葡糖氧化酶
食品工業中一種重要的工業用酶
葡糖氧化酶(Glucose Oxidase,GOD)是食品工業中一種重要的工業用酶,廣泛用於葡萄酒、啤酒、果汁、奶粉等食品脫氧、麵粉改良、防止食品褐變等方面,在食品快速檢測及生物感測器上也有廣泛應用。GOD廣泛分佈於動植物和微生物體內。由於微生物生長繁殖快、來源廣,是生產GOD的主要來源,主要生產菌株為黑麴黴和青黴。
葡萄糖氧化酶( glucose oxidase, E.C.1.1.3.4, GOD),系統名稱為 β-D-葡萄糖氧化還原酶 ( EC1.1.3.4),應用廣泛,其應用潛力一直為國內外眾多的研究者所關注,現在越來越多地被用於食品工業、紡織漂染等行業,在生物燃料、葡萄糖生物感測器等新興領域也有廣泛的應用。
GOD在有氧條件下能專一性地催化β-D-葡糖生成葡萄糖酸和過氧化氫(圖1)人們習慣將需氧脫氫酶也稱為氧化酶,如胺氧化酶、黃嘌呤氧化酶等。目前GOD的應用領域不斷拓展,國內外市場需求量急劇增加。產量低、酶活低、檢測方法複雜是GOD產業化的限制性因素,國內外為此做了大量工作並取得了明顯進展。
GOD能消耗分子氧或原子氧氧化葡萄糖,保護食品中的易氧化成分。按反應條件GOD催化反應有3種形
式:
( 1)沒有過氧化氫酶存在時,每氧化1 mol葡萄糖消耗1 mol氧:
CHO+O→CHO+HO ;
β-D-葡萄糖+ O→β-D-葡糖內酯+ HO;
( 2)有過氧化氫酶存在時,每氧化1 mol葡萄糖消耗1/2 mol氧:
CHO+ O→CHO+HO ;
( 3)有乙醇及過氧化氫酶存在時,過氧化氫酶可用於乙醇的氧化,每氧化1 mol葡萄糖消耗1 mol氧:
CHO+ CHOH+O→CHO+ CHCHO +HO 。
此外, GOD對β-D-葡萄糖表現出強烈的特異性,葡萄糖分子C(1)上的羥基對酶的催化活性至關重要,且羥基處於β位時的活性要比在α位時高約160倍。底物C, C, C,C, C結構的改變也會大大影響其酶活性,但酶活性仍有部分保留。葡萄糖氧化酶對L-葡萄糖和2-O-甲基-D-葡糖則完全沒有活性。
GOD是同型二聚體分子,含有2個黃素腺嘌呤二核苷酸( FAD)結合位點。每個單體含有2個完全不同的區域:一個與部分FAD非共價但緊密結合,主要為β摺疊;另一個與底物β-D-葡萄糖結合,由4個α-螺旋支撐1個反平行的β摺疊。
高純度GOD為淡黃色晶體,易溶於水,可製成液體製劑。 GOD完全不溶於乙醚、氯仿、丁醇、吡啶、甘油、乙二醇等有機溶劑。 GOD相對分子質量一般在1.5×10 左右,每分子酶含2分子FAD。 pH作用範圍3.5~6.5,最適pH 5.0左右,在沒有保護劑存在的條件下pH >8.0或pH <3.0時會迅速失活。GOD的作用溫度範圍一般為30~60 ℃。固體酶製劑在0 ℃下至少可保存2年,-15 ℃下可保存8年。
葡糖氧化酶