葡萄糖氧化酶飼料添加劑 的基本情況

時(shí)間：2020-07-14作者：鄭州美力盾生物技術(shù)有限公司瀏覽：126

葡萄糖氧化酶（Glucose Oxidase，GOD）的系統(tǒng)命名為β-D-葡萄糖：

氧化還原酶（EC1.1.3.4）。較早于1928年由Muller[1]在黑曲霉（Aspergillus niger）中發(fā)現(xiàn)，GOD能夠以氧分子為電子受體，催化β-D-葡萄糖生成葡萄糖酸和過(guò)氧化氫。

另外，GOD對(duì)甘露糖、半乳糖和木糖也具有較為緩慢的氧化作用。

將GOD反應(yīng)原理特性與不同領(lǐng)域的需求相結(jié)合，該酶已被廣泛應(yīng)用于食品工業(yè)和醫(yī)學(xué)診斷等領(lǐng)域，此外GOD已被農(nóng)業(yè)部列入《飼料添加劑品種目錄（2013）》中。

本文對(duì)GOD的生產(chǎn)方式及其在不同領(lǐng)域中的應(yīng)用進(jìn)行綜述，并對(duì)其在畜牧生產(chǎn)中的應(yīng)用前景進(jìn)行展望。

1 GOD簡(jiǎn)述

1.1 GOD結(jié)構(gòu)

GOD是一種同型二聚體酶，2個(gè)亞基通過(guò)2個(gè)二硫鍵結(jié)合，每一個(gè)亞基都含有2個(gè)不同的區(qū)域：

一個(gè)區(qū)域以非共價(jià)鍵的方式與黃素腺嘌呤二核苷酸（Flavin Adenine Dinucleotide，F(xiàn)AD）結(jié)合，該區(qū)域主要為β-折疊；

另一個(gè)區(qū)域結(jié)合底物β-D-葡萄糖，該區(qū)域由4個(gè)α-螺旋支撐一個(gè)反向平行的β-折疊。

黑曲霉GOD的結(jié)構(gòu)如圖1所示，

結(jié)合β-D-葡萄糖的活性位點(diǎn)位于FAD輔基上的星號(hào)所示部位。另外，GOD的外表面被糖鏈覆蓋。

GOD分子量為130～320 ku，分子的變化主要取決于其糖基化程度的不同。**酶是糖基化的，碳水化合物質(zhì)量百分比為16%～25%；在酵母中異源表達(dá)GOD時(shí)糖基化程度提高，碳水化合物的質(zhì)量百分比可達(dá)60%。

GOD的二聚體形式具有活性而單體屬于失活構(gòu)象，這是由于相比于單體，二聚體形式的穩(wěn)定性較強(qiáng)；另外，當(dāng)FAD從單體酶上解離時(shí)，單體的穩(wěn)定性變得較差，這表明FAD在GOD活性或穩(wěn)定性方面均有重要的作用。

圖1 黑曲霉GOD單體晶體結(jié)構(gòu)

1.2 GOD的反應(yīng)機(jī)理

GOD催化β-D-葡萄糖的過(guò)程分為2個(gè)半反應(yīng)。在還原半反應(yīng)中，GOD催化β-D-葡萄糖生成D-葡萄糖-δ-內(nèi)酯，D-葡萄糖-δ-內(nèi)酯自發(fā)降解為葡萄糖酸，隨后GOD上的輔基FAD被還原為FADH2；在氧化半反應(yīng)中，F(xiàn)ADH2被O2氧化變成FAD并生成H2O2。但也有人認(rèn)為，D-葡萄糖-δ-內(nèi)酯是在曲霉屬的內(nèi)酯酶（Lactonase）作用下變成葡萄糖酸[8]。

1.3 GOD的性質(zhì)

高純度的GOD是淡黃色晶體，易溶于水，完全不溶于乙醚、氯仿、丁醇、吡啶、甘油、乙二醇等**溶劑。不同來(lái)源的GOD酶學(xué)性質(zhì)有所不同，以黑曲霉為例，其GOD較適pH大致范圍是5～7.5，較適溫度范圍為28～40℃。酶活和動(dòng)力學(xué)參數(shù)也因GOD來(lái)源、表達(dá)系統(tǒng)和發(fā)酵方式等因素而變化。

1.4 GOD的來(lái)源

多種動(dòng)植物、細(xì)菌和真菌都能夠產(chǎn)生GOD，目前生產(chǎn)GOD的主要來(lái)源是曲霉屬中的黑曲霉和青霉屬。將NCBI搜索得到的曲霉與青霉來(lái)源的GOD氨基酸序列進(jìn)行比對(duì)，并用MRGA 7構(gòu)建系統(tǒng)進(jìn)化樹(shù)得到圖2。不同的曲霉和青霉產(chǎn)生的GOD親緣關(guān)系遠(yuǎn)近不同?？傮w而言，GOD的氨基酸序列表現(xiàn)出了一定的菌株種屬特異性。與青霉來(lái)源的GOD相比，曲霉來(lái)源的GOD親緣性較大；與曲霉來(lái)源的GOD相比，青霉來(lái)源的GOD之間親緣性也較大


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