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1、第第7 7章章 氧化氧化还原原酶（2 2）主要内容：主要内容： 三、脂肪氧合酶四、葡萄糖氧化酶 五、超氧化物歧化酶1氧化还原酶三、三、 脂肪氧合酶脂肪氧合酶（lipoxygenase, LOX）n脂肪氧合酶是近20年发现的与植植物物代代谢谢有密切关系的一种酶，广泛存在于植物体中。研究认为，它可能参与植物生长、发育、成熟、衰老的各个过程，特别是成熟衰老过程中自由基的产生以及乙乙烯烯的生物合成，都发现有脂氧合酶的参与。因此脂肪氧合酶被认为是引起机体衰老的一类重要的酶。nLOX在动植物界广泛存在，在豆类中具有较高的活力，尤其以大豆中的活力为最高。2氧化还原酶1脂肪氧合酶的基本性质脂肪氧合酶的基本性质
2、n1.1 亚油酸：氧氧化还原酶；EC 1.13.1.13。是一类含非血红素铁的蛋白质。n1.2 催化的反应n能专一催化具有顺，顺一戊二烯结构的多不饱和脂肪酸，通过分子内加氧，形成具有共轭双键的氢过氧化衍生物。3氧化还原酶1.3 脂肪氧合酶催化反应的底物脂肪氧合酶催化反应的底物图7-1脂肪氧合酶底物脂肪酸的部分结构n脂肪氧合酶对于它作用的底物具有特异性的要求，含有顺顺，顺顺1，4戊戊二二烯烯的直链脂肪酸、脂肪酸酯和醇都有可能作为脂肪氧合酶的底物。4氧化还原酶n顺，顺1，4戊二烯单位的亚亚甲甲基基在8位的脂肪酸异构体（亚亚油油酸酸）是脂肪氧合酶的最佳底物。n在3位增加一个顺双键并不影响脂肪氧合酶对
3、底物的作用。例如亚麻酸。n在脂肪酸的10位和羧基之间增加双键仍然可以作为脂肪氧合酶的底物，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。亚油酸亚油酸 ：CH3（CH2）4CHCHCH2CHCH(CH2)7COOH 亚麻酸：亚麻酸：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 5氧化还原酶脂肪氧合酶作用于亚油酸时，能产生亚油酸的13L和9D氢过氧化物衍生物氢过氧化物衍生物。6氧化还原酶2 脂肪氧合酶作用的初期产物的进一步变化脂肪氧合酶作用的初期产物的进一步变
4、化n氢氢过过氧氧化化合合物物本本身身无无异异味味，通过均裂或裂变分解，就形成了醛、酮等二级氧化产物，氢过氧化合物进一步氧化可以转化为环氧酸。n这些氧化产物导致果蔬加工制品产生不良的风味，比如说大豆及其制品的豆腥味，以及油脂和含油食品在贮藏和加工过程中的色、香、味发生劣变等。7氧化还原酶氢过氧化亚油酸变化的可能途径，它们包括：n氢过氧化亚油酸的还原，过氧化物酶体系参与这类反应；n酶催化氢过氧化亚油酸异构化成多羟基衍生物和酮：n氢过氧化亚油酸的环氧化，这类反应发生在面粉水悬浊液体系之中；8氧化还原酶n马铃薯中的酶催化氢过氧化亚油酸生成乙烯醚；n在无氧条件下，脂肪氧合酶催化氢过氧化亚油酸和亚油酸发生
5、二聚化反应，同时生成戊烷和氧代二烯酸等产物；n氢过氧化亚油酸分解生成挥发性的醛醛和和酮酮，是否有一种特殊的“裂解酶”参与这类反应还没有确定。9氧化还原酶n氢过氧化亚油酸通过上述各种途径可以产生数以百计的不同产物，因此，同一种脂肪氧合酶能同时以合乎需要和不合乎需要的方式影响食品的质量，其中一些产物不会影响食食品品的的感感官官质质量量，它们的生成，从某种意义上讲，通过竞争减少了另一些有损于食品感官质量的产物的生成。n除了上述六种途径外，氢过氧化亚油酸还能与食品中非脂肪成分作用，从而进一步影响食品的质量。10氧化还原酶3 pH对脂肪氧合酶作用的影响对脂肪氧合酶作用的影响n脂肪氧合酶的最适pH一般在7
6、.08.0，曲线呈钟形，曲线的最高点相当于pH7.08.0。n然而，在pH低于7时，酶活力下降的部分原因是脂肪氧合酶的底物亚亚油油酸酸的的溶溶解解度度下降的结果，在酸性pH范围内亚油酸实际上是不溶解的，图7-2指出了表面活性剂吐温20对大豆脂肪氧合酶活力pH曲线的影响。11氧化还原酶图7-2 pH对大豆脂肪氧合酶活力的影响n当不使用吐温20时(曲线B)，脂肪氧合酶的最适pH向碱性方向移动到7.5，而且在整个pH范围内脂肪氧合酶的活力较低，在酸性pH范围内酶活力的下降尤为显著；在pH为9时两者的差别趋向于消失。当使用吐温20时(曲线A)，脂肪氧台酶的最适pH为7.0，酶活力在此pH值的两侧近乎对
7、称地下降；含吐温2012氧化还原酶4 脂肪氧合酶的作用对食品质量的影响脂肪氧合酶的作用对食品质量的影响n食品的质量取决于它的色、香、味。质构和营养价值。脂肪氧合酶的作用对食品质量的影响比较复杂，它既有助于提高一些质量指标，又能损害另一些质量指标。13氧化还原酶4.1 脂肪氧合酶的作用对焙烤食品质量的影响脂肪氧合酶的作用对焙烤食品质量的影响n脂肪氧合酶在焙烤工业中起着重要的作用。在面包等面制品的生产过程中，添加适量的脂肪酸氧合酶及大豆粉可使面粉中存在的少量不饱和脂肪酸氧化分解，生成具有芳芳香香风风味味的羰基化合物，从而能改进面粉的颜色和焙烤质量。14氧化还原酶漂白面粉n在面粉中加入1%含脂肪氧化
8、酶活力的大豆粉，可改善面粉的颜色和焙烤质量。n脂肪氧合酶可通过偶合反应导致胡萝卜色素被漂白。15氧化还原酶强化面筋蛋白n大豆粉脂肪氧合酶在漂白面粉的同时还具有氧化面筋蛋白质的功能，从而对面团和烘焙食品产生有益的影响。n在面粉中加入脂肪和大豆粉后，脂肪经脂肪氧合酶作用所生成的氢过氧化物起着氧氧化化剂剂的作用。在后者作用下，面筋蛋白质的巯基(SH)被氧化成SS，这对于强化面团中的蛋白质，即面筋蛋白质的三维网状结构是必要的。16氧化还原酶n脂肪氧合酶还具有另外一个重要功能就是通过面筋蛋白质的氧化，防止脂肪的结合增加面团中游离脂肪的数量，这就保证了外加起酥脂肪能有有效效地地改改进进面面包包的的体体积积
9、和和软软度度。在游离脂肪释出时所伴随的面筋蛋白质的氧化，对于改进面团的流变性质是很重要的。在促使面筋蛋白质氧化的过程中，氧化脂肪中间物也起重要的作用。改进面包的体积和软度改进面包的体积和软度17氧化还原酶4.2 脂肪氧合酶的作用对于食品颜色、风味和脂肪氧合酶的作用对于食品颜色、风味和营养的影响营养的影响 n脂肪氧合酶作用于不饱和脂肪酸及脂时产生的初期产物，在进一步分解后生成的挥发性化合物对不同的食品的风味产生截然不同的影响。18氧化还原酶（1）对食品风味的影响在一些水果和蔬菜中，例如番茄、豌豆、青刀豆、香蕉和黄瓜，这些挥发性化合物构成了人们期望的风味成分，然而在冷冻蔬菜和其他加工食品中，它们却
10、产生了不良的风味。在谷类保藏过程中产生的不良风味也与脂肪氧合酶作用的初期产物的进一步分解有关。脂肪氧合酶还直接或间接地和肉肉类类酸酸败败及高蛋白质食品的不良风味有关。19氧化还原酶它作用的产物对维生素A及维生素A原的破坏；它的作用减少了食品中必需不饱和脂肪酸的含量；酶作用的产物同蛋白质的必需氨基酸作用，从而降低了蛋白质的营养价值及功能性质。（2）脂肪氧合酶对食品营养的影响20氧化还原酶5 脂肪氧合酶的抑制脂肪氧合酶的抑制n脂肪氧合酶会产生两种有害的副作用：一是造成有有营营养养价价值值的的多多不不饱饱和和脂脂肪肪酸酸损损失失，二是产生导致酸酸败败的的氧氧化化产产物物；在哺乳动物代谢中它们参与类二
11、十烷酸(如前列腺素)的形成。n在加工保藏期间产生不良的风味或导致食品在其他方面的质量的下降，因此，很多情况下，采用各种方法使脂肪氧合酶失活是十分必要的：主要包括控制温度和pH以及使用抗氧化剂。21氧化还原酶n控控制制食食品品加加工工时时的的温温度度是使脂肪氧合酶失活的最有效手段。例如，在加工豆奶时，将未浸泡的脱壳大豆在加热到80100的热水中研磨10分钟就可以消除不良风味。（康奈尔法）n将食品材料调节到pH偏酸性再热处理，也是使脂肪氧合酶失活的有效方法。例如，将大豆在pH3.88和水一起研磨，然后再烧煮，能使脂肪氧合酶变性。5.1控制食品加工时的温度控制食品加工时的温度22氧化还原酶n酚酚类类
12、抗抗氧氧化化剂剂能抑制脂肪氧合酶，如儿茶素类黄酮、异黄酮、花青素等。n为了避免食品在贮藏中发生酸败，习惯上是添加维维生生素素E或丁羟羟基基茴茴香香醚醚一类的抗氧化剂来防止脂肪氧化酶的作用。n机理：Fe2+是不具备催化活性的，只有Fe3+有催化活性。因而当Fe3+ 被还原成Fe2+时，其活性会受到抑制。有一些抑制剂可能是和催化过程中的自由基发生反应，从而使链式反应终止。5.2 添加抗氧化剂23氧化还原酶四、四、 葡萄糖氧化葡萄糖氧化酶（GODGOD）GlucoseOxidase，简称GOD，-D-葡萄糖：氧化氧化还原酶；EC1.1.3.4）是一种需氧脱氢酶，能专一地氧化-D-葡萄糖成为葡萄糖酸和
13、过氧化氢。24氧化还原酶n1928年由Muller首先从黑曲霉（Aspergillus niger）的无细胞提取液中发现葡萄糖氧化酶。随后Kusai等、Pazur和Swobod-da等分别从青青霉霉素素（P.Variable）和黑黑曲曲霉霉中提纯葡萄糖氧化酶。其他霉菌，象米曲霉和点青霉也能产生葡萄糖氧化酶，然而在高等植物和动物体内还没有发现葡萄糖氧化酶。n葡萄糖氧化酶现已从多种材料中提取纯化予以结晶，并广泛应用于食品、医药、临床化学和分析化学等许多领域中。25氧化还原酶1 葡萄糖氧化酶催化的反应葡萄糖氧化酶催化的反应n葡萄糖氧化酶的催化反应，按条件不同有如下三种形式：n在没有过氧化氢酶存在下，
14、每克分子葡萄糖氧化酶氧化时消耗1克分子氧。C6H12O6 + O2 C6H12O7 + H2O226氧化还原酶n在有过氧化氢酶存在下，每克分子葡萄糖氧化酶氧化时消耗1克原子氧。C6H12O6 + 1/2O2 C6H12O7n在有乙醇和过氧化氢酶存在下，过氧化氢同时被用于乙醇的氧化作用，此时，每克分子葡萄糖氧化酶氧化时消耗1克分子氧。C6H12O6 + C2H5OH + O2 C6H12O7 + CH3CHO + H2O27氧化还原酶1.1 葡萄糖氧化酶的催化特异性葡萄糖氧化酶的催化特异性n葡萄糖氧化酶与其他大多数酶一样，特异性非常严格。它对-D-吡吡喃喃葡葡萄萄糖糖表现出高度的专一性。葡萄糖氧
15、化酶底物分子C（1）上的羟基在酶的催化作用中起到重要作用，且羟基处在-位位时酶的活力比处在-位时高约160倍。底物分子中的任何一点改变都会显著降低其氧化速率。28氧化还原酶表7-14 葡萄糖氧化酶的底物特异性葡萄糖改性的位置化合物同-D-葡萄糖的差别相对高度-D-葡萄糖1001-D-葡萄糖C（1）上OH的构型0.6411,5-脱水-D-葡萄糖醇C（1）上OH被H取代022-脱氧-D-葡萄糖C（2）上OH被H取代3.32D-甘露糖C（2）上OH的构型0.9822-O-甲基-D-葡萄糖C（2）上OH的H被甲基取代033-脱氧-D-葡萄糖C（3）上OH被H取代14D-半乳糖C（4）上OH的构型0.5
16、44-脱氧-D-葡萄糖C（4）上OH被H取代255-脱氧-D-葡萄糖C（5）上OH被H取代0.055L-葡萄糖C（5）上CH2OH的构型066-脱氧-D-葡萄糖C（6）上OH被H取代06木糖C（6）被H取代0.9829氧化还原酶2 pH对葡萄糖氧化酶作用的影响对葡萄糖氧化酶作用的影响n葡萄糖氧化酶的最适pH值为5.6，在pH3.5pH6.5之间保持良好的稳定性。结晶酶在pH3.57.6，40下稳定。没有保护剂存在的情况下，pH大于8.0或小于2.0酶将迅速失活。n酶酶的的底底物物起起着着稳稳定定酶酶的的作作用用，例如，在pH8.1和不存在葡萄糖的条件下，10分钟内酶活力损失90%；而在相同pH
17、和存在葡萄糖的条件下，40分钟内酶活力仅损失20%。30氧化还原酶n在实际工作中的特定环境下，低pH时也可以使用葡萄糖氧化酶。例如，30时的霉菌葡萄糖氧化酶制剂在pH2.6条件下的可乐饮料和pH3.2的葡萄饮料中的酶制剂仍具有较高的稳定性（见表7-15）。尽管在该环境下葡萄糖氧化酶的反应速度较慢，但它仍能起到催化作用。31氧化还原酶表7-15 葡萄糖氧化酶的相对稳定性介介质时间（小（小时） 0244872100可可乐饮料料10090877255葡萄葡萄饮料料1009386796632氧化还原酶3 温度对葡萄糖氧化酶作用的影响温度对葡萄糖氧化酶作用的影响n葡萄糖氧化酶的作用温度范围较宽，最适作用
18、温度为3050，在低温下有很好的稳定性。固体葡萄糖氧化酶制剂在零度下至少可稳定保存两年，-15下可稳定保存8年，但温度一旦高于40酶活将逐渐丧失。酶的水溶液在60下保持30分钟，活力损失将达80%以上。啤酒生产中有后杀菌工艺，如何使用GOD?33氧化还原酶n葡萄糖氧化酶催化反应需要氧的参与，反应温度改变将导致反应体系中氧氧的的浓浓度度发发生生改改变变，从而影响酶活性。温度升高时，反应体系中氧的溶解度下降，这就抵消了温度升高对酶反应速度的影响。葡萄糖氧化酶催化的反应具有较低的Q10；在一定温度范围内（3060），温度变化对葡萄糖氧化酶活力的影响不显著。必须指出，酶的最适作用温度和测定酶反应速度的
19、时间有关。34氧化还原酶4 葡萄糖氧化酶的抑制剂葡萄糖氧化酶的抑制剂n葡萄糖氧化酶的抑制剂为Hg2+、Ag+、Cu2+ 、对氯代汞基苯甲酸、苯基脲乙酯及NH4OH、肼、苯肼、亚硫酸钠、双甲酮等。n腺嘌呤二核苷酸（FAD）对其结构有稳定作用。甘露糖、果糖以及D-阿拉伯糖对葡萄糖氧化酶有比较明显的竞争性抑制作用，因此不宜与其共同使用。氰化物和一氧化碳对酶没有抑制作用。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，可明显增强酶的稳定性。35氧化还原酶5 葡萄糖氧化酶的分子组成及其作用机制葡萄糖氧化酶的分子组成及其作用机制n葡萄糖氧化酶以黄黄素素腺腺嘌嘌呤呤二二核核苷
20、苷酸酸（FAD）为辅基，每克分子酶含2克分子FAD，来源不同，其分子量亦有所差别。n目前葡萄糖氧化酶的工业酶制剂主要来源于黑黑曲曲霉霉，因此黑曲霉葡萄糖氧化酶是这类酶中研究得最为彻底的一种。黑曲霉葡萄糖氧化酶分子量为160000左右。36氧化还原酶n实验数据证明，葡萄糖氧化酶催化的反应的速度同时取决于O2 和葡萄糖的浓度，反应遵循Ping Pong Bi Bi机制，可以用下面的图表来表示：37氧化还原酶n图中G和L分别代表-D-葡萄糖和-D-葡萄糖酸内酯。也可以用下式描述葡萄糖氧化酶催化的反应：非酶水解非酶水解脱氢脱氢38氧化还原酶n反应中，氧化态酶EFAD作为脱氢酶从-D-葡萄糖分子中取走两
21、个氢原子形成还原态酶EFADH2和-D-葡萄糖酸内酯，随后-D-葡萄糖酸内酯非非酶酶水水解解成D-葡萄糖酸，同时还原态葡萄糖氧化酶被分子氧再氧化成氧化态葡萄糖氧化酶。如果反应体系中存在过氧化氢酶，那么H2O2被催化分解成H2O和O2。39氧化还原酶6 葡萄糖氧化酶在食品加工中的应用葡萄糖氧化酶在食品加工中的应用n葡萄糖氧化酶的作用归纳起来不外乎四个方面：一是去去葡葡萄萄糖糖，二是脱脱氧氧，三是杀杀菌菌，四是测测定葡萄糖含量定葡萄糖含量。40氧化还原酶6.1 蛋类食品的脱糖保鲜蛋类食品的脱糖保鲜n葡萄糖氧化酶最重要的应用之一就是防止美拉德反应。n由于蛋蛋清清中中含含有有0.5%0.6%的的葡葡萄
22、萄糖糖，因此在蛋类制品加工和贮藏过程中，极易发生葡萄糖分子中的羰基与蛋白质分子的氨基结合生成黑蛋白的美美拉拉德德反反应应。美拉德反应不但导致食品中葡萄糖和游离氨基消失，还会使食品褐变、营养损失，风味也会发生变化，甚至产生有毒物质。n因此，在蛋制品加工过程中往往要先进行蛋清的脱糖处理，以防止食品因氧化而引起的品质下降和变质。41氧化还原酶n早期在蛋制品工艺中多是采用干或湿酵母发酵的方法除去葡萄糖，该方法的缺点是周期长，卫生条件差，产品质量也不理想。近几年来，在干制蛋品加工中已普遍采用葡萄糖氧化酶进行脱糖处理。n用用葡葡萄萄糖糖氧氧化化酶酶过过氧氧化化氢氢酶酶体体系系将将还还原原糖糖分分子子上上的
23、的醛醛基基转转变变成成羧羧基基，这这样样就就消消除除了了美美拉拉德德反反应应中中的的产产物物之之一一-还还原原糖糖。反反应应中中需需要要不不断断地地供供给给氧氧气气，因因此此使使用用葡葡萄萄糖糖氧氧化化酶酶脱脱糖糖时时应应分分次次加加入入适适量量的的H2O2溶溶液液，这这样样同同葡葡萄萄糖糖氧氧化化酶酶一一起起使使用用的的过过氧氧化化氢氢酶酶就就能能分分解解H2O2，以补充反应所需要的氧。，以补充反应所需要的氧。42氧化还原酶n另外，适当降低反应温度可以保持乳状液的稳定性，且由于温度降低后氧在蛋品中的溶解度提高，酶反应速度不受影响。因此，目前食品工业优先选择在低温下低温下完成蛋品的脱糖操作。4
24、3氧化还原酶n采用葡萄糖氧化酶脱糖后的蛋制品基本上不会发生褐变。另外，脱糖处理后蛋清可保持原有色泽，且蛋腥味消失，起泡性和起泡稳定性均有明显提高，凝胶强度也有所增加。优良的起泡性和高凝胶性是蛋清的重要功能性质，在食品工业上有广泛应用，因此葡萄糖氧化酶脱糖法还有助于提高产品的实用价值。因此相对于其他脱糖方法而言，这也是葡萄糖氧化酶法脱糖的优点之一。44氧化还原酶6.2 防止食品氧化防止食品氧化n食品在运输贮藏保存过程中，由于氧的作用，容易发生一系列不利于产品质量的化学反应，引起色、香、味的改变。n例如，氧的存在容易引起花生、奶粉、饼干、油炸食品等富含油脂的食品发生氧化作用，引起油油脂脂酸酸败败，
25、产生不良风味而造成食食品品营营养养损损失失、变变质质。氧化也会引起去皮果蔬、果酱以及肉类发生褐褐变变。另外氧的存在也为许多微生物生长创造了条件，导致食品风味品质下降。45氧化还原酶n解决氧化问题的根本办法是脱氧。葡萄糖氧化酶是一种理想的除氧保鲜剂，可有效防止食品因氧化而引起的质量下降和变质。罐藏食品可以使用含葡萄糖氧化酶的吸吸氧氧保保鲜鲜袋袋防止氧化，罐装果汁、酒和水果罐头等可以直接加入葡萄糖氧化酶以保持品质，另外葡萄糖氧化酶也可以有效地防止罐装容器的氧化作用。46氧化还原酶n脱氧方法具体应用如下：n（1）干鲜食品脱氧瓶装或罐装的干鲜食品贮藏时，因容器密封性差，所以有必要除去氧。可以在容器中防
26、入含葡萄糖氧化酶及其作用底物葡萄糖的吸氧保鲜袋，这样容器中的氧气透过薄膜进入袋中就在葡萄糖氧化酶作用下与葡萄糖反应，从而达到脱氧的目的。 47氧化还原酶n（2）酒类脱氧啤酒中含氧过高易引起啤酒的氧化，产生老化味，严重影响啤酒质量。利用葡萄糖氧化酶复合体系，可以有效地去除啤酒中的溶氧，在啤酒加工过程中以及包装后的贮藏中起到保护作用。葡萄糖氧化酶用于啤酒脱氧时的使用量为每升啤酒中加1070个单位，添加时机以发酵后啤酒与酵母刚刚分离时较为理想。但是，尽管利用葡萄糖氧化酶可以有效地去除溶氧，啤酒风味的稳定性并没有得到很好的改善，因此近几年来葡萄糖氧化酶在啤酒脱氧方面应用的研究进展不大。48氧化还原酶n
27、氧的存在给白葡萄酒的生产造成极大的困难，葡萄皮、葡萄梗和葡萄籽中含有较高的多酚氧化酶和酚类物质，会使白葡萄酒发生褐变，尤其是使用原料的成熟度较差或以霉变的葡萄为原料酿制白葡萄酒，问题更为严重。如在生产过程中添加浓度为2040单位/L酒的葡萄糖氧化酶，便可以有效地减轻氧造成的危害。n另外，当葡萄糖氧化酶应用于葡萄酒脱氧时，添加适量的葡萄糖可在一定程度上加快氧气消除的速度。白葡萄酒中加入葡萄糖氧化酶能够防止葡萄酒发生酶褐变和口感、味觉的变化，还可以防止色素的沉淀，延长保存期。49氧化还原酶n（3）饮料脱氧保鲜果汁在深加工过程中若发生氧化作用，其中的一些不饱和成分如不饱合脂肪酸和烯二醇类物质将会分解
28、，使果汁品质低下。尤其是Vc等维生素类的物质的氧化会使营养大量流失。添加葡萄糖1g/L，葡萄糖氧化酶20mg/L即可有效防止氧化的发生。50氧化还原酶n含有果汁或天然油的所有柑橘类软饮料风味物质都容易逸失，光光照照后后还还会会产产生生日日光光臭臭，降低饮料的品质和货架期。采用葡萄糖氧化酶除氧剂可以保持柑橘饮料的新鲜色泽风味。该方法对于无果汁饮料也同样有效，实验证明葡萄糖氧化酶在软饮料中起到保持正常口味、防止饮料氧化褪色、除残氧后降低饮料中氧化的铁质等作用。51氧化还原酶n（4）虾肉食品保鲜由于虾类固有的生物和生物化学特性（含水77%，蛋白质20.6%），使得其在加工储藏、运输及销售过程中很容易
29、腐败变质，严重影响它的经济价值和营养价值。传统的新鲜虾类保鲜方法是采用低温保存，但由于虾类自身存在的多多酚酚氧氧化化酶酶在虾类冷冻、冰藏和解冻期间仍然保持着活性，致使虾类食品都难以避免地发生褐变，因此对虾类保鲜来说防褐变是非常重要的。52氧化还原酶n如果将虾肉置于葡萄糖氧化酶过氧化氢酶溶液中浸泡，或将酶液加入到包装的盐水中，就能有效阻滞虾肉颜色的改变和防止蛤败的产生。采用葡萄糖氧化酶保鲜的虾肉食品，冷藏、冻藏都能保持二级鲜度，色泽、气味和弹性保持良好。葡萄糖氧化酶在虾、蟹肉等食品保鲜方面的应用有很好的发展前途。53氧化还原酶n（5）稳定食品乳状液的质量油水乳化后的食品乳状液如蛋黄酱，由于在加工
30、过程中引入了约占总体积1020%的空气，尽管在控制金属离子污染上作了很大的努力，并且使用了螯合剂，然而货架寿命仍然因为受氧的作用而显著缩短。保藏期间的质量下降主要表现为颜色减褪和蛤败，并失去乳化性。54氧化还原酶n在包装蛋黄酱的密闭容器中适量添加葡萄糖氧化酶过氧化氢酶体系以防止其在贮藏期间的变质，在之后6个月的保藏期内，通过感官评定和测定过氧化值来比较经处理的蛋黄酱和对照试样的质量稳定性（见表7-17），可以得出以下的结论：酶处理的效果显著，而且酶催化反应中生成的葡萄糖酸对于蛋黄酱的风味没有不良的影响。55氧化还原酶表7-17 葡萄糖氧化酶过氧化氢酶处理对蛋黄酱稳定性的影响保藏期（月）感光评定
31、颜色氧化值（mmol/kg样品）对照酶处理对照酶处理对照酶处理0+0.20.22+3-+6.20.24-+-+5-+-+60+0+14.60.856氧化还原酶n（6）防止马口铁罐壁氧化腐蚀罐头生产虽然采用抽真空封罐，但罐头顶隙仍有氧气残留，特别是酸性介质，腐蚀罐壁，形成氧化圈，影响罐内食品的风味，尤其对电素马口铁这样镀锡薄的水果罐头，情况更为严重。在罐头中应用葡萄糖氧化酶，可以减轻和防止氧化圈和罐内的溶锡。在罐装啤酒的情况下，也能减少马口铁罐壁的氧氧化化腐腐蚀蚀和铁铁锡等重金属离子锡等重金属离子的溶出，保持其原有风味。57氧化还原酶6.3 杀菌杀菌n由于葡萄糖氧化酶能去去除除氧氧，所以能防止好
32、气菌的生长繁殖；同时由于产生过过氧氧化化氢氢，也可起到杀菌的作用。因此葡萄糖氧化酶可用于在特殊情况下防止微生物的繁殖。58氧化还原酶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因葡萄糖氧化酶能专一氧化葡萄糖，故可用于定量测定各种食品中的葡萄糖含量。目前利用固定化技术制成的葡萄糖氧化酶分析仪器已广泛应用于发酵行业发酵液中残糖（主要是葡萄糖）的测定，方法简单、快速、准确。用葡萄糖氧化酶测定葡萄糖浓度的方法很多，如量压法、氧电极测定法、比色法、荧光光度法、电化学指示剂反应测定葡萄糖氧化酶反应过程的过氧化物法等。59氧化还原酶n另外，葡萄糖氧化酶也可用于测定食品中的果糖含量。
33、需要指出的是，当用酶法测定样品的果糖含量时，如果样品中含有大量葡萄糖（葡萄糖含量/果糖含量5），必须采用葡萄糖氧化酶先将样品中的葡萄糖除去，否则测定的准确性就会降低。60氧化还原酶n葡萄糖氧化酶在食品加工中应用还包括：n改变转化糖中葡萄糖和果糖的比例；n降低玉米糖浆中葡萄糖的含量；n加入到面粉中起催熟作用；n加入到牛乳中起凝结作用；n稳定柑桔饮料及浓缩汁的质量；n保护肉制品及干酪的颜色等。n然而，应该指出，尽管在这一节中提到了许多关于葡萄糖氧化酶在食品加工中应用的项目，但是其中多数还处于实验室研究阶段，葡萄糖氧化酶在食品工业中的大量应用还有待于进一步的研究和开发。61氧化还原酶五五 超氧化物歧
34、化超氧化物歧化酶超氧化物歧化酶（Superoxidedismutase，简称SOD,EC1.15.1.1）是一类含金属的酶。62氧化还原酶n超氧化物歧化酶每克分子酶的氨基酸残基数在300个左右，它在生物界分布极广，广泛存在于需氧生物、耐氧生物及某些厌氧微生物中。nSOD存在于几乎所有靠有氧呼吸的生物体内，从细菌、真菌、高等植物、高等动物直至人体均有存在。含SOD较高的天然植物有大蒜，其他如韭菜、大葱、油菜、柠檬和番茄等也含有。63氧化还原酶n目前已知的SOD主要分为三类，即Cu-Zn-SOD，Mn-SOD和Fe-SOD。nCu-Zn-SOD主要存在于包括人类在内的所有高等真核生物中，在真核细胞
35、的细胞浆中分子量约为32000左右，呈兰绿色。nMn-SOD在高等生物的线粒体及细菌中均有发现，来自原核细胞的分子量约为48000，来自真核细胞线粒体的分子量约为30000，呈粉红色。nFe-SOD只存在于原核细胞，分子量约在38000左右，呈黄色。三类SOD可能具有不同的进化祖先。64氧化还原酶1催化机制催化机制n超氧化物歧化酶的作用机制：催化超氧阴离子的歧化反应。O2+ O2+2HO2+H2 O2n根据衰老的自由基学说，老化是自由基产生和清除发生障碍的结果。在生物体内由于作用外界和内在的因素，瞬间能产生大量的自由基。在正常情况下，产生和清除处于平衡状态。但随着机体的衰老，清除内能逐渐减弱，
36、这种平衡被打乱，多余的自由基就能通过多种渠道损害机体。65氧化还原酶交联聚合交联聚合脂质过氧化物蛋白质导致胶原坚硬胶原坚硬、长度缩短、失去膨胀力不溶性不溶性蛋白质皱纹和老年斑是如何产生的？氧自由基多价不饱和脂肪酸丙二醛与磷脂酰乙醇胺交联氧化酶黄色色素棕褐色色素棕褐色色素与蛋白质、胺类或脂类结合66氧化还原酶n超氧化物歧化酶是专一清除氧自由基的清除剂。SOD能清除O2，同时生成H2O2，H2O2可被过氧化氢酶清除生成H2O 和O2。所以，SOD可清除机体代谢过程中所产生的过量O2，延缓由于自由基侵害而出现的衰老现象。67氧化还原酶2理化性质理化性质n当SOD受到外界各种因素，如温度、pH、氰化物
37、、变性剂和电离辐射等的影响，其分子结构和酶活性都会发生变化。68氧化还原酶2.1热稳定性：热稳定性：n超氧化物歧化酶是一种金属蛋白，它对热表现出异常的稳定性。实验证明，超氧化物歧化酶在 55/1530分 钟 ， 60/1025分 钟 或65/1015分钟的条件下，酶活性的变化不大。加热至75时，其酶活性几乎不会丧失。在离子强度非常低时，即使加热至95其酶活性丧失亦很小。69氧化还原酶n牛红细胞中Cu-Zn-SOD的Tm为83，这是至今为止发现热稳定性最高的球蛋白之一。室温下保藏9个月，酶活存留率为60%；保藏一年为51.2%。SOD的热稳定性有种族差异，如大鼠肝中的Mn-SOD不耐热，但从人肝
38、和鸡肝得到的Mn-SOD却很耐热，即使在6570加热数分钟，它的活性也丧失很少。70氧化还原酶2.2 pH的影响：的影响：npH的改变会引起酶蛋白与金属辅因子结合状态的改变。实验表明，天然的Cu-Zn-SOD在pH3.6时，95%的Zn会脱落，在pH12.2时酶的构象会发生变化，但总的来说，SOD对pH并不敏感，通常在pH5.39.5范围内对酶活性影响不大。71氧化还原酶2.3对氰化物的敏感性：对氰化物的敏感性：n实验表明，不同种类的SOD对氰化物的敏感性是不同的。所有的Cu-Zn-SOD都对氰化物敏感，相反Mn-SOD却抗氰化物。SOD的这个特性已用于临床诊断。在大多数情况下，正常细胞和肿瘤
39、细胞之间在Mn-SOD活性变化上有差异，肿瘤细胞内的SOD要比正常的低得多。因此能否把Mn-SOD的含量变化做为一个指标用于肿瘤诊断这是一项有意义的工作。72氧化还原酶2.4金属辅因子金属辅因子nCu-Zn-SOD中Cu与Zn的作用是不同的，Zn仅与酶分子的结构有关，而与催化活性无关，而Cu却与催化活性有关。透析去Cu，则酶活性全部丧失，一旦重新加入，活性恢复。Mn和Fe与Cu一样分别对Mn-SOD和Fe-SOD的催化活性具有作用。73氧化还原酶2.5变性剂和还原剂变性剂和还原剂n在SOD的变性剂中，研究最多的是尿素、SDS和EDTA。实验表明，牛血SOD在含有SDS、EDTA的6M尿素溶液中
40、加热，活性丧失很快。但在8M尿素溶液中SOD相当稳定。n还原剂如巯基乙醇主要作用于-SH或二硫键，当加入巯基乙醇后SOD就会解聚。这已在人、牛和麦胚中的Cu-Zn-SOD中得到证实。SOD的解聚会导致酶活性的降低。74氧化还原酶2.6电离辐射电离辐射n电离辐射会产生超氧阴离子，SOD能清除超氧阴离子，所以SOD具有抗辐射作用。实验表明，SOD通过辐照后，除酶本身活性降低外，它的许多理化性质如电子图谱、紫外吸收、电子核磁共振以及铜、锌的含量等都会发生变化。nMn-SOD和Fe-SOD经电离辐射后，金属辅助因子Mn和Fe会脱落，从而导致酶活性的丧失。75氧化还原酶3 3生理功能生理功能76氧化还原
41、酶3.1 SOD是特殊的氧自由基清除剂是特殊的氧自由基清除剂n随着年龄的增长，人体免疫力的下降，特别是人在工作、生活中，精神紧张、忧郁、空气污染、失眠等原因引发的代谢紊乱等，会导致体内氧自由基的增加和泛滥。当人体防氧化系统不足以与它相抗衡时，便诱发各种疾病，并加速了人体衰老。医学研究证明，氧自由基使引发的疾病有100多种，如心脏病、肺气肿、氧中毒、动脉硬化、中风、糖尿病、皮肤病、白内障、癌症等。77氧化还原酶n而超氧化物歧化酶便是氧自由基的天然克星，国内外医学界一致公认，超氧化物歧化酶是专一清除氧自由基的清除剂。SOD可清除机体代谢过程中所产生的过量O2，延缓由于自由基侵害而出现的衰老现象，如
42、皮肤衰老和脂褐素沉淀的出现；可提高人体对那些由于自由基侵害而诱发的疾病的抵抗力，包括肿瘤、炎症、肺气肿、白内障和自身免疫疾病等；78氧化还原酶n超氧化物歧化酶还可提高人体对自由基外界诱发因子的抵抗力，如烟雾、有毒化学品和有毒医药品等，增强机体对外界环境的适应力，还可减轻肿瘤患者在化疗、放疗时的疼痛及严重的副作用，如骨髓损伤和白细胞减少等；并可消除机体疲劳，增强对超负荷大运动量的适应力。79氧化还原酶3.2 SOD具有电脑业的防晒效果具有电脑业的防晒效果n在电离辐射的间接作用下，生物体内水分子经激发与电离后产生了包括超氧阴离子（O2）在内的氧自由基，而SOD是氧自由基专一清除剂，在照射前供给外源
43、性SOD，可有抗辐射效果。n紫外线的光量子能量高于可见光，但X射线或射线的光量子能量又比紫外线高得多。日光致使皮肤变黑，甚至产生炎症。其主要原因就是氧的自由损害，因此经常使用SOD化妆品能有效防止机体免受电离辐射（尤其紫外线）的损害，SOD有明显的防晒效果。80氧化还原酶3.3 SOD有明显的抗炎效果有明显的抗炎效果n活性氧损害是引起炎症的主要原因，SOD是氧自由基清除剂，故SOD可作为抗炎药。n大量研究表明SOD安全无副反应，也很少出现过敏症状。欧美国家已于1988年批准它作为一种临床治疗药物。已在化妆品、牙膏和功能性食品中得到广泛应用。但有些疾病患者如肾功能衰竭、尿毒症、精神病及患孤独症的
44、小孩，其血液中SOD浓度比正常人高很多，这种特殊人群不需补充而是要抑制或减少SOD。81氧化还原酶4SOD4SOD在食品中的在食品中的应用用82氧化还原酶4.1 SOD可制成口服液、化妆品使用可制成口服液、化妆品使用nSOD制作口服液试验表明：SOD在小鼠模拟胃酸中37保温150min，活力仍残存81%；SOD在T37，作用时间210min下对胃蛋白酶和胰酶的降解原，仍残存82%和84%活力，SOD可透过小肠，即可为小肠吸收。因为SOD分子中不含色氨酸，芳香氨酸也很少，能抗胃蛋白酶水解。83氧化还原酶n皱纹是皮肤衰老的标志，皱纹的产生是由于自由基脂质过氧化反应发生在皮肤上，使真皮的胶原蛋白变性
45、和交联，导致胶原坚硬，长度缩短，使皮肤失去膨胀力而形成皱纹。并且皮肤在紫外光照射下会产生超氧自由基，而使皮肤变黑。SOD是超氧自由基的清除剂，经常使用添加SOD的化妆品，等于对机体不断补充外源性SOD，能有效的防止或延缓皮肤衰老。84氧化还原酶n经临床试验证明，SOD化妆品具有抗衰老、抗皱、抗炎症、防晒、去色素沉着、防止老年斑的形成等功效。长期使用可使皮肤富有弹性和光泽，青春常驻。添加SOD的化妆品种类有：化妆水、露、霜、洗面乳、沐浴液、护发素等系列化妆品。85氧化还原酶4.2SOD4.2SOD作作为抗氧化抗氧化剂可防止氧化酶引起的食品变质及哈变等现象。86氧化还原酶4.3 作为食品营养强化剂作为食品营养强化剂n可作为抗衰老功能食品的添加剂，如制成强化SOD的牛奶、饮料、口香糖等系列产品。在食品保健业中，目前已渗入超氧化物歧化酶的有蛋黄浆、中老年奶粉、可溶性咖啡、啤酒、SOD口服液等。87氧化还原酶谢谢88氧化还原酶
