葡糖氧化酶 :食品工业中一种重要的工业用酶

更新时间:2024-09-21 05:52

葡糖氧化酶(Glucose Oxidase,GOD)是食品工业中一种重要的工业用酶,广泛用于葡萄酒、啤酒、果汁饮料、奶粉等食品脱氧、面粉改良、防止食品褐变等方面,在食品快速检测及生物传感器上也有广泛应用。GOD广泛分布于动植物和微生物体内。由于微生物生长繁殖快、来源广,是生产GOD的主要来源,主要生产菌株为黑曲霉青霉

简介

葡萄糖氧化酶( glucose oxidase, ec1.1.3.4, GOD),系统名称为 β-D-葡萄糖氧化还原酶 ( EC1.1.3.4),应用广泛,其应用潜力一直为国内外众多的研究者所关注,现在越来越多地被用于食品工业、纺织漂染等行业,在生物燃料、葡萄糖生物传感器等新兴领域也有广泛的应用。

GOD在有氧条件下能专一性地催化β-D-葡糖生成葡萄糖酸过氧化氢(图1)人们习惯将需氧脱氢酶也称为氧化酶,如胺氧化酶、黄嘌呤氧化酶等。目前GOD的应用领域不断拓展,国内外市场需求量急剧增加。产量低、酶活低、检测方法复杂是GOD产业化的限制性因素,国内外为此做了大量工作并取得了明显进展。

抗氧化作用

GOD能消耗分子氧或原子氧氧化葡萄糖,保护食品中的易氧化成分。按反应条件GOD催化反应有3种形

式:

( 1)没有过氧化氢酶存在时,每氧化1 摩尔葡萄糖消耗1 mol氧:

CHO+O→CHO+HO ;

β-D-葡萄糖+ O→β-D-葡糖内+ HO;

( 2)有过氧化氢酶存在时,每氧化1 mol葡萄糖消耗1/2 mol氧:

CHO+ O→CHO+HO ;

( 3)有乙醇及过氧化氢酶存在时,过氧化氢酶可用于乙醇的氧化,每氧化1 mol葡萄糖消耗1 mol氧:

CHO+ CHOH+O→CHO+ CHCHO +HO 。

此外, GOD对β-D-葡萄糖表现出强烈的特异性,葡萄糖分子C(1)上的羟基对酶的催化活性至关重要,且羟基处于β位时的活性要比在α位时高约160倍。底物C, C, C,C, C结构的改变也会大大影响其酶活性,但酶活性仍有部分保留。葡萄糖氧化酶对L-葡萄糖和2-O-甲基D-葡糖则完全没有活性。

结构和性质

酶的结构

GOD是同型二聚体分子,含有2个黄素腺嘌呤二核酸( FAD)结合位点。每个单体含有2个完全不同的区域:一个与部分FAD非共价但紧密结合,主要为β折叠;另一个与底物β-D-葡萄糖结合,由4个α-尾旋支撑1个反平行的β折叠。

酶学性质

高纯度GOD为淡黄色晶体,易溶于水,可制成液体制剂。 GOD完全不溶于乙醚三氯甲烷、丁醇、吡啶丙三醇乙二醇等有机溶剂。 GOD相对分子质量一般在1.5×10 左右,每分子酶含2分子FAD。 pH作用范围3.5~6.5,最适pH 5.0左右,在没有保护剂存在的条件下pH \u003e8.0或pH \u003c3.0时会迅速失活。GOD的作用温度范围一般为30~60 ℃。固体酶制剂在0 ℃下至少可保存2年,-15 ℃下可保存8年。

GOD的应用

OD广泛应用于食品、医药领域。

参考资料

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