葡萄糖氧化酶及其应用

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1、葡萄糖氧化酶及其应用【摘要】:葡萄糖氧化酶是一种需氧脱氢酶,对人体无毒、副作用，广泛应用于食品、医药、饲料等行业中，起到了去除葡萄糖、脱氧、杀菌等作用。该文从葡萄糖氧化酶的性质、生产和应用等方面对其进行了简单介绍。【关键词】：葡萄糖氧化酶性质生产应用TheglucoseoxidaseanditsapplicationAbstract:Glucoseoxidase(GOD)isanaerobicdehydrogenase.Ithasnosideeffectsandnon-toxicityonhuman.GOX，whichhasplayedanimportantroleonremovinggluc

2、ose，de-oxidizationandsterilization，iswidelyapplicatedinfood,medicine,feedstuffandotherfields.Thispaperreviewstheproperty,productionandapplicationofGlucoseoxidase.KeyWords:Glucoseoxidasepropertyproductionapplication葡萄糖氧化酶（GlucoseoxidaseEC1.1.3.4.）全称为β-D-吡喃型葡萄糖需氧脱氢酶，简称GOD，它能在有氧的条件下专一性将β-D-葡萄糖氧化为葡萄糖酸和过

3、氧化氢。早在1904年，人们就发现了葡萄糖氧化酶，但当时对其商业价值认识的不足，并未引起人们的重视。直到1928年，Muller8首先从黑曲霉的无细胞提取液中发现葡萄糖氧化酶，并进一步通过试验确定了酶的作用机理，并命名为葡萄糖氧化酶，之后把他归入脱氢酶类。葡萄糖氧化酶广泛的存在于动物、植物和微生物体内，微生物繁殖快，来源广的特点事其成为葡萄糖氧化酶的主要来源，主要生产菌株为黑曲霉和青霉。其广泛应用于食品、饲料、医药等行业中，起到了去除葡萄糖、脱氧、杀菌等作用。产量低、酶活低、检测方法复杂是GOD产业化的限制性因素。国外由于对葡萄糖氧化酶的研究较早，在菌种筛选、产酶条件的优化、酶的分离纯化、酶学

4、特性以及葡萄糖氧化酶基因的克隆与表达等方面研究都已较为深入。相比国外，我国对葡萄糖氧化酶的研究工作起步较晚，从20世纪末期对其展开了较为系统的研究。我国受技术水平以及仪器设备的限制，目前生产的工业酶制剂不仅生产成本高，而且纯度以及稳定性方面都达不到要求，工业酶制剂市场基本被国外企业所垄断，而如何降低葡萄糖氧化酶的生产成本和提高其应用适应性是急待解决的问题[1]。1.葡萄糖氧化酶的性质1.1物理性质粉状的葡萄糖氧化酶呈灰黄色，液状的葡萄糖氧化酶为淡褐色，精制液体状酶为淡黄色。易溶于水，不溶于不溶于乙醚、氯仿、丁醇、吡啶、甘油、乙二醇等有机溶剂，50%丙酮和66%甲醇能沉淀该酶，溶液在摇动时泡沫呈

5、棕绿色，不能透过硝化纤维膜。固体葡萄糖氧化酶在0℃条件下至少能保存2年，在-15℃下可保存8年[2]。1.2化学性质葡萄糖氧化酶相对分子质量一般在1.5×105左右，每分子酶含2分子FAD。pH作用范围3.5~6.5，最适pH为5.0左右，在没有保护剂存在的条件下pH>8.0或pH<3.0时会迅速失活。葡萄糖氧化酶的作用温度范围一般为30～60℃，最适作用温度为50～55℃。葡萄糖氧化酶能高度特异性的结合β-D-吡喃葡萄糖，葡萄糖分子C1上的羟基对酶的催化作用是必要的条件，而且羟基位于β-位时酶的活性比位于α-位时酶的活性高大约160倍。底物的分子结构在C1、C2、C3、C4、C5、C6位上的

6、改变使葡萄糖氧化酶的活性大幅度下降，但在不同的程度上还表现出一定的活性，见表1。葡萄糖氧化酶对于L-葡萄糖和2-O-甲基-D-葡萄糖是完全没有活性的[3]。表1葡萄糖氧化酶的底物特异性葡萄糖改性的位置化合物同β-D-葡萄糖的差别相对速率β-D-葡萄糖1001α-D-葡萄糖C1上OH的构型0.64续表1葡萄糖氧化酶的底物特异性葡萄糖改性的位置化合物同β-D-葡萄糖的差别相对速率22-脱氧-D-葡萄糖C2上OH被H取代3.32D-甘露糖C2上OH的构型0.98822-O-甲基-D-葡萄糖C2上OH的H被甲基取代033-脱氧-D-葡萄糖C3上OH被H取代14D-半乳糖C4上OH的构型0.544-脱氧

7、-D-葡萄糖C4上OH被H取代255-脱氧-D-葡萄糖C5上OH被H取代0.055L-葡萄糖C5上CH2OH的构型066-脱氧-D-葡萄糖C6上OH被H取代06木糖C6被H取代0.981.2.1葡萄糖氧化酶的作用机理葡萄糖氧化酶能利用分子氧或原子氧进行葡萄糖的氧化,消耗溶解氧,降低氧的氧化作用,从而保护食品中易氧化成分不被氧化。葡萄糖氧化酶的催化反应按反应条件有3种形式:（1）没有过氧化氢酶存在时