葡萄糖氧化酶(GOD)的神奇用途

 

有种很神奇的酶它的简称很酷-GOD,是不是让人,尤其是英语好的童鞋眼前一亮,Oh! My God!居然真有这样的东东?没错这里的主角-葡萄糖氧化酶,它的英文简称确实就是GOD,其英文全称是glucose oxidase。下面让我们来说说这个神奇的GOD。

 

葡萄糖氧化酶(glucose oxidase,GOD)是从特异青霉(Penicillium notatum)等霉菌和蜂蜜中发现的酶。GOD是一种典型的氧化还原酶。它是一个分子量约160000道尔顿的蛋白质,有二个(或四个)多肽链构成,酶反应的最适pH 5-7,最适温度是30-40℃,催化时需要黄素腺嘌呤二核苷酸(FAD)作为辅酶参与作用。反应时葡萄糖先进行脱氢形成葡萄糖酸内酯,使FAD还原为还原型FAD,葡萄糖酸内酯进一步水解为葡萄糖酸。还原型FAD与空气中的氧反应形成过氧化氢。如果体系中存在过氧化物酶,过氧化氢则分解为水和氧。为此,在有氧条件下,它能高度专一地催化β-D-葡萄糖反应,生成葡萄糖酸,消耗氧。起到了转化葡萄糖和去除氧的功用。由于GOD能定量地生成过氧化氢,因此作为D-葡萄糖的定量试剂而广泛被应用于生物化学领域和临床检查。是不是感觉这哥们已经挺神通广大了?不过还有更腻害的:

 

一.GOD作为食品添加剂,广泛的用在各种食品的保存中

 

由真菌Aspergillus niger、Penicillium notatum 产生的GOD能催化葡萄糖通过消耗空气中的氧而氧化。因此,该酶可用来除去葡萄糖或氧气。GOD是一种需氧脱氢酶,对食品有多种作用,作为在食品保鲜及包装中最大的作用是除氧,延长食品的保鲜保质期。很多食品尤其是生鲜食品,其保藏过程中或加工过程中,氧的存在使其保鲜受到很大影响,除氧是食品保藏中的必要手段。除氧方法很多,利用GOD除氧是一种理想的方法。GOD具有对氧非常专一性的理想的除氧作用。对于已经发生的氧化变质,可阻止进一步发展,或者在未变质时,能防止发生,因此可以应用于茶叶、冰淇淋、奶粉、啤酒、果酒及其他饮料制品的包装中,也可用于蛋白质的脱糖、罐头酒类的储藏。

 

食品添加剂

 

1.可从蛋液中除去葡萄糖,以防蛋白成品在贮藏期间的变色、变质。最高用量500mg/kg。

 

2.可用于柑橘类饮料及啤酒、白葡萄酒等的脱氧。以防色泽增深、降低风味和金属溶出。在啤酒加工过程中加入适量的GOD可以除去啤酒中的溶解氧和瓶颈氧,阻止啤酒的氧化变质。在白葡萄酒加工过程中加入适量的GOD可防止白葡萄酒在多酚氧化酶的作用下而变色。GOD也可防止果汁中的维生素C因氧化而破坏、多脂食品中脂类因氧化而酸败等。此外,也可有效的防止灌装容器内壁的氧化腐蚀。由于GOD催化过程不仅能使葡萄糖氧化变性,而且在反应中消耗多个氧分子,因此,它可作为脱氧剂广泛应用于食品保鲜。另外,氧化反应所导致的香气变差也可因为该酶的加入受到阻止,从而延长柑橘类果汁、啤酒和葡萄酒的货架期。最高用量为10mg/kg。

 

3.用于全脂奶粉、谷物、可可、咖啡、虾类、肉等食品。可防止由葡萄糖引起的褐变。同时,GOD用于肉和蛋白质食品有助于金黄色泽的产生。用GOD从密封系统中除去氧气可抑制脂肪氧化,和天然色素的氧化降解。例如,用GOD/过氧化氢酶溶液浸渍虾、蟹可防止由粉红色到黄色的转变。
4.GOD体系能够将面筋分子中的巯基(-SH)氧化为二硫键(-S-S-),,有助于面筋蛋白之间形成较好的蛋白质网络结构,从而增强面筋的强度,提高面团延展性、增大面包体积。故近年来用于面包制造,效果良好,。可用以代替可致癌的溴酸钾,受到愈来愈多的重视。

 

二.GOD在动物养殖中发挥重要作用

 

GOD具有抑霉解毒、增强免疫、保肝解毒和促进消化等多种功能,可清除体内,特别是肠道内致病因子,优化肠道环境,提高食欲,增加采食量,替代抗生素和益生素。保护免疫系统,增强肝脏功能,降低动物体内药物残留,提高畜产品品质。可以替代抗生素预防程序和饲料中的部分抗生素。作为一种新型绿色无毒害饲料添加剂可以广泛应用于畜禽饲料中。

 

GOD在动物疾病防治中可以快速解除毒素中毒,特别是霉菌毒素中毒;可以辅助药物,增加疗效,加快痊愈。复合的GOD制剂可以快速解除动物体内细菌毒素,细胞内毒素中毒,特别对霉菌毒素中毒的治疗作用优于制霉菌素等药物。具有一日控制死淘,三日康复的功效。与抗生素无配伍禁忌,协同抗生素可增加疗效,加快痊愈。耐高温制粒,适合于颗粒饲料加工生产。用于预防和治疗沙门氏菌引起的疾病,效果突出,功效优于抗生素,且无抗生素耐药性及残留危害。特别适用于发达国家高标准禽蛋类及肉食品生产加工。

 

GOD的作用功效:

 

1.改善动物肠道微生态系统,提高机体免疫力

 

GOD在动物体内催化葡萄糖产生葡萄糖酸和过氧化氢,这个过程中需要消耗大量的氧气,这就为动物肠道营造了一个相对厌氧的环境,这种厌氧环境有利于肠道内有益菌的增殖,不利于有害菌的生长,同时大量的有益菌还会竞争性的抑制有害菌。葡萄糖酸可以促使食糜产生大量的短链脂肪酸,而短链脂肪酸是肠道微生物的主要能量来源。通过优化肠道内菌群结构,可以提高动物肠道健康,增强免疫力。有研究表明,添加GOD可以降低仔猪粪便中大肠杆菌和沙门氏菌的数量。试验显示,添加GOD可以有效降低仔猪胃和回肠大肠杆菌的数量,显著提高仔猪胃和回肠内乳酸菌的数量。

 

葡萄糖酸是一种有机酸,能够降低胃肠道pH值,刺激胃肠道蠕动,提升胃肠道动力,激活内源酶的活性,有利于食糜与消化酶的均匀混合,提高营养物质利用率。添加0.5%的GOD(15U/g)可显著降低回肠和空肠的pH值,对后段肠道有显著影响。添加GOD可增加十二指肠和空肠绒毛高度,降低隐窝深度,提高绒毛高度/隐窝深度(VC),提高淀粉酶、脂肪酶和胰蛋白酶等内源酶的活性,提高食糜中营养物质消化率。

 

过氧化氢具有强大的杀菌能力,直接抑制大肠杆菌、沙门氏菌等有害菌的生长,能够减少肠道疾病的发生,因此GOD具有类抗生素的作用。体外抑菌试验表明,多2U/ml的GOD可有效抑制大肠杆菌和沙门氏菌生长。在肉鸡饲料中添加GOD,结果显示可有效改善日增重和料肉比,且GOD替代抗生素能起到有效的作用。

 

2.抑制霉菌生长,减轻毒素危害

 

GOD通过抗氧化作用抑制黄曲霉、黑根霉和青霉等多种霉菌的生长,从而减少霉菌毒素的产生,对黄曲霉毒素B1具有很好的预防效果。同时它能够破坏霉菌毒素的呋喃环结构,使环打开,进而促使霉菌毒素的毒性消失;GOD还能生成葡萄糖醛酸,刺激胃肠产生解毒酶,同时提高肝脏的解毒能力,诱发机体自身解毒能力增强,减少霉菌毒素对动物机体的影响。在使用霉变饲料的小鼠日粮中添加GOD,结果显示,黄曲霉毒素B1含量低于67.66μg/kg时,添加0.3%的GOD可有效缓解霉菌毒素对生长造成的影响。在研究中发现,用5‰25U/g(25U/ml)GOD完全可以解除饲料中500ppb浓度黄曲霉毒素B1的毒性,用含2000ppb浓度黄曲霉毒素B1和添加5‰25U/gGOD的饲料喂小鸡,相比对照组,实验组存活数量提高39.5%,在小鸡饮用水中加入5‰25U/gGOD,存活数量可提高28.5%。研究表明,在含有19.5μg/kg黄曲霉毒素B1的玉米饲料中添加5‰的GOD,连续喂养奶牛10d,可解除黄曲霉毒素M1的毒性,与对照组相比,对牛奶产量、乳蛋白和乳脂含量没有影响。

 

3.去除氧气(自由基),保护肠道上皮,有效控制球虫及腹泻

 

畜禽在各种应激状态发生时会产生大量的自由基,这些自由基达到一定的量会破坏肠道内的上皮细胞,GOD具有抗氧化作用,能够清除动物体内产生的自由基,保护肠道上皮细胞完整,阻止病原菌及球虫入侵。研究结果显示,饲粮中添加GOD可提高肉鸡血清SOD活性,降低MDA含量,具有抗氧化和抗应激的作用。葡萄糖酸在肠道后段被菌群利用产生丁酸,为肠上皮提供能量,刺激肠上皮细胞生长,增强黏膜通透性,促进水和钠离子的吸收。在仔猪日粮中添加200克GOD,腹泻率可下降54.21%。

 

4.促进饲料消化,提高生产性能

 

迅速代谢肠道中葡萄糖,减少高浓度葡萄糖对采食量的抑制作用;降低畜禽肠道pH,激活肠道内源消化酶,促进饲料在肠道中的消化吸收,有助于动物在厌食、消化不良、腹泻时,迅速恢复正常采食,促进动物快速生长。长期使用能提高肉鸡生长速度15%以上,蛋鸡高峰期产蛋率提高3-5%,高峰期后提高产蛋率5-7%,增加蛋壳厚度和蛋重,减少畸形蛋率,降低料蛋比和死淘率。

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