摘要：葡萄糖氧化酶是需氧脫氫酶，易溶于水，不溶于有機溶劑。工業(yè)生產(chǎn)多從黑曲霉中提取，該酶主要與過氧化氫酶共同作用催化葡萄糖產(chǎn)生葡萄糖酸，同時消耗氧。葡萄糖氧化酶廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)藥、飼料等行業(yè)中，起到了去除葡萄糖、脫氧、殺菌等作用。
葡萄糖氧化酶 GOX（ Glucose Oxidase）是需氧脫氫酶。早在 1904 年，人們就發(fā)現(xiàn)了葡萄糖氧化酶，由于當(dāng)時對其商業(yè)價值認(rèn)識不足，所以沒有引起人們的重視。直到 1928 年，Muller 首先從黑曲霉的無細(xì)胞提取液中發(fā)現(xiàn)葡萄糖氧化酶，并進一步通過試驗確定了酶的作用機理，并命名為葡萄糖氧化酶，之后把他歸入脫氫酶類。此后 Nakamatsu 等先后對此作了大量的研究并投入生產(chǎn)。Fiedurek 等對提高產(chǎn)酶單位等方面做了大量的研究工作。1961年國際生化協(xié)會酶委員會將該酶進行系統(tǒng)命名為β- D- 葡萄糖：氧化還原酶（ EC1.1.3.4）。我國 20世紀(jì) 70 年代開始成立葡萄糖氧化酶研究協(xié)作組，李友榮等對該酶進行過系統(tǒng)研究，目前該酶在工業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用。
1 GOX的制備
葡萄糖氧化酶是酶技術(shù)研究與應(yīng)用領(lǐng)域中一種非常重要的酶，由于 GOX 與生命的重要物質(zhì)葡萄糖和氧的密切關(guān)系，導(dǎo)致了他在科研、醫(yī)藥和工業(yè)生產(chǎn)上的廣泛應(yīng)用。GOX廣泛分布于動物、植物及微生物體內(nèi)。從動植物體內(nèi)提取該酶有一定的局限性，從酶的含量來說也不豐富。而霉菌在一定的培養(yǎng)條件下，產(chǎn)生 GOX 的能力較強，便于大規(guī)模生產(chǎn)。制得 GOX 的主要微生物是霉菌中的黑曲霉（ Aspergillus niger）和青霉菌（ Penicilliun notation）。
以黑曲霉為例，提取 GOX的純化工藝為：培養(yǎng)黑曲霉（ Aspergillus niger）細(xì)胞→過濾留
濾液→酸化至 pH4.0 ~ 4.5 →離子交換柱分離→用緩沖液洗脫→離心→收集飽和的沉淀物→結(jié)晶→冷凍干燥→得到純品
制得的純品酶制劑需要測定其酶活性，測定GOX 酶活性的方法主要有：分光光度法、熒光法、電化學(xué)法等。測定過程中的影響因素主要有：溫度、pH 值、供氧量等。
2 GOX的酶學(xué)性質(zhì)
高純度的葡萄糖氧化酶為淡黃色晶體，易溶于水，不溶于乙醚、氯仿、甘油等。一般制品中含有過氧化氫酶(Hydrogen peroxidase，簡寫 HPD)，分子量為 15 萬單位左右。葡萄糖氧化酶的光吸收波長為377nm和455nm。在紫外光下無熒光，但是在熱、酸或堿處理后具有的綠色。葡萄糖氧化酶穩(wěn)定的PH值范圍為3.5-6.5，適PH值為5，如果在沒有葡萄糖等保護劑的存在下，PH值大于8或小于3，葡萄糖氧化酶會迅速失活。葡萄糖氧化酶的作用溫度一般為 30 ℃- 60℃。固體酶制劑在 0 ℃下保存至少穩(wěn)定兩年，在 – 15℃下可以穩(wěn)定 8 年。
3 GOX的反應(yīng)機理
葡萄糖氧化酶通常與過氧化氫酶組成一個氧化還原酶系統(tǒng)。葡萄糖氧化酶在分子氧存在下能氧化葡萄糖生成 D- 葡萄糖酸內(nèi)酯，同時消耗氧生成過氧化氫。過氧化氫酶能夠?qū)⑦^氧化氫分解生成水和 1/2氧，而后水又與葡萄糖酸內(nèi)酯結(jié)合產(chǎn)生葡萄糖酸。
在此過程中，葡萄糖氧化酶的特點是能夠消耗氧氣催化葡萄糖氧化；每克分子葡萄糖氧化酶在有過氧化氫酶存在下消耗 1 克原子氧；在沒有過氧化氫酶存在下消耗 1 克分子氧，在有乙醇和過氧化氫酶存在下，也消耗 1 克分子氧。
4 GOX的應(yīng)用
葡萄糖氧化酶由于具有催化專一性、高活性和催化高效性等優(yōu)點，在食品工業(yè)、醫(yī)藥、飼料添加等方面應(yīng)用非常廣泛。其主要的用途是生產(chǎn)葡萄糖酸及作為抗氧化劑而廣泛用于食品保鮮過程中。
4.1 葡萄糖氧化酶在食品工業(yè)中的應(yīng)用
4.1.1 在釀酒類生產(chǎn)中的應(yīng)用
葡萄糖氧化酶能抗啤酒氧化，保持啤酒風(fēng)味，延長保存期。主要作用是除去啤酒中的溶解氧和瓶頸氧，阻止啤酒的氧化變質(zhì)過程，可以使氧與啤酒中的葡萄糖生成葡萄糖酸內(nèi)酯而消耗溶解氧。葡萄糖酸內(nèi)酯性質(zhì)較穩(wěn)定，沒有酸味、無毒副作用，對啤酒的質(zhì)量沒有什么影響，而且不具有氧化能力。
葡萄糖氧化酶又具有酶的專一性，不會對啤酒其他物質(zhì)產(chǎn)生作用。所以，使用葡萄糖氧化酶有很好的安全性。因此，葡萄糖氧化酶在防止啤酒老化，保持啤酒原有風(fēng)味，延長保質(zhì)期方面有顯著的效果。
葡萄糖氧化酶在葡萄酒中的應(yīng)用，早用于提高紅葡萄酒和葡萄汁的穩(wěn)定性，通過排除產(chǎn)品中的氧，阻止微生物生長來保持質(zhì)量，提高酒的穩(wěn)定性；而后用于白葡萄酒生產(chǎn)中，由于葡萄皮、葡萄梗、葡萄籽中含有較多的酚類和多酚氧化酶，在氧的作用下，會使白葡萄酒發(fā)生嚴(yán)重的褐變，尤其是使用成熟度較差和霉變的葡萄作原料時，白葡萄酒的褐變更為嚴(yán)重。加入葡萄糖氧化酶2過氧化氫酶體系，可有效的防止白葡萄酒褐變。

4.1.2在面粉及其制品中的應(yīng)用
葡萄糖氧化酶是面粉改良劑與面包品質(zhì)改良劑。在面粉及各種制品生產(chǎn)中，能有效地改善面團的操作性能，提升產(chǎn)品質(zhì)量。用于烘焙面包、面條制作及各種高面筋面粉的生產(chǎn)有理想效果，可替代各種化學(xué)添加劑（溴酸鉀等），降低成本。在面包生產(chǎn)中，面粉中添加葡萄糖氧化酶，對面粉品質(zhì)改良達(dá)到效果，面包的比容和質(zhì)量有很大改善，面團不黏，有彈性，醒發(fā)后面團表面白而且光滑、細(xì)膩，烘烤后體積膨大，皮質(zhì)細(xì)致，無斑點，不起泡，氣孔細(xì)密勻，紋理結(jié)構(gòu)好，咀嚼時有嚼勁，不黏牙。葡萄糖氧化酶比溴化鉀對面包抗老化性能效果更好。

4.1.3在包裝食品中的應(yīng)用
在瓶裝及罐裝食品中的氧，由于多酚氧化酶和過氧化氫酶作用會引起質(zhì)量惡化，添加少量葡萄糖氧化酶，可阻止產(chǎn)品質(zhì)量降低。在粉狀包裝食品（瓶裝或罐裝）貯存時，因密封性差，在薄膜及包裝紙表面附葡萄糖氧化酶，有去氧、提高保存性效果。
4.1.4在果汁和蔬菜中的應(yīng)用
由于果汁及蔬菜中含有大量的 Vc 容易被溶解在汁液中的氧所氧化而被破壞，添加適量的葡萄糖氧化酶與葡萄糖，可有效的保護 Vc 不被氧化。

4.1.5在其他食品中的應(yīng)用
在制作脫水蛋粉時，在脫水與貯存過程中會出現(xiàn)褐變，主要是蛋白中還存在少量的葡萄糖，與蛋白中氨基酸產(chǎn)生美拉德反應(yīng)，利用葡萄糖氧化酶可除去葡萄糖，解決褐變問題。
測定食品中葡萄糖含量，利用其專一氧化酶的原理，制成葡萄糖氧化酶分析儀，能快速、準(zhǔn)確、簡易地測定各種食品中的葡萄糖含量，指導(dǎo)生產(chǎn)。
4.2葡萄糖氧化酶在飼料行業(yè)中的應(yīng)用
葡萄糖氧化酶是一種新型的酶飼料添加劑，能夠改善動物腸道環(huán)境，調(diào)節(jié)飼糧消化，促進動物生長。含葡萄糖氧化酶、乳酸過氧化物和乳鐵蛋白的混合飼料添加劑，可用于預(yù)防牲畜胃腸道感染、腹瀉，并有促進動物生長作用。由于葡萄糖氧化酶能催化腸道內(nèi)的葡萄糖產(chǎn)生葡萄糖酸和過氧化氫，當(dāng)過氧化氫積累到一定濃度時，直接抑制大腸桿菌、沙門氏菌、巴氏桿菌、葡萄球菌、弧菌的生長繁殖。其作用機理不同于抗生素，不會產(chǎn)生菌體抗藥性或藥物殘留。葡萄糖氧化酶能催化葡萄糖去除腸道內(nèi)氧氣，為厭氧有益菌雙歧桿菌的增殖制造厭氧環(huán)境。生成的葡萄糖酸可降低胃腸內(nèi) pH 值，為乳酸菌生長制造酸性環(huán)境。有益菌大量增殖形成微生態(tài)競爭優(yōu)勢，不利于大腸桿菌、沙門氏菌等有害菌的存活，控制感染，排除腐敗物質(zhì)，提高巨噬細(xì)胞活性，從而提高機體免疫力。
4.3 葡萄糖氧化酶在醫(yī)藥行業(yè)中的應(yīng)用
葡萄糖氧化酶和乳酸過氧化物酶（ LPO）、淀粉葡糖苷酶、葡聚糖酶、溶菌酶等酶制劑可除去或緩解牙斑、牙垢和齲齒的形成。含有葡萄糖氧化酶的藥物，其穩(wěn)定性提高 3 倍。含有 GOX、LPO 和含碘化合物等成分的制劑，可用于口腔衛(wèi)生除口臭，并具有抗頭皮屑的作用。含 GOX 和 LPO 的雙酶口香糖，在咀嚼時抑菌有效率達(dá) 96 % ~ 99 %。GOX 可用于對 H2O2敏感的淋巴瘤的導(dǎo)向目標(biāo)的治療。作為試劑盒、酶電等用于血清（漿）、尿液及腦脊液中葡萄糖的體外定量分析。

來源：惠合膠體磨研磨設(shè)備廠

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葡萄糖氧化酶及其應(yīng)用