的构型 C2上OH的H被甲基取代 C3上OH被H取代 C4上OH的构型 C4上OH被H取代 C5上OH被H取代 C5上CH2OH的构型 C6上OH被H取代 C6被H取代 同β -D-葡萄糖的差别 相对酶活 100 0.64 0 3.3 0.98 0 1 0.5 2 0.05 0 0 0.98
• 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。
• 另外氧的存在也为许多微生物生长创造了条件，导致
食品风味品质下降。
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• 解决氧化问题的根本办法是脱氧。 • 葡萄糖氧化酶是一种理想的除氧保鲜剂，可有效防止 食品因氧化而引起的质量下降和变质。 • 罐藏食品可以使用含葡萄糖氧化酶的吸氧保鲜袋防止 氧化，罐装果汁、酒和水果罐头等可以直接加入葡萄 糖氧化酶以保持品质，另外葡萄糖氧化酶也可以有效 地防止罐装容器的氧化作用。
在加工过程中引入了约占总体积10～20%的空
气，尽管在控制金属离子污染上作了很大的努
力，并且使用了螯合剂，然而货架寿命仍然因
为受包藏的氧的作用而显著缩短。保藏期间的 质量下降主要表现为颜色减褪和蛤败，并失去 乳化性。
在包装蛋黄酱的密闭容器中适量添加葡萄糖氧化酶— 过氧化氢酶体系以防止其在贮藏期间的变质，在之后6 个月的保藏期内，通过感官评定和测定过氧化值来比 较经处理的蛋黄酱和对照试样的质量稳定性，可以得 出以下的结论：酶处理的效果显著，而且酶催化反应 中生成的葡萄糖酸对于蛋黄酱的风味没有不良的影响。
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。
八、葡萄糖氧化酶在食品加工中的应用
– 含有果汁或天然油的所有柑橘类软饮料风味物
质都容易逸失，光照后还会产生日光臭，降低 饮料的品质和货架期。采用葡萄糖氧化酶除氧 剂可以保持柑橘饮料的新鲜色泽风味。 – 该方法对于无果汁饮料也同样有效，实验证明
葡萄糖氧化酶在软饮料中起到保持正常口味、
防止饮料氧化褪色、除残氧后降低饮料中氧化 的铁质等作用。
– 如果将虾肉置于葡萄糖氧化酶—过氧化氢酶溶液中浸 泡，或将酶液加入到包装的盐水中，就能有效阻滞虾 肉颜色的改变和防止蛤败的产生。采用葡萄糖氧化酶 保鲜的虾肉食品，冷藏、冻藏都能保持二级鲜度，色 泽、气味和弹性保持良好。葡萄糖氧化酶在虾、蟹肉 等食品保鲜方面的应用有很好的发展前途。
（5）稳定食品乳状液的质量 油水乳化后的食品乳状液如蛋黄酱，由于
2、 防止食品氧化
• 食品在运输贮藏保存过程中，由于氧的作用，容易发 生一系列不利于产品质量的化学反应，引起色、香、
味的改变。
• 例如，氧的存在容易引起花生、奶粉、饼干、油炸食 品等富含油脂的食品发生氧化作用，引起油脂酸败， 产生不良风味而造成食品营养损失、变质。 • 氧化也会引起去皮果蔬、果酱以及肉类发生褐变。
的危害。
– 另外，当葡萄糖氧化酶应用于葡萄酒脱氧时， 添加适量的葡萄糖可在一定程度上加快氧气 消除的速度。 – 白葡萄酒中加入葡萄糖氧化酶能够防止葡萄 酒发生酶褐变和口感、味觉的变化，还可以 防止色素的沉淀，延长保存期。
（3）饮料脱氧保鲜
果汁在深加工过程中若发生氧化作用，其
中的一些不饱和成分如不饱合脂肪酸和烯二醇 类物质将会分解，使果汁品质低下。尤其是Vc 等维生素类的物质的氧化会使营养大量流失。 添加葡萄糖1g/L，葡萄糖氧化酶20mg/L即可有 效防止氧化的发生。
葡萄糖氧化酶—过氧化氢酶处理对蛋黄酱稳定性的影响
感官评定 保藏期（月） 对照 0 2 3 4 5 6 + + 0 酶处理 + + + + + + 对照 + + + 0 酶处理 + + + + + + 14.6 0.8 6.2 0.2 对照 0.2 酶处理 0.2 颜色 氧化值（mmol/kg样品）
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。 • 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。
合体系，可以有效地去除啤酒中的溶氧，在啤酒
加工过程中以及包装后的贮藏中起到保护作用。
• 葡萄糖氧化酶用于啤酒脱氧时的使用量为每升啤 酒中加 10～70个单位，添加时机以发酵后啤酒 与酵母刚刚分离时较为理想。
• 但是，尽管利用葡萄糖氧化酶可以有效地去除溶
氧，啤酒风味的稳定性并没有得到很好的改善，
因此近几年来葡萄糖氧化酶在啤酒脱氧方面应用
• 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
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。
三、葡萄糖氧化酶的分子组成及其作用机制
• 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
提高，酶反应速度不受影响。因此，目前食品
工业优先选择在低温下完成蛋品的脱糖操作。
• 采用葡萄糖氧化酶脱糖后的蛋制品基本上不会发生褐变。
另外，脱糖处理后蛋清可保持原有色泽，且蛋腥味消失，
起泡性和起泡稳定性均有明显提高，凝胶强度也有所增 加。优良的起泡性和高凝胶性是蛋清的重要功能性质， 在食品工业上有广泛应用，因此葡萄糖氧化酶脱糖法还 有助于提高产品的实用价值。因此相对于其他脱糖方法 而言，这也是葡萄糖氧化酶法脱糖的优点之一。
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
• 用葡萄糖氧化酶—过氧化氢酶体系将还原糖分子 上的醛基转变成羧基，这样就消除了美拉德反应 中的产物之一——还原糖。反应中需要不断地供 给氧气，因此使用葡萄糖氧化酶脱糖时应分次加 入适量的H2O2溶液，这样同葡萄糖氧化酶一起使 用的过氧化氢酶就能分解H2O2，以补充反应所需 要的氧。
• 另外，适当降低反应温度可以保持乳状液的稳 定性，且由于温度降低后氧在蛋品中的溶解度
氧化酶活力的影响不显著。
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
• 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
往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。
• 早期在蛋制品工艺中多是采用干或湿酵母发酵
的方法除去葡萄糖，该方法的缺点是周期长，
卫生条件差，产品质量也不理想。近几年来， 在干制蛋品加工中已普遍采用葡萄糖氧化酶进 行脱糖处理。
的研究进展不大。
– 氧的存在给白葡萄酒的生产造成极大的困难， 葡萄皮、葡萄梗和葡萄籽中含有较高的多酚 氧化酶和酚类物质，会使白葡萄酒发生褐变， 尤其是使用原料的成熟度较差或以霉变的葡 萄为原料酿制白葡萄酒，问题更为严重。 – 如在生产过程中添加浓度为20～40单位/L酒
的葡萄糖氧化酶，便可以有效地减轻氧造成
H HO HO H
OH H H OH
H
COOH OH OH
D-葡萄糖酸
• 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。
内酶活力仅损失20%。
• 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。 • 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。
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 H H H O OH OH
EFAD
H HO HO H H H O O
OH H
+
EFADH2 O2 EFAD
OH
δ -D-葡萄糖酸内酯
H2O
+
H2O2