葡萄糖氧化酶的技术机理与应用

唐宇彤

葡萄糖氧化酶的技术机理与应用

唐宇彤

（成都实验外国语学校 610031）

葡萄糖氧化酶是通过黑曲霉进行发酵后产生的一种好氧的脱氢酶，对人体无任何毒副作用，能够分解葡萄糖，此外也有着脱氢、杀菌的作用，就目前而言，多个领域如食品、医药等都可以看到葡萄糖氧化酶的身影。本文将对葡萄糖氧化酶进行概述，并且从它的作用原理、酶学性质、分离纯化等多方面去分析。

葡萄糖氧化酶；黑曲霉；分析

葡萄糖氧化酶（Glucose Oxidase，GOD）可以在有氧环境下转化为催化β-D葡萄糖，生成过氧化氢与葡萄糖酸，该种物质在植物、动物、微生物体内都有广泛的分布。葡萄糖氧化酶在饲料、医药、食品等行业中都有着良好的发展前景，有着脱氧、去除葡萄糖以及杀菌的作用。该种物质最早于1904年被人们发现，但是由于当时技术问题的限制，并未引起关注。直到1928年，才开始引起学界的关注，并逐步的投入生产中。我国在20世纪70年代开始对葡萄糖氧化酶进行了研究，在各个方面都进行了深入的研究，取得了良好的效果。

1 葡萄糖氧化酶的来源及作用

葡萄糖氧化酶可以在氧气的作用下将β-D-葡萄糖催化成葡萄糖酸和过氧化氢，这种酶广泛的存在于动物和植物或者微生物的体内，由于微生物的自身特点，我们一般从微生物体内提取葡萄糖氧化酶。葡萄糖氧化酶可以与过氧化氢酶共同作用。葡萄糖氧化酶在氧气的作用下能够将葡萄糖转化成葡萄糖酸内酯，并将氧气转换成过氧化氢，而过氧化氢则是在过氧化氢酶的作用下分解成氧气和水，最后水又参加了葡萄酸内脂生成葡萄糖酸的过程。葡萄糖氧化酶在有氧条件下能专一性地催化β-D-葡糖生成葡萄糖酸和过氧化氢，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。葡萄糖氧化酶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，是生产葡萄糖氧化酶的主要来源，主要生产菌株为黑曲霉和青霉。目前葡萄糖氧化酶的应用领域不断拓展，国内外市场需求量急剧增加。

2 葡萄糖氧化酶的酶学性质

葡萄糖氧化酶在纯度较高时呈现淡黄色晶体、且易溶于水，可以用于制作液体药剂。与有机溶剂不互溶。通常葡萄糖氧化酶制剂之中添加少量过氧化氢酶，当过氧化氢酶与葡萄糖氧化酶共同存在时，两者将会组成一个复杂的酶体系。葡萄糖氧化酶相对分子大小一般在15万左右，pH值也在3.5～6.5之间波动，其最适pH值为5.0，当pH大于8.0或者小于3.0时，将会迅速失去生物活性。葡萄糖氧化酶的最是温度在30～60℃之间，它能够吸收波长为377nm和455nm。当他处于紫外光照射下时，不会产生荧光，而当经过特殊处理后可以发出绿色荧光。

3 葡萄糖氧化酶的分离纯化及固定化措施

葡萄糖氧化酶质量好坏在很大程度上受到铊浓度的影响，杂质的存在使得葡萄糖氧化酶的应用范围和实际效果受到了影响，此外高纯度的葡萄糖氧化酶制剂有利于葡萄糖氧化酶的各种理化性质研究的开展。而葡萄糖氧化酶固定化技术的应用能够在提高其稳定性的同时也能够扩大它的应用范围，就当前而言，固定化葡萄糖氧化酶的主要作用还是检测葡萄糖的含量高低，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备是从微生物中提取获得，但是由于黑曲霉和青霉菌等微生物体内产生的葡萄糖氧化酶的含量较低，并且需要的操作十分复杂，因此我们一般通过基因工程方法获得葡萄糖氧化酶生产菌株从而得到数量庞大的葡萄糖氧化酶。

4 葡萄糖氧化酶的在食品方面的应用

葡萄糖氧化酶在食品行业已经具有了一定的地位，尤其是在葡萄酒和啤酒的生产中，红葡萄酒的酿造过程中加入葡萄糖氧化酶，使葡萄糖快速转换成葡萄酸内酯，同时将氧气转化成过氧化氢，而过氧化氢本身就具有杀菌能力，这样就在一定程度上解决了杂菌的污染问题，同时消除了反应当中多余的氧气，在保证葡萄酒的色泽和味道的同时也提高了它的储藏期。而啤酒也是如此，除去其中的氧气，增长保质期和色泽，葡萄糖氧化酶在果汁保鲜、茶叶保鲜、对虾保鲜等情况下原理基本上与保存就相同。在小麦粉和玉米粉中添加葡萄糖氧化酶能够使面粉更具有弹力，究其根本原因，是由于在发生氧化的过程中，强化了面粉内部的网状结构造成。

5 葡萄糖氧化酶在医药行业中的应用

葡萄糖氧化酶在医药领域当中的运用主要是用于检测人体内的血糖浓度。一般是以试纸或者试剂盒的方式出现。GOD和辣根过氧化物酶进行组合能够制造测定人体葡萄糖含量的酶试剂盒，这由GOD和辣根过氧化物酶制作的试剂比斐林试剂更加准确，便捷。这种试剂已经在国际上得到大范围推广，而在我国也开始得到应用。此外，葡萄糖氧化酶还具有预防口腔疾病的功效。据研究表明，葡萄糖氧化酶G与特定的酶制剂相结合能够消除牙垢、避免龋齿的产生，甚至还可以用于治疗伤口等等。

6 展望

葡萄糖氧化酶自发现以来就备受社会各界人士关注，在生物催化方面它有着巨大的发展潜力，能够应用到各行各业当中。但是受到当前科技水平的限制，存在发酵活力低，分离提纯操作复杂等问题，因此对于如何解决这些问题是当前生化领域的科学家重点关注的难题，随着我国科学技术的发展，相信在未来我们可以大幅度提高葡萄糖氧化酶的产量和纯度，并且应用到更多的领域当中。

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1004-7344（2016）27-0283-01

2016-9-3