[科普中國(guó)]-葡糖氧化酶

葡萄糖氧化酶（ glucose oxidase, E.C.1.1.3.4, GOD），系統(tǒng)名稱為 β－D－葡萄糖氧化還原酶 ( EC1.1.3.4)，應(yīng)用廣泛， 其應(yīng)用潛力一直為國(guó)內(nèi)外眾多的研究者所關(guān)注， 現(xiàn)在越來(lái)越多的被用于食品工業(yè)、紡織漂染等行業(yè)，在生物燃料、葡萄糖生物傳感器等新興領(lǐng)域也有廣泛的應(yīng)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(guò)氧化氫（圖1）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。GOD廣泛分布于動(dòng)植物和微生物體內(nèi)。由于微生物生長(zhǎng)繁殖快、來(lái)源廣，是生產(chǎn)GOD的主要來(lái)源，主要生產(chǎn)菌株為黑曲霉和青霉。目前GOD的應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓展，國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)需求量急劇增加。產(chǎn)量低、酶活低、檢測(cè)方法復(fù)雜是GOD產(chǎn)業(yè)化的限制性因素，國(guó)內(nèi)外為此做了大量工作并取得了明顯進(jìn)展。

1 GOD的抗氧化作用機(jī)制GOD能消耗分子氧或原子氧氧化葡萄糖，保護(hù)食品中的易氧化成分。按反應(yīng)條件GOD催化反應(yīng)有3種形
式：

（ 1）沒(méi)有過(guò)氧化氫酶存在時(shí)，每氧化1 mol葡萄糖消耗1 mol氧：

C6H12O6+O2→C6H12O7+H2O2 ；

β-D-葡萄糖+ O2→β-D-葡糖內(nèi)酯+ H2O2 ；

（ 2）有過(guò)氧化氫酶存在時(shí)，每氧化1 mol葡萄糖消耗1/2 mol氧：

C6H12O6+ O2→C6H12O7+H2O2 ；

（ 3）有乙醇及過(guò)氧化氫酶存在時(shí)，過(guò)氧化氫酶可用于乙醇的氧化，每氧化1 mol葡萄糖消耗1 mol氧：

C6H12O6+ C2H5OH+O2→C6H12O7+ CH3CHO +H2O2 。

此外， GOD對(duì)β-D-葡萄糖表現(xiàn)出強(qiáng)烈的特異性，葡萄糖分子C(1)上的羥基對(duì)酶的催化活性至關(guān)重要，且羥基處于β位時(shí)的活性要比在α位時(shí)高約160倍。底物C(2)， C(3)， C(4)，C(5)， C(6)結(jié)構(gòu)的改變也會(huì)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(duì)L-葡萄糖和2-O-甲基-D-葡糖則完全沒(méi)有活性。2

2 GOD的結(jié)構(gòu)和酶學(xué)性質(zhì)2.1 酶的結(jié)構(gòu)GOD是同型二聚體分子，含有2個(gè)黃素腺嘌呤二核苷酸（ FAD）結(jié)合位點(diǎn)。每個(gè)單體含有2個(gè)完全不同的區(qū)域：一個(gè)與部分FAD非共價(jià)但緊密結(jié)合，主要為β折疊；另一個(gè)與底物β-D-葡萄糖結(jié)合，由4個(gè)α-螺旋支撐1個(gè)反平行的β折疊。3

2.2 酶學(xué)性質(zhì)高純度GOD為淡黃色晶體，易溶于水，可制成液體制劑。 GOD完全不溶于乙醚、氯仿、丁醇、吡啶、甘油、乙二醇等有機(jī)溶劑。 GOD相對(duì)分子質(zhì)量一般在1.5×105左右，每分子酶含2分子FAD。 pH作用范圍3.5～6.5，最適pH 5.0左右，在沒(méi)有保護(hù)劑存在的條件下pH >8.0或pH