葡糖糖氧化酶的性质及其应用

葡糖糖氧化酶的性质及其应用

食科111 谢宇航 2011013468

摘要：葡萄糖氧化酶是用黑曲霉等发酵制得的一种需氧脱氢酶，对人体无毒、副作用，具有去除葡萄糖、脱氧、杀菌等功能，已广泛应用于食品、饲料、医药等行业中。该文 从 葡 萄 糖 氧 化 酶 的 作 用 机 理 、酶 学 性 质 和应用等方面对其进行了简单介绍。

关键字： 性质，应用，食品加工

葡萄糖氧化酶能够在有氧气的条件下专一性催化β －Ｄ－ 葡萄糖生成葡萄糖酸和过氧化氢，它广泛地分布于动物、植物和微生物体内，但由于微生物具有生长繁殖速度快，来源广等特点使之成为葡萄糖氧化酶的主要来源，微生物中的主要生产菌株为黑曲霉和青霉。葡萄糖氧化酶广泛应用于食品、饲料、医药等行业中，起到了去除葡萄糖、脱氧、杀菌等作用。 葡萄糖氧化酶作用机理早在 1940 年人们就发现了葡萄糖氧化酶，但由于当葡萄糖氧化酶通常与过氧化氢酶组成一个氧化时对其商业价值认识不足没有引起人们的足够注视。直到1928 年，Muller 首先从黑曲霉的无细胞提取液中发现葡萄糖氧化酶，并研究了其催化机理才正式 β－Ｄ－ 葡萄糖生成 Ｄ－ 葡萄糖酸内酯，同时消耗氧生 成过氧化氢。过氧化氢酶能够将过氧化氢分解生成将其命名为葡萄糖氧化酶，将其归入脱氢酶类。

葡萄糖氧化酶通常与过氧化氢酶组成一个氧化还原酶系统。葡萄糖氧化酶在分子氧存在下能氧化β－Ｄ－葡萄糖生成Ｄ－葡萄糖酸内酯，同时消耗氧生成过氧化氢。过氧化氢酶能够将过氧化氢分解生成水和１／２氧，而后水又与葡萄糖酸内酯结合产生葡萄糖酸。在

此过程中，葡萄糖氧化酶的特点是能够消耗氧气催化葡萄糖氧化；每克分子葡萄糖氧化酶在有过氧化氢酶存在下消耗１ｇ原子氧；在没有过氧化氢酶存在下消耗１ｇ分子氧，在有乙醇和过氧化氢酶存在下，也消耗１ｇ分子氧。葡萄糖氧化酶对β－Ｄ－吡喃葡萄糖表现出强烈的特异性，葡萄糖分子Ｃ上的羟基对酶的催化活性至关重要。

葡萄糖氧化酶的性质：性状：GOD的粗制酶粉呈灰黄色, 精制酶粉呈淡黄色; 粗制酶液呈淡褐色, 精制酶液呈淡黄色。 热稳定性：热稳定性葡萄糖氧化酶的作用温度比较宽, 最适作用温度为30 -50 ℃ , 固体GOD 制剂在零度下保存至少稳定两年, -15℃ 可稳定8 年, 但温度高于40 ℃ 时, 酶活力逐渐丧失。一些可溶性的高分子聚合物, 尤其是醋酸乙烯酯、吡咯烷酮乙稀或乙烯醇的共聚物, 可明显增强酶的稳定性。 PH值:GOD的最适p H 值为5.6 , 在pH 3.5 ~ 6.5 之间具有很好的稳定性, 如果没有保护剂存在, p H 大于8.0或小于2.0。酶将迅速失活。结晶酶在p H 3.5-7.6,40℃下是稳定的。专一性：葡萄糖氧化酶与其他大多数酶一样，特异性非常严格，其对β-构型的－Ｄ-葡萄糖是高度专一的，底物分子的任何一点改变都会显著的降低其氧化速率。除了对2-脱氧-D葡萄糖有一点作用外，对其他各种糖几乎都不作用。

葡萄糖氧化酶在食品工业中的应用：在食品工业中，由于有氧的存在，引起一系列不利于产品质量的化学反应，并为许多微生物生长创造了条件，结果影响了产品的鱼、香、味，采取GOD可防止食品因氧化而引起的质量下降和变质。葡萄糖氧化酶最重要的应用之一是防止Maillard,Maillard反应时发生醛基和氨基之间的反应，在食品中醛基通常存在于糖中，如葡萄糖等，而氨基则存在于蛋白质中，蛋制品干燥过程就是由于存在Maillard反应，导致产品质量下降，采用葡萄糖氧化酶使葡萄糖氧化成葡萄糖酸而除去其中的醛基，可有效地抑制Maillard反应。可利用GOD 定量测定食品中葡萄糖的含量, 酶法测糖与传统的斐林法相比具有简单快速、准确度高的优点, 可排除测定液中其它组分的干扰。另外, 用酶法测定样品中的果糖含量时, 如样品中含大量葡萄糖, 必须用GOD先将样品中的葡萄

糖除去。由于GOD除去氧，可以防止好氧性菌的繁殖，生成的过氧化氢具有杀菌效果，可用于在特殊情况下防止微生物的繁殖。除以上外，GOD可与糖化酶一起配制防蛀牙膏，在刷牙时能增加口腔内唾液的抗菌能力，有助于防止龋齿发生，现在许多国家已有加酶防蛀牙膏出售，GOD还可以应用于各种水果及蔬菜灌装食品，以防止各种酶促褐变，可用于包装糕点的防霉，改变转化糖中葡萄糖与蔗糖的比例;加入到牛乳中起可凝结作用，其固定化酶可用来由果葡混合糖浆浓缩果糖，以及经济地生产葡萄糖酸。

总之, GOD的应用不胜枚举, 可以预见, 这种新型的酶制剂无论作为食品添加剂或食品工业加工助剂均有广阔的前景。

参考文献：1、郭杰炎、蔡武城· 微生物酶·科学出版社，北京：1986,166-168.

2、张树政等·酶制剂工业·科学出版社，北京：1989,671-692.

3、江西食品发酵工业科学研究所·酶制剂的生产和在食品工业中的应用·轻工业出版社,北京:1977，297-354.

4、薛凡、张春·杭州食品科技·1993 : 2:18-21 ,

5、青岛市轻工业研究所· 山东轻工业科技, 1975 , 314 一1 7 ,

6、 张平之·山西食品发酵·1990 , 1:64 一68

7、 王普、李友荣·工业微生物·1990,2:20-24

8、赵晓芳，张宏福．葡萄糖氧化酶的功能及在畜牧业中的应用［Ｊ］．广东

9、李友荣，张艳玲，纪西冰．葡萄糖氧化酶的生物合成产生菌的筛选及产酶条件的研究［Ｊ］．工业微生物，

10、王 璋．食品酶学［Ｍ］．北京：中国轻工业出版社，１９９０．

11、周亚凤，张先恩，刘 虹，等．黑曲霉葡萄糖氧化酶基因的克隆及其在酵母中的高效表达［Ｊ］．生物工程学报，２００１，１７（４）：４００－４０５

12、洋，赵 林，闫 博，等．基于有机－无机杂化材料和铂电极的葡萄糖氧化酶电极的研究［Ｊ］．传感技术学报，２００７，２０（２）：２５８－２６１