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葡萄糖氧化酶酶学性质和作用机理

GOD的酶学性质和作用机理

  葡萄糖氧化酶是β-D-吡喃型葡萄糖需氧脱氢酶的简称,其系统名称叫作β-D-葡萄糖∶氧1-氧化还原酶,欧盟编号为EC1.1.3.4。

  作为一种需氧脱氢酶,其能够在有氧环境下专一性地催化β-D-葡萄糖,生成葡萄糖酸和过氧化氢。

  其实,早在1904年研究人员就发现了GOD,我国于20世纪60年始研究、生产GOD。经过几十年的发展,目前GOD在食品和医药行业已得到广泛应用。

  而作为添加剂应用在饲料和畜牧生产中,虽然欧盟早已批准了产自黑曲霉的GOD(EC1.1.3.4)允许用作饲料添加剂,美国也在AAFCO官方出版物中将产自黑曲霉的GOD列入允许在动物饲料中使用的酶制剂范围,1999年我国农业部就将产自青霉的GOD规定为允许使用的饲料级酶制剂之一,但GOD真正被关注和应用只是近几年才发展起来,其相关研究较少。

  目前的研究表明,GOD在饲料和畜牧生产中的作用主要有作为抗氧化剂减缓饲料氧化变质、改善动物肠道微生态平衡、提高饲料利用率、促进动物生长、降低中毒反应,更可在一定程度上替代抗菌药物和抗球虫药物。

  2013年12月30日,农业部发布的《饲料添加剂品种目录(2013)》(农业部公告第2045号)中对我国允许使用的饲料级GOD生产菌株进行了专门的规定,限定为特异青霉(Penicilliumnotatum)和黑曲霉(Aspergillusniger),增加了GOD的来源,为拓宽GOD的应用范围提供了保障。

  关于GOD的作用机理,通常情况下,GOD是与过氧化氢酶组成一个氧化还原系统发挥作用。

  首先,GOD在有氧环境下氧化β-D-葡萄糖,生成D-葡萄糖酸-δ-内酯,并产生过氧化氢;

  然后,过氧化氢酶将过氧化氢分解生成水和氧;

  最后,水与D-葡萄糖酸-δ-内酯结合产生葡萄糖酸(见图1)。

  图1 葡萄糖氧化酶作用机理

  根据其作用机理,GOD活性的影响因素主要有温度、pH值和供氧量等,其中pH值作用范围介于3.5~6.5之间,在此范围内可保持良好的稳定性;最适pH值在5.0~5.6,在此范围内酶活基本不变;作用温度一般在30℃~60℃之间。