葡萄糖氧化酶的催化机理及其在食品中的应用现状

◎ 郭卢云，罗 彤

（1.湖北轻工职业技术学院，湖北 武汉 430070；2.湖北省食品质量安全监督检验研究院，湖北 武汉 430070）

1 葡萄糖氧化酶的催化机理

葡萄糖氧化酶（Glucose oxidase，E.C.1.1.3.4，简称GOD）是一种需氧脱氢酶，其主要成分为β-D-葡萄糖氧化还原酶，辅基为黄素腺嘌呤二核苷酸（FAD）。无过氧化氢酶时，GOD 能专一性氧化β-D-葡萄糖生成δ-D-葡萄糖酸内酯，同时消耗一分子氧生成H2O2，氧化态GOD-FAD 作为脱氢酶从葡萄糖分子中带走两个H 形成还原态GOD-FADH2，随后还原态GOD 被氧分子再氧化成氧化态GOD，葡萄糖酸内酯在水环境下转化生成D-葡萄糖酸（如图1）。有过氧化氢酶下，H2O2被催化分解成H2O 和O2，此时一分子GOD 氧化时消耗一原子氧[1]。

图1 GOD 的催化机理图

2 葡萄糖氧化酶在食品行业中的应用

2.1 葡萄糖氧化酶在烘焙食品中的应用

无毒副作用的GOD 已作为面粉改良剂溴酸钾的替代品，能显著改善面粉粉质特性、面团的弹性及耐机械搅拌性，提高了焙烤食品的烘焙质量。其原理是GOD 氧化面粉中葡萄糖时产生了H2O2，氧化了面筋蛋白中的巯基，形成了二硫键，增强了面团的网络结构。许红[2]通过一系列的烘焙实验，确定了GOD 的最佳添加量为20 ～40 mg·kg-1，改良效果表现为粉质的稳定时间增加，软化度减少等。任冠桥[3]证明了用GOD代替溴酸钾用于改良面粉的可行性，并经过单因素和正交试验得到了代替溴酸钾的GOD 最优配方。

2.2 葡萄糖氧化酶在食品保鲜中的应用

食品在储存运输过程中，由于氧的作用，容易发生一系列化学反应，引起色、香、味的改变，且大部分细菌因氧的存在而繁殖生长，加快食品腐败变质。GOD 可快速高效地去除食品中的氧，保护食品中还原性物质不被氧化破坏，延长食品的货架期，是一种理想的除氧保鲜剂。啤酒中含氧过高易引起啤酒的氧化，产生沉淀和老化味。利用无毒无害的GOD 可以消耗啤酒中的溶解氧，明显降低啤酒的老化，延长保质期。Jessica 等人[4]将GOD 与过氧化氢酶一起加入到葡萄酒中，可以降低2%的酒精含量，同时产生特殊酒香。周晶晶等人[5]在百香果浑浊果汁中加入GOD 后发现，其能减缓果汁在储藏过程中的氧化褐变，减缓花色苷的降解速率。

2.3 葡萄糖氧化酶在葡萄糖酸盐生产中的应用

葡萄糖酸钙和酸锌口服液是补锌的首选保健品。过去采用的事金属催化法和发酵法生产。近年来，酶法工艺已在葡萄糖酸盐行业内得到推广。酶法工艺就是利用GOD 直接将葡萄糖液或淀粉糖浆转化成葡萄糖酸，再经碱的中和作用，将其转化成葡萄糖酸盐系列产品。其最显著的特点是不需要种子，免去了微生物和培养基等原、辅材料对反应体系的干扰，提高了反应产物的纯度和收率，方便提取和精制，明显缩短生产周期。李秋红[6]等人采用GOD 在过氧化氢酶的协同作用下生产葡萄糖酸，并用流加的氧化锌悬液进行中和，生成葡萄糖酸锌，该工艺生产的葡萄糖酸锌溶液经一次结晶纯度可达99.6%。杜婵娟[7]等人用固定化GOD 制备葡萄糖酸钙，实现了GOD 的反复利用，进一步降低了成本。

3 展望

目前国内市场上销售的GOD 主要来源于诺维信和杰能科两家公司，而国内酶制剂企业生产的GOD 普遍存在产酶活力低、后处理工艺繁琐、不耐热和生产成 本高等缺点。随着基因工程和发酵工艺的不断提升，相信不久以后国产GOD 的产量和品质会有很大提高。固定化酶技术的发展，将进一步降低GOD 的应用成本，促进其在食品行业的快速推广和应用。