葡萄糖氧化酶在食品工业中的应用进展

葡萄糖氧化酶（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），在无过氧化氢酶时，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；在有过氧化氢酶的条件下，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。

GOD作为一种天然食品添加剂，能够利用氧气将葡萄糖氧化成葡萄糖酸并生成过氧化氢，具有去除葡萄糖、脱氧以及生成葡萄糖酸等作用，对人体无毒、无副作用，因而被广泛地应用于食品工业。

1、防止食品褐变

食品在加工或贮藏过程中发生美拉德反应产生的类黑精褐色 色素能够导致食品的风味和色泽发生改变，GOD能将葡萄糖分子上的醛基转变为羧基，消除美拉德反应，从而抑制食品的非酶褐变，保持产品的色泽和溶解性。

将GOD添加到蛋白粉、果酱制品等糖含量较高的食品中，能除去葡萄糖，抑制产品加工过程中产生的褐变。同时由于葡萄糖含量降低，微生物生长受到抑制，产品的货架期也得以延长。将GOD与过氧化氢酶（CAT）联合使用能够抑制GOD与葡萄糖反应过程中产生的过量H2O2。研究发现，固定化GOD 能够将D⁃葡萄糖含量降低至其初始浓度的0~0.005%。例如，鸡蛋粉的制作过程一般需要在喷雾干燥之前去除多余葡萄糖。

马铃薯制品也是一类较为典型的容易受到美拉德反应危害的食品，在蒸煮马铃薯条时添加GOD能够有效分解葡萄糖，减少非酶促褐变的发生。不过，应用于蒸煮或者其他需要加热的食品时，需要提高GOD 的耐高温特性，尽量减少发生蛋白质变性影响酶活。在果蔬汁、脱水果蔬等产品的加工储藏过程中，GOD 的添加同样有助于防止食品褐变，从而使食品有较好的色泽和感官效果。

2、食品保鲜防腐

食品保鲜是GOD 在食品工业中最重要的应用之一，GOD 达到保鲜目的主要是基于其抑菌机理，包括以下 3 个方面：1）GOD 能够消耗氧气，抑制好氧菌的生长，另外还可以保护食物中的还原性物质不被氧化破坏；2）GOD 与葡萄糖反应过程中产生的H2O2 具有较强的氧化性，能够抑制食品中的微生物污染；3）反应过程中产生的葡萄糖酸能够降低食物中的pH值，从而抑制微生物滋生。研究证实，GOD 对常见的致病菌，如大肠杆菌、沙门氏菌、腐败菌假单胞菌和醋酸菌等均具有明显的抑制效果。

此外，GOD常用于水产品低温保鲜技术中。通过使用来源于Ba⁃cillus sp. CAMT22370 的新型 GOD（12.5 U/m L）在 4 ℃下处理鲜虾，能显著提高冷藏虾的品质和新鲜度。将来自青霉菌的GOD 基因在毕赤酵母中进行异源表达后筛选出的耐低温GOD对鱼类携带的食源性致病菌（单核细胞增生李斯特菌和副溶血性弧菌）具有良好的抗菌作用，适用于水产品低温保鲜。

在酸奶和各种发酵乳的生产中，添加GOD能消耗掉氧气，延缓产品氧化变质。乳酸菌采用厌氧发酵，GOD的加入不会影响功能性乳制品中的益生菌，同时能抑制好氧杂菌的生长，能提升乳制品的品质和风味。在水果贮存中，GOD能脱除氧气，水果的非酶褐变得到抑制，水果的品质及储存期也能得到改善。

3、在烘焙行业中的应用

GOD 作为面粉改良剂，是一种绿色替代品，可以避免增筋剂对人体的不良作用，将其添加到面包中，可以起到增强面筋品质和面包口感的效果。主要原理是GOD产生的H2O2 对面筋蛋白中的巯基具有氧化作用，形成白蛋白与球蛋白交联，导致非二硫键和二硫键的形成。

无麸质产品是使用非小麦面粉制作的，具有较低血糖指数，适用于对麸质过敏以及高血糖人群。GOD对无麸质面包的烘焙质量显示出不同的影响。大米粉经过GOD 处理后能够通过促进蛋白质交联增加面包比体积和质地特性。研究发现添加GOD 能显著增加小米粉面包的比体积和面包屑弹性，而面包屑硬度和内聚力降低。

GOD应用在面包焙烤中，能使面团更加稳定，耐机械搅拌性、入炉急涨特性等影响面包品质的关键因素都有所改善，使得面包体积增大，弹性增加，面包的外形和口感在总体上都得到了改善。将其应用于面条加工中，能提高面条的硬度和弹性，有效增加面条的咬劲，同时能减小面条的黏附性，改善面条的耐煮性，有利于面条综合品质的提高。

4、在酿酒行业中的应用

在酿酒工艺中加入GOD 酶制剂不仅能够去除多余的氧气和葡萄糖保持风味和颜色，还可以用来调节酒精含量。糖是酿酒酵母发酵产生酒精的主要底物，减少发酵过程中的葡萄糖用量可以降低酒精含量。与过氧化氢酶（CAT）结合使用，能够将葡萄糖快速转化为不可发酵的葡萄糖酸。研究证实，GOD/ CAT系统可以获得较低的酒精度。不过也有研究发现，GOD/CAT处理后的葡萄酒颜色和风味发生了变化，其原因可能与酶处理通氧气有关，GOD 反应过程需要依赖氧气，氧气不足或者通气时间过长都会对GOD 的氧化反应产生影响。

因此对于酿酒工业，开发耐酸、抗氧化能力强且催化效率较高的 GOD 酶制剂尤为关键。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。

5、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。过去采用的是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。

有学者采用GOD在过氧化氢酶的协同作用下生产葡萄糖酸，并采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%。而采用固定化GOD 制备葡萄糖酸钙，能实现 GOD 的反复利用，进一步降低了成本。

6、葡萄糖的定量分析

GOD氧化葡萄糖具有专一性，故在食品中葡萄糖含量的测定中有广泛的应用。相对于目前食品中测定还原糖的常规方法，GOD偶联反应测定葡萄糖含量操作简单，有利于快速分析，并且能用于微量糖的测定。目前利用固定化技术制成的GOD分析仪正逐步取代传统的测定方法，越来越广泛地用于发酵行业中葡萄糖含量的测定。

参考资料：

[1]郝小静,苑明雪,赵兵欣,等.葡萄糖氧化酶的研究与应用进展[J].食品研究与开发,2024,45(12):218-224.

[2]郭卢云,罗彤.葡萄糖氧化酶的催化机理及其在食品中的应用现状[J].现代食品,2018,(24):15-16+22.

[3]朱运平,伍少明,李秀婷,等.微生物葡萄糖氧化酶的生产及其在食品工业中应用的研究进展[J].中国食品添加剂,2013,(05):165-172.

作者简介：

小泥沙，食品科技工作者，现就职于国内某大型药物研发公司，从事营养食品及功能性食品的开发与研究。