葡萄糖氧化酶的应用研究

葡萄糖氧化酶的应用研究 葡萄糖氧化酶的应用研究 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），它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。该酶广泛分布于动物、植物及微生物体内，工业上主要利用黑曲霉和青霉属菌株进行发酵生产。作为一种新型酶制剂，由于GOD具有去葡萄糖、脱氧、杀菌等特性，而且安全无毒副作用，因此在食品的加工保鲜、医学等上都有广泛的应用。1999年，农业部将它定为12种允许使用的饲料酶制剂添加剂之一。 1 葡萄糖氧化酶的性质及其作用机理 1．1 葡萄糖氧化酶的酶学性质 高纯度的葡萄糖氧化酶为淡黄色晶体，易溶于水，不溶于乙醚、氯仿、甘油等。一般制品中含有过氧化氢酶(Hydrogen peroxidase，简写HPD)，分子量为15万单位左右。葡萄糖氧化酶的最大光吸收波长（λmax）为377 nm和455 nm。在紫外光下无荧光，但是在热、酸或碱处理后具有特殊的绿色。葡萄糖氧化酶稳定的pH值范围为3.5～6.5，最适pH值为5，如果在没有葡萄糖等保护剂的存在下，pH值大于8或小于3时，葡萄糖氧化酶会迅速失活。葡萄糖氧化酶的作用温度一般为30～60 ℃。固体酶制剂在0 ℃ 下可至少稳定保存2年，在-15 ℃下可稳定保存8年。 1．2 葡萄糖氧化酶的作用机理 葡萄糖氧化酶通常与过氧化氢酶组成一个氧化还原酶系统。葡萄糖氧化酶在分子氧存在下能氧化葡萄糖生成D-葡萄糖酸内酯，同时消耗氧生成过氧化氢。过氧化氢酶能够将过氧化氢分解生成水和1/2氧，而后水又与葡萄糖酸内酯结合产生葡萄糖酸。在此过程中，葡萄糖氧化酶的特点是能够消耗氧气催化葡萄糖氧化；每克分子葡萄糖氧化酶在有过氧化氢酶存在下消耗1 g原子氧，没有过氧化氢酶存在下消耗1 g分子氧,在有乙醇和过氧化氢酶存在下,也消耗1 g分子氧。  2 葡萄糖氧化酶在动物体内的作用 葡萄糖氧化酶与生命的重要物质——葡萄糖和氧有密切关系,在动物体内发挥着重要作用。葡萄糖氧化酶能催化肠道内的葡萄糖产生葡萄糖酸和过氧化氢。当过氧化氢积累到一定浓度时,直接抑制大肠杆菌、沙门氏菌、巴氏杆菌、葡萄球菌等有害菌的生长繁殖。它还能催化葡萄糖去除肠道内氧气,为厌氧有益菌的增殖创造厌氧环境。葡萄糖氧化酶作用于葡萄糖生成的葡萄糖酸可降低胃肠内pH值,为有益菌生长创造酸性环境，而有益菌大量增殖形成微生态竞争优势,抑制了大肠杆菌、沙门氏菌等有害菌存活,控制感染,排除腐败物质,提高巨噬细胞活性,从而提高机体免疫力。 3 葡萄糖氧化酶在畜禽养殖业中的应用 3.1 抗生素饲料添加剂的替代品 由于含抗生素饲料添加剂的药物残留及抗药性等问，抗生素替代品的开发已成为近年研究的热点。葡萄糖氧化酶作为饲料添加剂可催化肠道内葡萄糖产生葡萄糖酸和过氧化氢，直接抑制大肠杆菌、沙门氏菌、葡萄球菌、弧菌，保护肠道上皮细胞的完整性;改善肠道酸性消化环境、保持肠道菌群生态平衡，解除霉菌毒素等作用，从而起到抗菌的功效。在父母代蛋种鸡育成料中添加一定量的葡萄糖氧化酶，对由大肠杆菌等引起的肠道腹泻有明显的预防及治疗作用。另外，临床观察也表明，葡萄糖氧化酶可以解除饲料中真菌毒素的危害，提高动物免疫能力。 3.2 饲用抗球虫药物的替代品 球虫病是一种普遍多发、严重危害家禽的寄生虫病。目前国内仍以药物预防为主，但球虫极易产生耐药性，现有的球虫药物已很难控制球虫病，寻求安全、有效、经济的球虫病防治方法是促进家禽生产的当务之急。葡萄糖氧化酶因其具有抗氧化作用，能有效清除自由基，保护肠道上皮细胞的完整性，使球虫侵入肠道上皮寄生部位的机会大大降低，从而达到防御球虫的目的。将葡萄糖氧化酶拌料饲养乌鸡，与对照组相比，球虫病发病时间推迟，症状减轻，病程缩短，死亡率大大降低。 3.3 促生长作用 当将葡萄糖氧化酶加入青贮饲料中，因其消耗了氧而利于厌氧性乳酸菌的增殖，加快了乳酸菌的发酵过程，可迅速产生大量乳酸，使青贮的pH值很快下降，抑制了有害细菌的繁殖，避免了异常发酵，最终保证青贮饲料的质量，有利于牛的育肥。李焰的研究发现，在AA肉鸡的基础日粮中添加饲用葡萄糖氧化酶制剂，能显著提高AA肉鸡的生产性能、饲料转化率、抗病能力和成活率。 4 结语 开发新型酶制剂替代化学添加剂以及对传统酶制剂的应用方式、方法加以改进的研究已成为近年来国内外的研究热点。不过，葡萄糖氧化酶催化反应要消耗能源物质——葡萄糖，是否对动物的生长有负面作用还有待研究。如何更经济、更有效地制备和提高纯葡萄糖氧化酶也是将来的一个研究方面。