唐宇彤

葡萄糖氧化酶的技術(shù)機(jī)理與應(yīng)用

唐宇彤

（成都實(shí)驗(yàn)外國語學(xué)校 610031）

葡萄糖氧化酶是通過黑曲霉進(jìn)行發(fā)酵后產(chǎn)生的一種好氧的脫氫酶，對人體無任何毒副作用，能夠分解葡萄糖，此外也有著脫氫、殺菌的作用，就目前而言，多個(gè)領(lǐng)域如食品、醫(yī)藥等都可以看到葡萄糖氧化酶的身影。本文將對葡萄糖氧化酶進(jìn)行概述，并且從它的作用原理、酶學(xué)性質(zhì)、分離純化等多方面去分析。

葡萄糖氧化酶；黑曲霉；分析

葡萄糖氧化酶（Glucose Oxidase，GOD）可以在有氧環(huán)境下轉(zhuǎn)化為催化β-D葡萄糖，生成過氧化氫與葡萄糖酸，該種物質(zhì)在植物、動物、微生物體內(nèi)都有廣泛的分布。葡萄糖氧化酶在飼料、醫(yī)藥、食品等行業(yè)中都有著良好的發(fā)展前景，有著脫氧、去除葡萄糖以及殺菌的作用。該種物質(zhì)最早于1904年被人們發(fā)現(xiàn)，但是由于當(dāng)時(shí)技術(shù)問題的限制，并未引起關(guān)注。直到1928年，才開始引起學(xué)界的關(guān)注，并逐步的投入生產(chǎn)中。我國在20世紀(jì)70年代開始對葡萄糖氧化酶進(jìn)行了研究，在各個(gè)方面都進(jìn)行了深入的研究，取得了良好的效果。

1 葡萄糖氧化酶的來源及作用

葡萄糖氧化酶可以在氧氣的作用下將β-D-葡萄糖催化成葡萄糖酸和過氧化氫，這種酶廣泛的存在于動物和植物或者微生物的體內(nèi)，由于微生物的自身特點(diǎn)，我們一般從微生物體內(nèi)提取葡萄糖氧化酶。葡萄糖氧化酶可以與過氧化氫酶共同作用。葡萄糖氧化酶在氧氣的作用下能夠?qū)⑵咸烟寝D(zhuǎn)化成葡萄糖酸內(nèi)酯，并將氧氣轉(zhuǎn)換成過氧化氫，而過氧化氫則是在過氧化氫酶的作用下分解成氧氣和水，最后水又參加了葡萄酸內(nèi)脂生成葡萄糖酸的過程。葡萄糖氧化酶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，人們習(xí)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。葡萄糖氧化酶廣泛分布于動植物和微生物體內(nèi)。由于微生物生長繁殖快、來源廣，是生產(chǎn)葡萄糖氧化酶的主要來源，主要生產(chǎn)菌株為黑曲霉和青霉。目前葡萄糖氧化酶的應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓展，國內(nèi)外市場需求量急劇增加。

2 葡萄糖氧化酶的酶學(xué)性質(zhì)

葡萄糖氧化酶在純度較高時(shí)呈現(xiàn)淡黃色晶體、且易溶于水，可以用于制作液體藥劑。與有機(jī)溶劑不互溶。通常葡萄糖氧化酶制劑之中添加少量過氧化氫酶，當(dāng)過氧化氫酶與葡萄糖氧化酶共同存在時(shí)，兩者將會組成一個(gè)復(fù)雜的酶體系。葡萄糖氧化酶相對分子大小一般在15萬左右，pH值也在3.5～6.5之間波動，其最適pH值為5.0，當(dāng)pH大于8.0或者小于3.0時(shí)，將會迅速失去生物活性。葡萄糖氧化酶的最是溫度在30～60℃之間，它能夠吸收波長為377nm和455nm。當(dāng)他處于紫外光照射下時(shí)，不會產(chǎn)生熒光，而當(dāng)經(jīng)過特殊處理后可以發(fā)出綠色熒光。

3 葡萄糖氧化酶的分離純化及固定化措施

葡萄糖氧化酶質(zhì)量好壞在很大程度上受到鉈濃度的影響，雜質(zhì)的存在使得葡萄糖氧化酶的應(yīng)用范圍和實(shí)際效果受到了影響，此外高純度的葡萄糖氧化酶制劑有利于葡萄糖氧化酶的各種理化性質(zhì)研究的開展。而葡萄糖氧化酶固定化技術(shù)的應(yīng)用能夠在提高其穩(wěn)定性的同時(shí)也能夠擴(kuò)大它的應(yīng)用范圍，就當(dāng)前而言，固定化葡萄糖氧化酶的主要作用還是檢測葡萄糖的含量高低，而通常使用的方法是吸附法、包埋法等等。一般葡萄糖氧化酶的制備是從微生物中提取獲得，但是由于黑曲霉和青霉菌等微生物體內(nèi)產(chǎn)生的葡萄糖氧化酶的含量較低，并且需要的操作十分復(fù)雜，因此我們一般通過基因工程方法獲得葡萄糖氧化酶生產(chǎn)菌株從而得到數(shù)量龐大的葡萄糖氧化酶。

4 葡萄糖氧化酶的在食品方面的應(yīng)用

葡萄糖氧化酶在食品行業(yè)已經(jīng)具有了一定的地位，尤其是在葡萄酒和啤酒的生產(chǎn)中，紅葡萄酒的釀造過程中加入葡萄糖氧化酶，使葡萄糖快速轉(zhuǎn)換成葡萄酸內(nèi)酯，同時(shí)將氧氣轉(zhuǎn)化成過氧化氫，而過氧化氫本身就具有殺菌能力，這樣就在一定程度上解決了雜菌的污染問題，同時(shí)消除了反應(yīng)當(dāng)中多余的氧氣，在保證葡萄酒的色澤和味道的同時(shí)也提高了它的儲藏期。而啤酒也是如此，除去其中的氧氣，增長保質(zhì)期和色澤，葡萄糖氧化酶在果汁保鮮、茶葉保鮮、對蝦保鮮等情況下原理基本上與保存就相同。在小麥粉和玉米粉中添加葡萄糖氧化酶能夠使面粉更具有彈力，究其根本原因，是由于在發(fā)生氧化的過程中，強(qiáng)化了面粉內(nèi)部的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)造成。

5 葡萄糖氧化酶在醫(yī)藥行業(yè)中的應(yīng)用

葡萄糖氧化酶在醫(yī)藥領(lǐng)域當(dāng)中的運(yùn)用主要是用于檢測人體內(nèi)的血糖濃度。一般是以試紙或者試劑盒的方式出現(xiàn)。GOD和辣根過氧化物酶進(jìn)行組合能夠制造測定人體葡萄糖含量的酶試劑盒，這由GOD和辣根過氧化物酶制作的試劑比斐林試劑更加準(zhǔn)確，便捷。這種試劑已經(jīng)在國際上得到大范圍推廣，而在我國也開始得到應(yīng)用。此外，葡萄糖氧化酶還具有預(yù)防口腔疾病的功效。據(jù)研究表明，葡萄糖氧化酶G與特定的酶制劑相結(jié)合能夠消除牙垢、避免齲齒的產(chǎn)生，甚至還可以用于治療傷口等等。

6 展望

葡萄糖氧化酶自發(fā)現(xiàn)以來就備受社會各界人士關(guān)注，在生物催化方面它有著巨大的發(fā)展?jié)摿?，能夠?yīng)用到各行各業(yè)當(dāng)中。但是受到當(dāng)前科技水平的限制，存在發(fā)酵活力低，分離提純操作復(fù)雜等問題，因此對于如何解決這些問題是當(dāng)前生化領(lǐng)域的科學(xué)家重點(diǎn)關(guān)注的難題，隨著我國科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，相信在未來我們可以大幅度提高葡萄糖氧化酶的產(chǎn)量和純度，并且應(yīng)用到更多的領(lǐng)域當(dāng)中。

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2016-9-3