葡萄糖氧化酶(Glucose oxidase,简称GOD),其系统命名为β-D-葡萄糖氧化还原酶(EC 1.1.3.4),是一种具有多种功能的酶。以下是对葡萄糖氧化酶的详细介绍:
一、基本信息
外观:近乎白色至浅黄色粉末,或黄色至棕色液体。
溶解性:易溶于水,水溶液一般呈淡黄色。几乎不溶于乙醇、氯仿和乙醚。
分子量:一般在150,000~180,000道尔顿(D)左右。
结构:同型二聚体分子,含有2个黄素腺嘌呤二核苷酸(FAD)结合位点。
二、性质
酶学性质:
作用温度:30~60℃,固体酶制剂在0℃下至少可保存2年,-15℃下可保存8年。
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 > 8.0或pH < 3.0时会迅速失活。
稳定性:对Ag⁺、Hg⁺、亚硫酸氢钠等有强烈的抑制作用,而Na⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、Zn²⁺、Mn²⁺等对酶具有不同程度的激活作用。
三、来源
葡萄糖氧化酶广泛分布于动植物和微生物体内,但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和青霉。
四、作用机理
葡萄糖氧化酶能高度专一性地催化β-D-葡萄糖与空气中的氧反应,使葡萄糖氧化成为葡萄糖酸和过氧化氢。该反应是一个典型的两步酶反应过程:
葡萄糖氧化酶引起的葡萄糖氧化,辅酶黄素腺嘌呤二核苷酸(FAD)还原成FADH₂。
辅酶FADH₂被分子氧氧化(生物催化剂的再生)并生成过氧化氢。
五、应用领域
食品工业:
脱氧:用于葡萄酒、啤酒、果汁、奶粉等食品的脱氧处理。
面粉改良:改善面粉的烘焙品质。
防止食品褐变:保护食品中的易氧化成分,防止食品褐变。
食品快速检测:在食品快速检测中也有应用。
医药领域:
作为临床上检测糖代谢异常的指标,帮助医生了解患者是否存在糖尿病等糖代谢异常的情况。
在医疗和生物传感器中也有应用。
环保和节能:
生物染色:在染色应用中,用于棉织物的生物染色,产生有色醌类化合物,具有环保、节能的特点。
纸浆漂白:在纸浆漂白过程中,葡萄糖氧化酶产生的H₂O₂能够替代传统的氯气漂白工艺,减少有害物质的排放。
其他领域:
纺织漂染行业:在纺织漂染中也有应用。
生物燃料等新兴领域:随着技术的发展,葡萄糖氧化酶在这些领域的应用也在不断拓展。
综上所述,葡萄糖氧化酶是一种具有广泛应用价值的酶类,在食品、医药、环保等多个领域都发挥着重要作用。随着研究的深入和技术的发展,其应用领域还将不断拓展。