第七章氧化還原酶(2)

1、主要內(nèi)容：主要內(nèi)容： 三、 脂肪氧合酶 四、葡萄糖氧化酶 五、超氧化物歧化酶 三、三、 脂肪氧合酶脂肪氧合酶（lipoxygenase, LOX） n脂肪氧合酶是近20年發(fā)現(xiàn)的與植物代謝植物代謝有密切 關(guān)系的一種酶，廣泛存在于植物體中。研究認(rèn) 為，它可能參與植物生長(zhǎng)、發(fā)育、成熟、衰老 的各個(gè)過(guò)程，特別是成熟衰老過(guò)程中自由基的 產(chǎn)生以及乙烯乙烯的生物合成，都發(fā)現(xiàn)有脂氧合酶 的參與。因此脂肪氧合酶被認(rèn)為是引起機(jī)體衰 老的一類重要的酶。 nLOX在動(dòng)植物界廣泛存在，在豆類中具有較高 的活力，尤其以大豆中的活力為最高。 1脂肪氧合酶的基本性質(zhì)脂肪氧合酶的基本性質(zhì) n1.1 亞油酸：氧 氧化還原酶；EC

2、 1.13.1.13。 是一類含非血紅素鐵的蛋白質(zhì)。 n1.2 催化的反應(yīng) n能專一催化具有順，順一戊二烯結(jié)構(gòu)的多不 飽和脂肪酸，通過(guò)分子內(nèi)加氧，形成具有共 軛雙鍵的氫過(guò)氧化衍生物。 1.3 脂肪氧合酶催化反應(yīng)的底物脂肪氧合酶催化反應(yīng)的底物 圖7-1脂肪氧合酶底物脂肪酸的部分結(jié)構(gòu) n脂肪氧合酶對(duì)于它作用的底物具有特異性的要 求，含有順，順順，順1，4戊二烯戊二烯的直鏈脂肪酸、 脂肪酸酯和醇都有可能作為脂肪氧合酶的底物。 n順，順1，4戊二烯單位的亞甲基亞甲基在8位 的脂肪酸異構(gòu)體（亞油酸亞油酸）是脂肪氧合酶的最 佳底物。 n在3位增加一個(gè)順雙鍵并不影響脂肪氧合 酶對(duì)底物的作用。例如亞麻酸。 n

3、在脂肪酸的10位和羧基之間增加雙鍵仍然 可以作為脂肪氧合酶的底物，例如花生四烯酸 (5，8，11，1420四烯酸)和8，11，1420 三烯酸都是脂肪氧合酶的底物。 亞油酸亞油酸 ：CH3（CH2）4CHCHCH2CHCH(CH2)7COOH 亞麻酸：亞麻酸：CH3(CH2CH=CH)3(CH2)7COOH 花生四烯酸：花生四烯酸：CH3(CH2)4(CH=CH-CH2)4(CH2)2COOH 脂肪氧合酶作用于亞油酸時(shí)，能產(chǎn)生亞油酸 的13L和9D氫過(guò)氧化物衍生物氫過(guò)氧化物衍生物。 2 脂肪氧合酶作用的初期產(chǎn)物的進(jìn)一步變化脂肪氧合酶作用的初期產(chǎn)物的進(jìn)一步變化 n氫過(guò)氧化合物本身無(wú)異味氫過(guò)氧化合

4、物本身無(wú)異味，通過(guò)均裂或裂變分解， 就形成了醛、酮等二級(jí)氧化產(chǎn)物，氫過(guò)氧化合物 進(jìn)一步氧化可以轉(zhuǎn)化為環(huán)氧酸。 n這些氧化產(chǎn)物導(dǎo)致果蔬加工制品產(chǎn)生不良的風(fēng)味， 比如說(shuō)大豆及其制品的豆腥味，以及油脂和含油 食品在貯藏和加工過(guò)程中的色、香、味發(fā)生劣變 等。 氫過(guò)氧化亞油酸變化的可能途徑， 它們包括： n氫過(guò)氧化亞油酸的還原，過(guò)氧化物酶體系參 與這類反應(yīng)； n酶催化氫過(guò)氧化亞油酸異構(gòu)化成多羥基衍生 物和酮： n氫過(guò)氧化亞油酸的環(huán)氧化，這類反應(yīng)發(fā)生在 面粉水懸濁液體系之中； n馬鈴薯中的酶催化氫過(guò)氧化亞油酸生成乙烯 醚； n在無(wú)氧條件下，脂肪氧合酶催化氫過(guò)氧化亞 油酸和亞油酸發(fā)生二聚化反應(yīng)，同時(shí)生成戊烷

5、 和氧代二烯酸等產(chǎn)物； n氫過(guò)氧化亞油酸分解生成揮發(fā)性的醛和酮醛和酮， 是否有一種特殊的“裂解酶”參與這類反應(yīng)還 沒(méi)有確定。 n氫過(guò)氧化亞油酸通過(guò)上述各種途徑可以產(chǎn)生數(shù) 以百計(jì)的不同產(chǎn)物，因此，同一種脂肪氧合酶 能同時(shí)以合乎需要和不合乎需要的方式影響食 品的質(zhì)量，其中一些產(chǎn)物不會(huì)影響食品的感官食品的感官 質(zhì)量質(zhì)量，它們的生成，從某種意義上講，通過(guò)競(jìng) 爭(zhēng)減少了另一些有損于食品感官質(zhì)量的產(chǎn)物的 生成。 n除了上述六種途徑外，氫過(guò)氧化亞油酸還能與 食品中非脂肪成分作用，從而進(jìn)一步影響食品 的質(zhì)量。 3 pH對(duì)脂肪氧合酶作用的影響對(duì)脂肪氧合酶作用的影響 n脂肪氧合酶的最適pH一般在7.08.0，曲線

6、呈鐘形，曲線的最高點(diǎn)相當(dāng)于pH7.08.0。 n然而，在pH低于7時(shí)，酶活力下降的部分原因 是脂肪氧合酶的底物亞油酸的溶解度亞油酸的溶解度下降的 結(jié)果，在酸性pH范圍內(nèi)亞油酸實(shí)際上是不溶 解的，圖7-2指出了表面活性劑吐溫20對(duì)大豆 脂肪氧合酶活力pH曲線的影響。 圖 7-2 pH對(duì)大豆脂肪氧合酶活力的影響 n當(dāng)不使用吐溫20時(shí)(曲線B)，脂肪氧合酶的最適pH 向堿性方向移動(dòng)到7.5，而且在整個(gè)pH范圍內(nèi)脂肪氧 合酶的活力較低，在酸性pH范圍內(nèi)酶活力的下降尤 為顯著；在pH為9時(shí)兩者的差別趨向于消失。 當(dāng)使用吐溫20時(shí)(曲線 A)，脂肪氧臺(tái)酶的最適 pH為7.0，酶活力在此 pH值的兩側(cè)近乎對(duì)

7、稱地 下降； 含吐溫20 4 脂肪氧合酶的作用對(duì)食品質(zhì)量的影響脂肪氧合酶的作用對(duì)食品質(zhì)量的影響 n食品的質(zhì)量取決于它的色、香、味。質(zhì)構(gòu)和 營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。脂肪氧合酶的作用對(duì)食品質(zhì)量的 影響比較復(fù)雜，它既有助于提高一些質(zhì)量指 標(biāo)，又能損害另一些質(zhì)量指標(biāo)。 4.1 脂肪氧合酶的作用對(duì)焙烤食品質(zhì)量的影響脂肪氧合酶的作用對(duì)焙烤食品質(zhì)量的影響 n脂肪氧合酶在焙烤工業(yè)中起著重要的作用。在 面包等面制品的生產(chǎn)過(guò)程中，添加適量的脂肪 酸氧合酶及大豆粉可使面粉中存在的少量不飽 和脂肪酸氧化分解，生成具有芳香風(fēng)味芳香風(fēng)味的羰基 化合物，從而能改進(jìn)面粉的顏色和焙烤質(zhì)量。 漂白面粉 n在面粉中加入1%含脂肪氧化酶活力的大

8、豆粉，可改善面粉的顏色和焙烤質(zhì)量。 n脂肪氧合酶可通過(guò)偶合反應(yīng)導(dǎo)致胡蘿卜 色素被漂白。 強(qiáng)化面筋蛋白 n大豆粉脂肪氧合酶在漂白面粉的同時(shí)還具有氧 化面筋蛋白質(zhì)的功能，從而對(duì)面團(tuán)和烘焙食品 產(chǎn)生有益的影響。 n在面粉中加入脂肪和大豆粉后，脂肪經(jīng)脂肪氧 合酶作用所生成的氫過(guò)氧化物起著氧化劑氧化劑的作 用。在后者作用下，面筋蛋白質(zhì)的巰基(SH) 被氧化成SS，這對(duì)于強(qiáng)化面團(tuán)中的蛋白 質(zhì)，即面筋蛋白質(zhì)的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)是必要的。 n脂肪氧合酶還具有另外一個(gè)重要功能就是通過(guò) 面筋蛋白質(zhì)的氧化，防止脂肪的結(jié)合增加面團(tuán) 中游離脂肪的數(shù)量，這就保證了外加起酥脂肪 能有效地改進(jìn)面包的體積和軟度有效地改進(jìn)面包的體積和

9、軟度。在游離脂肪 釋出時(shí)所伴隨的面筋蛋白質(zhì)的氧化，對(duì)于改進(jìn) 面團(tuán)的流變性質(zhì)是很重要的。在促使面筋蛋白 質(zhì)氧化的過(guò)程中，氧化脂肪中間物也起重要的 作用。 改進(jìn)面包的體積和軟度改進(jìn)面包的體積和軟度 4.2 脂肪氧合酶的作用對(duì)于食品顏色、風(fēng)味和脂肪氧合酶的作用對(duì)于食品顏色、風(fēng)味和 營(yíng)養(yǎng)的影響營(yíng)養(yǎng)的影響 n脂肪氧合酶作用于不飽和脂肪酸及脂時(shí)產(chǎn)生的初 期產(chǎn)物，在進(jìn)一步分解后生成的揮發(fā)性化合物對(duì) 不同的食品的風(fēng)味產(chǎn)生截然不同的影響。 （1）對(duì)食品風(fēng)味的影響 n在一些水果和蔬菜中，例如番茄、豌豆、青刀 豆、香蕉和黃瓜，這些揮發(fā)性化合物構(gòu)成了人 們期望的風(fēng)味成分， n然而在冷凍蔬菜和其他加工食品中，它們卻產(chǎn)

10、生了不良的風(fēng)味。 n在谷類保藏過(guò)程中產(chǎn)生的不良風(fēng)味也與脂肪氧 合酶作用的初期產(chǎn)物的進(jìn)一步分解有關(guān)。 n脂肪氧合酶還直接或間接地和肉類酸敗肉類酸敗及高蛋 白質(zhì)食品的不良風(fēng)味有關(guān)。 n它作用的產(chǎn)物對(duì)維生素A及維生素A原的破 壞； n它的作用減少了食品中必需不飽和脂肪酸的 含量； n酶作用的產(chǎn)物同蛋白質(zhì)的必需氨基酸作用， 從而降低了蛋白質(zhì)的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值及功能性質(zhì)。 （2）脂肪氧合酶對(duì)食品營(yíng)養(yǎng)的影響 5 脂肪氧合酶的抑制脂肪氧合酶的抑制 n脂肪氧合酶會(huì)產(chǎn)生兩種有害的副作用：一是造 成有營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的多不飽和脂肪酸損失有營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的多不飽和脂肪酸損失，二是產(chǎn) 生導(dǎo)致酸敗的氧化產(chǎn)物酸敗的氧化產(chǎn)物；在哺乳動(dòng)物代謝中它

11、 們參與類二十烷酸(如前列腺素)的形成。 n在加工保藏期間產(chǎn)生不良的風(fēng)味或?qū)е率称吩?其他方面的質(zhì)量的下降，因此，很多情況下， 采用各種方法使脂肪氧合酶失活是十分必要的： 主要包括控制溫度和pH以及使用抗氧化劑。 n控制食品加工時(shí)的溫度控制食品加工時(shí)的溫度是使脂肪氧合酶失活的 最有效手段。例如，在加工豆奶時(shí)，將未浸泡 的脫殼大豆在加熱到80100的熱水中研磨 10分鐘就可以消除不良風(fēng)味。（康奈爾法） n將食品材料調(diào)節(jié)到pH偏酸性再熱處理，也是使 脂肪氧合酶失活的有效方法。例如，將大豆在 pH3.88和水一起研磨，然后再燒煮，能使脂肪 氧合酶變性。 5.1控制食品加工時(shí)的溫度控制食品加工時(shí)的溫度

12、 n酚類抗氧化劑酚類抗氧化劑能抑制脂肪氧合酶，如兒茶素類黃 酮、異黃酮、花青素等。 n為了避免食品在貯藏中發(fā)生酸敗，習(xí)慣上是添加 維生素維生素E或丁羥基茴香醚羥基茴香醚一類的抗氧化劑來(lái)防止 脂肪氧化酶的作用。 n機(jī)理：Fe2+是不具備催化活性的，只有Fe3+有催 化活性。因而當(dāng)Fe3+ 被還原成Fe2+時(shí)，其活性會(huì) 受到抑制。有一些抑制劑可能是和催化過(guò)程中的 自由基發(fā)生反應(yīng)，從而使鏈?zhǔn)椒磻?yīng)終止。 5.2 添加抗氧化劑 四、四、 葡萄糖氧化酶（葡萄糖氧化酶（GOD） Glucose Oxidase，簡(jiǎn)稱GOD，-D-葡萄糖： 氧化 氧化還原酶；EC1.1.3.4）是一種需氧脫 氫酶，能專一地氧化

13、-D-葡萄糖成為葡萄糖酸 和過(guò)氧化氫。 n1928年由Muller首先從黑曲霉（Aspergillus niger）的無(wú)細(xì)胞提取液中發(fā)現(xiàn)葡萄糖氧化酶。 隨后Kusai等、Pazur和Swobod-da等分別從青青 霉素霉素（P.Variable）和黑曲霉黑曲霉中提純葡萄糖氧 化酶。其他霉菌，象米曲霉和點(diǎn)青霉也能產(chǎn)生 葡萄糖氧化酶，然而在高等植物和動(dòng)物體內(nèi)還 沒(méi)有發(fā)現(xiàn)葡萄糖氧化酶。 n葡萄糖氧化酶現(xiàn)已從多種材料中提取純化予以 結(jié)晶，并廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)藥、臨床化學(xué)和 分析化學(xué)等許多領(lǐng)域中。 1 葡萄糖氧化酶催化的反應(yīng)葡萄糖氧化酶催化的反應(yīng) n葡萄糖氧化酶的催化反應(yīng)，按條件不同有如下三 種形式：

14、n在沒(méi)有過(guò)氧化氫酶存在下，每克分子葡萄糖氧 化酶氧化時(shí)消耗1克分子氧。 C6H12O6 + O2 C6H12O7 + H2O2 n在有過(guò)氧化氫酶存在下，每克分子葡萄糖氧化 酶氧化時(shí)消耗1克原子氧。 C6H12O6 + 1/2O2 C6H12O7 n在有乙醇和過(guò)氧化氫酶存在下，過(guò)氧化氫同時(shí) 被用于乙醇的氧化作用，此時(shí)，每克分子葡萄 糖氧化酶氧化時(shí)消耗1克分子氧。 C6H12O6 + C2H5OH + O2 C6H12O7 + CH3CHO + H2O 1.1 葡萄糖氧化酶的催化特異性葡萄糖氧化酶的催化特異性 n葡萄糖氧化酶與其他大多數(shù)酶一樣，特異性非 常嚴(yán)格。它對(duì)-D-吡喃葡萄糖吡喃葡萄糖表現(xiàn)出

15、高度的專 一性。葡萄糖氧化酶底物分子C（1）上的羥基 在酶的催化作用中起到重要作用，且羥基處在 -位位時(shí)酶的活力比處在-位時(shí)高約160倍。底 物分子中的任何一點(diǎn)改變都會(huì)顯著降低其氧化 速率。 O H O H H H H H O HOH OH O H EF A D O O H H H H H OH OH O H O +EF A D H 2 O2 EF A D + H2O 2 H2O O H O H O H H H H H COOHOH OH O H H - D - 葡 萄 糖 酸 內(nèi) 酯 D - 葡 萄 糖 酸 表7-14 葡萄糖氧化酶的底物特異性 葡萄糖改性的位置化合物同-D-葡萄糖的差別相對(duì)

16、高度 -D-葡萄糖100 1-D-葡萄糖C（1）上OH的構(gòu)型0.64 11,5-脫水-D-葡萄糖醇C（1）上OH被H取代0 22-脫氧-D-葡萄糖C（2）上OH被H取代3.3 2D-甘露糖C（2）上OH的構(gòu)型0.98 22-O-甲基-D-葡萄糖C（2）上OH的H被甲基取代0 33-脫氧-D-葡萄糖C（3）上OH被H取代1 4D-半乳糖C（4）上OH的構(gòu)型0.5 44-脫氧-D-葡萄糖C（4）上OH被H取代2 55-脫氧-D-葡萄糖C（5）上OH被H取代0.05 5L-葡萄糖C（5）上CH2OH的構(gòu)型0 66-脫氧-D-葡萄糖C（6）上OH被H取代0 6木糖C（6）被H取代0.98 2 pH對(duì)葡

17、萄糖氧化酶作用的影響對(duì)葡萄糖氧化酶作用的影響 n葡萄糖氧化酶的最適pH值為5.6，在pH3.5 pH6.5之間保持良好的穩(wěn)定性。結(jié)晶酶在 pH3.57.6，40下穩(wěn)定。沒(méi)有保護(hù)劑存在的情 況下，pH大于8.0或小于2.0酶將迅速失活。 n酶的底物起著穩(wěn)定酶的作用，酶的底物起著穩(wěn)定酶的作用，例如，在pH8.1和 不存在葡萄糖的條件下，10分鐘內(nèi)酶活力損失 90%；而在相同pH和存在葡萄糖的條件下，40 分鐘內(nèi)酶活力僅損失20%。 n在實(shí)際工作中的特定環(huán)境下，低pH時(shí)也可以使 用葡萄糖氧化酶。例如，30時(shí)的霉菌葡萄糖 氧化酶制劑在pH2.6條件下的可樂(lè)飲料和pH3.2 的葡萄飲料中的酶制劑仍具有較

18、高的穩(wěn)定性 （見(jiàn)表7-15）。盡管在該環(huán)境下葡萄糖氧化酶 的反應(yīng)速度較慢，但它仍能起到催化作用。 表7-15 葡萄糖氧化酶的相對(duì)穩(wěn)定性 介質(zhì)介質(zhì) 時(shí)間（小時(shí)）時(shí)間（小時(shí)） 0244872100 可樂(lè)飲料可樂(lè)飲料10090877255 葡萄飲料葡萄飲料10093867966 3 溫度對(duì)葡萄糖氧化酶作用的影響溫度對(duì)葡萄糖氧化酶作用的影響 n葡萄糖氧化酶的作用溫度范圍較寬，最適作用溫 度為3050，在低溫下有很好的穩(wěn)定性。固 體葡萄糖氧化酶制劑在零度下至少可穩(wěn)定保存兩 年，-15下可穩(wěn)定保存8年，但溫度一旦高于 40酶活將逐漸喪失。酶的水溶液在60下保 持30分鐘，活力損失將達(dá)80%以上。 啤酒生產(chǎn)

19、中有后殺菌工藝，如何使用GOD? n葡萄糖氧化酶催化反應(yīng)需要氧的參與，反應(yīng)溫 度改變將導(dǎo)致反應(yīng)體系中氧的濃度發(fā)生改變氧的濃度發(fā)生改變， 從而影響酶活性。溫度升高時(shí)，反應(yīng)體系中氧 的溶解度下降，這就抵消了溫度升高對(duì)酶反應(yīng) 速度的影響。 葡萄糖氧化酶催化的反應(yīng)具有較低的Q10； 在一定溫度范圍內(nèi)（3060），溫度變 化對(duì)葡萄糖氧化酶活力的影響不顯著。必須 指出，酶的最適作用溫度和測(cè)定酶反應(yīng)速度 的時(shí)間有關(guān)。 4 葡萄糖氧化酶的抑制劑葡萄糖氧化酶的抑制劑 n葡萄糖氧化酶的抑制劑為Hg2+、Ag+、Cu2+ 、 對(duì)氯代汞基苯甲酸、苯基脲乙酯及NH4OH、肼、 苯肼、亞硫酸鈉、雙甲酮等。 n腺嘌呤二核苷

20、酸（FAD）對(duì)其結(jié)構(gòu)有穩(wěn)定作用。 甘露糖、果糖以及D-阿拉伯糖對(duì)葡萄糖氧化酶 有比較明顯的競(jìng)爭(zhēng)性抑制作用，因此不宜與其 共同使用。氰化物和一氧化碳對(duì)酶沒(méi)有抑制作 用。另外，一些可溶性的高分子聚合物，尤其 是醋酸乙烯酯、吡咯烷酮乙烯或乙烯醇的共聚 物，可明顯增強(qiáng)酶的穩(wěn)定性。 5 葡萄糖氧化酶的分子組成及其作用機(jī)制葡萄糖氧化酶的分子組成及其作用機(jī)制 n葡萄糖氧化酶以黃素腺嘌呤二核苷酸黃素腺嘌呤二核苷酸（FAD） 為輔基，每克分子酶含2克分子FAD，來(lái)源 不同，其分子量亦有所差別。 n目前葡萄糖氧化酶的工業(yè)酶制劑主要來(lái)源于 黑曲霉黑曲霉，因此黑曲霉葡萄糖氧化酶是這類酶 中研究得最為徹底的一種。黑曲霉

21、葡萄糖氧 化酶分子量為160000左右。 n實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)證明，葡萄糖氧化酶催化的反應(yīng)的速度同 時(shí)取決于O2 和葡萄糖的濃度，反應(yīng)遵循Ping Pong Bi Bi機(jī)制，可以用下面的圖表來(lái)表示： n圖中G和L分別代表-D-葡萄糖和-D-葡萄糖酸內(nèi)酯。 也可以用下式描述葡萄糖氧化酶催化的反應(yīng)： O H OH H H H H OHOH OH OH EFAD O OH H H H H OH OH OH O +EFADH2 O2 EFAD + H2O2 H2O OH OH OH H H H H COOHOH OH OH H -D-葡萄糖酸內(nèi)酯 D-葡萄糖酸 非酶水解非酶水解 脫氫脫氫 n反應(yīng)中，氧化態(tài)酶EF

22、AD作為脫氫酶從-D-葡萄糖分子 中取走兩個(gè)氫原子形成還原態(tài)酶EFADH2和-D-葡萄糖酸 內(nèi)酯，隨后-D-葡萄糖酸內(nèi)酯非酶水解非酶水解成D-葡萄糖酸， 同時(shí)還原態(tài)葡萄糖氧化酶被分子氧再氧化成氧化態(tài)葡 萄糖氧化酶。如果反應(yīng)體系中存在過(guò)氧化氫酶，那么 H2O2被催化分解成H2O和O2。 6 葡萄糖氧化酶在食品加工中的應(yīng)用葡萄糖氧化酶在食品加工中的應(yīng)用 n葡萄糖氧化酶的作用歸納起來(lái)不外乎四個(gè)方面： 一是去葡萄糖去葡萄糖，二是脫氧脫氧，三是殺菌殺菌，四是測(cè)測(cè) 定葡萄糖含量定葡萄糖含量。 6.1 蛋類食品的脫糖保鮮蛋類食品的脫糖保鮮 n葡萄糖氧化酶最重要的應(yīng)用之一就是防止美拉德反應(yīng)。 n由于蛋清中含有

23、蛋清中含有0.5%0.6%的葡萄糖的葡萄糖，因此在蛋類制 品加工和貯藏過(guò)程中，極易發(fā)生葡萄糖分子中的羰基 與蛋白質(zhì)分子的氨基結(jié)合生成黑蛋白的美拉德反應(yīng)美拉德反應(yīng)。 美拉德反應(yīng)不但導(dǎo)致食品中葡萄糖和游離氨基消失， 還會(huì)使食品褐變、營(yíng)養(yǎng)損失，風(fēng)味也會(huì)發(fā)生變化，甚 至產(chǎn)生有毒物質(zhì)。 n因此，在蛋制品加工過(guò)程中往往要先進(jìn)行蛋清的脫糖 處理，以防止食品因氧化而引起的品質(zhì)下降和變質(zhì)。 n早期在蛋制品工藝中多是采用干或濕酵母發(fā)酵的方法 除去葡萄糖，該方法的缺點(diǎn)是周期長(zhǎng)，衛(wèi)生條件差， 產(chǎn)品質(zhì)量也不理想。近幾年來(lái)，在干制蛋品加工中已 普遍采用葡萄糖氧化酶進(jìn)行脫糖處理。 n用葡萄糖氧化酶用葡萄糖氧化酶過(guò)氧化氫酶體

24、系將還原糖分子上的過(guò)氧化氫酶體系將還原糖分子上的 醛基轉(zhuǎn)變成羧基，這樣就消除了美拉德反應(yīng)中的產(chǎn)物醛基轉(zhuǎn)變成羧基，這樣就消除了美拉德反應(yīng)中的產(chǎn)物 之一之一-還原糖。反應(yīng)中需要不斷地供給氧氣，因此還原糖。反應(yīng)中需要不斷地供給氧氣，因此 使用葡萄糖氧化酶脫糖時(shí)應(yīng)分次加入適量的使用葡萄糖氧化酶脫糖時(shí)應(yīng)分次加入適量的H2O2溶液，溶液， 這樣同葡萄糖氧化酶一起使用的過(guò)氧化氫酶就能分解這樣同葡萄糖氧化酶一起使用的過(guò)氧化氫酶就能分解 H2O2，以補(bǔ)充反應(yīng)所需要的氧。，以補(bǔ)充反應(yīng)所需要的氧。 n另外，適當(dāng)降低反應(yīng)溫度可以保持乳狀液的穩(wěn) 定性，且由于溫度降低后氧在蛋品中的溶解度 提高，酶反應(yīng)速度不受影響。因此，

25、目前食品 工業(yè)優(yōu)先選擇在低溫下低溫下完成蛋品的脫糖操作。 n采用葡萄糖氧化酶脫糖后的蛋制品基本上不會(huì) 發(fā)生褐變。另外，脫糖處理后蛋清可保持原有 色澤，且蛋腥味消失，起泡性和起泡穩(wěn)定性均 有明顯提高，凝膠強(qiáng)度也有所增加。優(yōu)良的起 泡性和高凝膠性是蛋清的重要功能性質(zhì)，在食 品工業(yè)上有廣泛應(yīng)用，因此葡萄糖氧化酶脫糖 法還有助于提高產(chǎn)品的實(shí)用價(jià)值。因此相對(duì)于 其他脫糖方法而言，這也是葡萄糖氧化酶法脫 糖的優(yōu)點(diǎn)之一。 6.2 防止食品氧化防止食品氧化 n食品在運(yùn)輸貯藏保存過(guò)程中，由于氧的作用，容易發(fā) 生一系列不利于產(chǎn)品質(zhì)量的化學(xué)反應(yīng)，引起色、香、 味的改變。 n例如，氧的存在容易引起花生、奶粉、餅干、油

26、炸食 品等富含油脂的食品發(fā)生氧化作用，引起油脂酸敗油脂酸敗， 產(chǎn)生不良風(fēng)味而造成食品營(yíng)養(yǎng)損失、變質(zhì)食品營(yíng)養(yǎng)損失、變質(zhì)。氧化也會(huì) 引起去皮果蔬、果醬以及肉類發(fā)生褐變褐變。另外氧的存 在也為許多微生物生長(zhǎng)創(chuàng)造了條件，導(dǎo)致食品風(fēng)味品 質(zhì)下降。 n解決氧化問(wèn)題的根本辦法是脫氧。葡萄糖氧化酶是一 種理想的除氧保鮮劑，可有效防止食品因氧化而引起 的質(zhì)量下降和變質(zhì)。罐藏食品可以使用含葡萄糖氧化 酶的吸氧保鮮袋吸氧保鮮袋防止氧化，罐裝果汁、酒和水果罐頭 等可以直接加入葡萄糖氧化酶以保持品質(zhì)，另外葡萄 糖氧化酶也可以有效地防止罐裝容器的氧化作用。 n脫氧方法具體應(yīng)用如下： n（1）干鮮食品脫氧 瓶裝或罐裝的干鮮

27、食品貯藏時(shí)，因容器密封性差， 所以有必要除去氧?？梢栽谌萜髦蟹廊牒咸烟茄趸?酶及其作用底物葡萄糖的吸氧保鮮袋，這樣容器中的 氧氣透過(guò)薄膜進(jìn)入袋中就在葡萄糖氧化酶作用下與葡 萄糖反應(yīng)，從而達(dá)到脫氧的目的。 n（2）酒類脫氧 啤酒中含氧過(guò)高易引起啤酒的氧化，產(chǎn)生老化味， 嚴(yán)重影響啤酒質(zhì)量。利用葡萄糖氧化酶復(fù)合體系，可以 有效地去除啤酒中的溶氧，在啤酒加工過(guò)程中以及包裝 后的貯藏中起到保護(hù)作用。葡萄糖氧化酶用于啤酒脫氧 時(shí)的使用量為每升啤酒中加1070個(gè)單位，添加時(shí)機(jī)以 發(fā)酵后啤酒與酵母剛剛分離時(shí)較為理想。但是，盡管利 用葡萄糖氧化酶可以有效地去除溶氧，啤酒風(fēng)味的穩(wěn)定 性并沒(méi)有得到很好的改善，因此

28、近幾年來(lái)葡萄糖氧化酶 在啤酒脫氧方面應(yīng)用的研究進(jìn)展不大。 n氧的存在給白葡萄酒的生產(chǎn)造成極大的困難，葡萄皮、 葡萄梗和葡萄籽中含有較高的多酚氧化酶和酚類物質(zhì)， 會(huì)使白葡萄酒發(fā)生褐變，尤其是使用原料的成熟度較 差或以霉變的葡萄為原料釀制白葡萄酒，問(wèn)題更為嚴(yán) 重。如在生產(chǎn)過(guò)程中添加濃度為2040單位/L酒的葡 萄糖氧化酶，便可以有效地減輕氧造成的危害。 n另外，當(dāng)葡萄糖氧化酶應(yīng)用于葡萄酒脫氧時(shí)，添加適 量的葡萄糖可在一定程度上加快氧氣消除的速度。白 葡萄酒中加入葡萄糖氧化酶能夠防止葡萄酒發(fā)生酶褐 變和口感、味覺(jué)的變化，還可以防止色素的沉淀，延 長(zhǎng)保存期。 n（3）飲料脫氧保鮮 果汁在深加工過(guò)程中若

29、發(fā)生氧化作用，其中的一 些不飽和成分如不飽合脂肪酸和烯二醇類物質(zhì)將會(huì)分 解，使果汁品質(zhì)低下。尤其是Vc等維生素類的物質(zhì)的 氧化會(huì)使?fàn)I養(yǎng)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發(fā)生。 n含有果汁或天然油的所有柑橘類軟飲料風(fēng)味 物質(zhì)都容易逸失，光照后還會(huì)產(chǎn)生日光臭光照后還會(huì)產(chǎn)生日光臭， 降低飲料的品質(zhì)和貨架期。采用葡萄糖氧化 酶除氧劑可以保持柑橘飲料的新鮮色澤風(fēng)味。 該方法對(duì)于無(wú)果汁飲料也同樣有效，實(shí)驗(yàn)證 明葡萄糖氧化酶在軟飲料中起到保持正常口 味、防止飲料氧化褪色、除殘氧后降低飲料 中氧化的鐵質(zhì)等作用。 n（4）蝦肉食品保鮮 由于蝦類固有的生物和生物化學(xué)特性（含

30、水77%， 蛋白質(zhì)20.6%），使得其在加工儲(chǔ)藏、運(yùn)輸及銷售過(guò)程 中很容易腐敗變質(zhì)，嚴(yán)重影響它的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。 傳統(tǒng)的新鮮蝦類保鮮方法是采用低溫保存，但由于蝦類 自身存在的多酚氧化酶多酚氧化酶在蝦類冷凍、冰藏和解凍期間仍 然保持著活性，致使蝦類食品都難以避免地發(fā)生褐變， 因此對(duì)蝦類保鮮來(lái)說(shuō)防褐變是非常重要的。 n如果將蝦肉置于葡萄糖氧化酶過(guò)氧化氫酶溶液中 浸泡，或?qū)⒚敢杭尤氲桨b的鹽水中，就能有效阻 滯蝦肉顏色的改變和防止蛤敗的產(chǎn)生。采用葡萄糖 氧化酶保鮮的蝦肉食品，冷藏、凍藏都能保持二級(jí) 鮮度，色澤、氣味和彈性保持良好。葡萄糖氧化酶 在蝦、蟹肉等食品保鮮方面的應(yīng)用有很好的發(fā)展前 途。

31、n（5）穩(wěn)定食品乳狀液的質(zhì)量 油水乳化后的食品乳狀液如蛋黃醬，由于在加工 過(guò)程中引入了約占總體積1020%的空氣，盡管在控 制金屬離子污染上作了很大的努力，并且使用了螯合 劑，然而貨架壽命仍然因?yàn)槭苎醯淖饔枚@著縮短。 保藏期間的質(zhì)量下降主要表現(xiàn)為顏色減褪和蛤敗，并 失去乳化性。 n在包裝蛋黃醬的密閉容器中適量添加葡萄糖氧化 酶過(guò)氧化氫酶體系以防止其在貯藏期間的變質(zhì)， 在之后6個(gè)月的保藏期內(nèi)，通過(guò)感官評(píng)定和測(cè)定過(guò)氧 化值來(lái)比較經(jīng)處理的蛋黃醬和對(duì)照試樣的質(zhì)量穩(wěn)定 性（見(jiàn)表7-17），可以得出以下的結(jié)論：酶處理的 效果顯著，而且酶催化反應(yīng)中生成的葡萄糖酸對(duì)于 蛋黃醬的風(fēng)味沒(méi)有不良的影響。 表7-1

32、7 葡萄糖氧化酶過(guò)氧化氫酶處理對(duì)蛋黃醬穩(wěn)定性的影響 保藏期（月） 感光評(píng)定顏色氧化值（mmol/kg樣品） 對(duì)照酶處理對(duì)照酶處理對(duì)照酶處理 0+0.20.2 2+ 3-+6.20.2 4-+-+ 5-+-+ 60+0+14.60.8 n（6）防止馬口鐵罐壁氧化腐蝕 罐頭生產(chǎn)雖然采用抽真空封罐，但罐頭頂隙仍有 氧氣殘留，特別是酸性介質(zhì)，腐蝕罐壁，形成氧化圈， 影響罐內(nèi)食品的風(fēng)味，尤其對(duì)電素馬口鐵這樣鍍錫薄 的水果罐頭，情況更為嚴(yán)重。在罐頭中應(yīng)用葡萄糖氧 化酶，可以減輕和防止氧化圈和罐內(nèi)的溶錫。在罐裝 啤酒的情況下，也能減少馬口鐵罐壁的氧化腐蝕氧化腐蝕和鐵鐵 錫等重金屬離子錫等重金屬離子的溶出，保

33、持其原有風(fēng)味。 6.3 殺菌殺菌 n由于葡萄糖氧化酶能去除氧去除氧，所以能防止好氣菌的 生長(zhǎng)繁殖；同時(shí)由于產(chǎn)生過(guò)氧化氫過(guò)氧化氫，也可起到殺菌 的作用。因此葡萄糖氧化酶可用于在特殊情況下防 止微生物的繁殖。 6.4 葡萄糖氧化酶在食品分析中的作用葡萄糖氧化酶在食品分析中的作用 n因葡萄糖氧化酶能專一氧化葡萄糖，故可用于定量測(cè)定 各種食品中的葡萄糖含量。目前利用固定化技術(shù)制成的 葡萄糖氧化酶分析儀器已廣泛應(yīng)用于發(fā)酵行業(yè)發(fā)酵液中 殘?zhí)牵ㄖ饕瞧咸烟牵┑臏y(cè)定，方法簡(jiǎn)單、快速、準(zhǔn)確。 用葡萄糖氧化酶測(cè)定葡萄糖濃度的方法很多，如量壓法、 氧電極測(cè)定法、比色法、熒光光度法、電化學(xué)指示劑反 應(yīng)測(cè)定葡萄糖氧化酶

34、反應(yīng)過(guò)程的過(guò)氧化物法等。 n另外，葡萄糖氧化酶也可用于測(cè)定食品中的果糖含量。 需要指出的是，當(dāng)用酶法測(cè)定樣品的果糖含量時(shí)，如 果樣品中含有大量葡萄糖（葡萄糖含量/果糖含量 5），必須采用葡萄糖氧化酶先將樣品中的葡萄糖除去， 否則測(cè)定的準(zhǔn)確性就會(huì)降低。 n葡萄糖氧化酶在食品加工中應(yīng)用還包括： n改變轉(zhuǎn)化糖中葡萄糖和果糖的比例； n降低玉米糖漿中葡萄糖的含量； n加入到面粉中起催熟作用； n加入到牛乳中起凝結(jié)作用； n穩(wěn)定柑桔飲料及濃縮汁的質(zhì)量； n保護(hù)肉制品及干酪的顏色等。 n然而，應(yīng)該指出，盡管在這一節(jié)中提到了許多關(guān)于葡 萄糖氧化酶在食品加工中應(yīng)用的項(xiàng)目，但是其中多數(shù) 還處于實(shí)驗(yàn)室研究階段，葡

35、萄糖氧化酶在食品工業(yè)中 的大量應(yīng)用還有待于進(jìn)一步的研究和開(kāi)發(fā)。 五五 超氧化物歧化酶超氧化物歧化酶 超氧化物歧化酶（Superoxide dismutase，簡(jiǎn) 稱SOD, EC1.15.1.1）是一類含金屬的酶。 n超氧化物歧化酶每克分子酶的氨基酸殘基數(shù)在 300個(gè)左右，它在生物界分布極廣，廣泛存在 于需氧生物、耐氧生物及某些厭氧微生物中。 nSOD存在于幾乎所有靠有氧呼吸的生物體內(nèi)， 從細(xì)菌、真菌、高等植物、高等動(dòng)物直至人體 均有存在。含SOD較高的天然植物有大蒜，其 他如韭菜、大蔥、油菜、檸檬和番茄等也含有。 n目前已知的SOD主要分為三類，即Cu-Zn- SOD，Mn-SOD和Fe-S

36、OD。 nCu-Zn-SOD主要存在于包括人類在內(nèi)的所 有高等真核生物中，在真核細(xì)胞的細(xì)胞漿中 分子量約為32000左右，呈蘭綠色。 nMn-SOD在高等生物的線粒體及細(xì)菌中均有 發(fā)現(xiàn)，來(lái)自原核細(xì)胞的分子量約為48000， 來(lái)自真核細(xì)胞線粒體的分子量約為30000， 呈粉紅色。 nFe-SOD只存在于原核細(xì)胞，分子量約在 38000左右，呈黃色。三類SOD可能具有不 同的進(jìn)化祖先。 1催化機(jī)制催化機(jī)制 n超氧化物歧化酶的作用機(jī)制：催化超氧陰離子 的歧化反應(yīng)。 O2+ O2+2HO2+H2 O2 n根據(jù)衰老的自由基學(xué)說(shuō)，老化是自由基產(chǎn)生和 清除發(fā)生障礙的結(jié)果。在生物體內(nèi)由于作用外 界和內(nèi)在的因素

37、，瞬間能產(chǎn)生大量的自由基。 在正常情況下，產(chǎn)生和清除處于平衡狀態(tài)。但 隨著機(jī)體的衰老，清除內(nèi)能逐漸減弱，這種平 衡被打亂，多余的自由基就能通過(guò)多種渠道損 害機(jī)體。 SOD 交聯(lián)聚合交聯(lián)聚合 脂質(zhì)過(guò)氧化物蛋白質(zhì) 導(dǎo)致膠原堅(jiān)硬膠原堅(jiān)硬、長(zhǎng)度 縮短、失去膨脹力 不溶性不溶性蛋白質(zhì) 皺紋和老年斑是如何產(chǎn)生的？ 氧自由基多價(jià)不飽和脂肪酸 丙二醛 與磷脂酰乙 醇胺交聯(lián) 氧化酶 黃色色素 棕褐色色素棕褐色色素 與蛋白質(zhì)、胺 類或脂類結(jié)合 n超氧化物歧化酶是專一清除氧自由基的清除劑。 SOD能清除O2，同時(shí)生成H2O2，H2O2可被過(guò) 氧化氫酶清除生成H2O 和O2。所以，SOD可 清除機(jī)體代謝過(guò)程中所產(chǎn)生的

38、過(guò)量O2，延緩 由于自由基侵害而出現(xiàn)的衰老現(xiàn)象。 2理化性質(zhì)理化性質(zhì) n當(dāng)SOD受到外界各種因素，如溫度、pH、氰 化物、變性劑和電離輻射等的影響，其分子結(jié) 構(gòu)和酶活性都會(huì)發(fā)生變化。 2.1熱穩(wěn)定性：熱穩(wěn)定性： n超氧化物歧化酶是一種金屬蛋白，它對(duì)熱表現(xiàn) 出異常的穩(wěn)定性。實(shí)驗(yàn)證明，超氧化物歧化酶 在55/1530分鐘，60/1025分鐘或 65/1015分鐘的條件下，酶活性的變化不大。 加熱至75時(shí)，其酶活性幾乎不會(huì)喪失。在離 子強(qiáng)度非常低時(shí)，即使加熱至95其酶活性喪 失亦很小。 n牛紅細(xì)胞中Cu-Zn-SOD的Tm為83，這是至 今為止發(fā)現(xiàn)熱穩(wěn)定性最高的球蛋白之一。室溫 下保藏9個(gè)月，酶活存

39、留率為60%；保藏一年 為51.2%。SOD的熱穩(wěn)定性有種族差異，如大 鼠肝中的Mn-SOD不耐熱，但從人肝和雞肝得 到的Mn-SOD卻很耐熱，即使在6570加熱 數(shù)分鐘，它的活性也喪失很少。 2.2 pH的影響：的影響： npH的改變會(huì)引起酶蛋白與金屬輔因子結(jié)合狀態(tài) 的改變。實(shí)驗(yàn)表明，天然的Cu-Zn-SOD在 pH3.6時(shí)，95%的Zn會(huì)脫落，在pH12.2時(shí)酶的構(gòu)象會(huì) 發(fā)生變化，但總的來(lái)說(shuō)，SOD對(duì)pH并不敏感， 通常在pH5.39.5范圍內(nèi)對(duì)酶活性影響不大。 2.3對(duì)氰化物的敏感性：對(duì)氰化物的敏感性： n實(shí)驗(yàn)表明，不同種類的SOD對(duì)氰化物的敏感性 是不同的。所有的Cu-Zn-SOD都對(duì)

40、氰化物敏感， 相反Mn-SOD卻抗氰化物。SOD的這個(gè)特性已 用于臨床診斷。在大多數(shù)情況下，正常細(xì)胞和 腫瘤細(xì)胞之間在Mn-SOD活性變化上有差異， 腫瘤細(xì)胞內(nèi)的SOD要比正常的低得多。因此能 否把Mn-SOD的含量變化做為一個(gè)指標(biāo)用于腫 瘤診斷這是一項(xiàng)有意義的工作。 2.4金屬輔因子金屬輔因子 nCu-Zn-SOD中Cu與Zn的作用是不同的，Zn僅 與酶分子的結(jié)構(gòu)有關(guān)，而與催化活性無(wú)關(guān)，而 Cu卻與催化活性有關(guān)。透析去Cu，則酶活性 全部喪失，一旦重新加入，活性恢復(fù)。Mn和 Fe與Cu一樣分別對(duì)Mn-SOD和Fe-SOD的催化 活性具有作用。 2.5變性劑和還原劑變性劑和還原劑 n在SOD的

41、變性劑中，研究最多的是尿素、SDS 和EDTA。實(shí)驗(yàn)表明，牛血SOD在含有SDS、 EDTA的6M尿素溶液中加熱，活性喪失很快。 但在8M尿素溶液中SOD相當(dāng)穩(wěn)定。 n還原劑如巰基乙醇主要作用于-SH或二硫鍵， 當(dāng)加入巰基乙醇后SOD就會(huì)解聚。這已在人、 牛和麥胚中的Cu-Zn-SOD中得到證實(shí)。SOD 的解聚會(huì)導(dǎo)致酶活性的降低。 2.6電離輻射電離輻射 n電離輻射會(huì)產(chǎn)生超氧陰離子，SOD能清除超氧 陰離子，所以SOD具有抗輻射作用。實(shí)驗(yàn)表明， SOD通過(guò)輻照后，除酶本身活性降低外，它的 許多理化性質(zhì)如電子圖譜、紫外吸收、電子核 磁共振以及銅、鋅的含量等都會(huì)發(fā)生變化。 nMn-SOD和Fe-SOD經(jīng)電離輻射后，金屬輔助 因子Mn和Fe會(huì)脫落，從而導(dǎo)致酶活性的喪失。 3生理功能生理功能 3.1 SOD是特殊的氧自由基清除劑是特殊的氧自由基清除劑 n隨著年齡的增長(zhǎng)，人體免疫力的下降，特別是 人在工作、生活中，精神緊張、憂郁、空氣污 染、失眠等原因引發(fā)的代謝紊亂等，會(huì)導(dǎo)致體 內(nèi)氧自由基的增加和泛濫。當(dāng)人體防氧化系統(tǒng) 不足以與它相抗衡時(shí)，便誘發(fā)各種疾病，并加 速了人體衰老。醫(yī)學(xué)研究證明，氧自由基使引 發(fā)的疾病有100多種，如心臟病、肺氣腫、氧 中毒、動(dòng)脈硬化、中風(fēng)、糖尿病、皮膚病、白 內(nèi)障、癌癥等