葡糖氧化酶

化学物质

葡糖氧化酶（Glucose oxidase,GOD），是用金黄色青霉菌进行深层通风发酵，用乙醇、丙酮使之沉淀和高岭土或氢氧铝吸附后再用硫酸铵盐析、精制而得。亦可用点青霉以及黑曲霉制得。近乎白色至浅黄色粉末，或黄色至棕色液体。溶于水，水溶液一般呈淡黄色。几乎不溶于乙醇、氯仿和乙醚。

葡萄糖氧化酶（Glucose oxidase, E.C.1.1.3.4, GOD），系统名称为 β－D－葡萄糖氧化还原酶 ( EC1.1.3.4)，应用广泛，其应用潜力一直为国内外众多的研究者所关注，越来越多的被用于食品工业、纺织漂染等行业，在生物燃料、葡萄糖生物传感器等新兴领域也有广泛的应用。

GOD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（图1）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。催化葡萄糖氧化酶最适pH为7.0，最适温度为45℃。GOD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GOD的主要来源，主要生产菌株为黑曲霉和青霉。GOD的应用领域不断拓展，国内外市场需求量急剧增加。产量低、酶活低、检测方法复杂是GOD产业化的限制性因素，国内外为此做了大量工作并取得了明显进展。

1 GOD的抗氧化作用机制

GOD能消耗分子氧或原子氧氧化葡萄糖，保护食品中的易氧化成分。按反应条件GOD催化反应有3种形

式：

（ 1）没有过氧化氢酶存在时，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-葡糖内酯+ H2O2 ；

（ 2）有过氧化氢酶存在时，每氧化1 mol葡萄糖消耗1/2 mol氧：

C6H12O6+ O2→C6H12O7+H2O2 ；

（ 3）有乙醇及过氧化氢酶存在时，过氧化氢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对β-D-葡萄糖表现出强烈的特异性，葡萄糖分子C(1)上的羟基对酶的催化活性至关重要，且羟基处于β位时的活性要比在α位时高约160倍。底物C(2)， C(3)， C(4)，C(5)， C(6)结构的改变也会大大影响其酶活性，但酶活性仍有部分保留。葡萄糖氧化酶对L-葡萄糖和2-O-甲基-D-葡糖则完全没有活性。

2 GOD的结构和酶学性质

2.1 酶的结构

GOD是同型二聚体分子，含有2个黄素腺嘌呤二核苷酸（ FAD）结合位点。每个单体含有2个完全不同的区域：一个与部分FAD非共价但紧密结合，主要为β折叠；另一个与底物β-D-葡萄糖结合，由4个α-螺旋支撑1个反平行的β折叠。

2.2 酶学性质

高纯度GOD为淡黄色晶体，易溶于水，可制成液体制剂。 GOD完全不溶于乙醚、氯仿、丁醇、吡啶、甘油、乙二醇等有机溶剂。 GOD相对分子质量一般在1.5×105左右，每分子酶含2分子FAD。 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。GOD的作用温度范围一般为30～60 ℃。固体酶制剂在0 ℃下至少可保存2年，－15 ℃下可保存8年。

3 GOD的应用

OD广泛应用于食品、医药领域，图2.

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