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葡萄糖氧化酶的微生物发酵生产工艺研究

2021-12-05王佰涛杨文玲杨婧芳刘德海陈国参权淑静

中国饲料 2021年5期

王佰涛, 杨文玲, 杨婧芳, 刘德海, 陈国参, 权淑静,2

(1.河南省科学院生物研究所,河南郑州450008;2.河南省工业酶工程技术研究中心,河南郑州450008;3.安阳市动物卫生监督所,河南安阳455000)

葡萄糖氧化酶是分子质量为150 ~170 kDa的同源二聚体, 含有两个紧密相连但非共价结合的黄素腺嘌呤二核苷酸辅助因子,能够将β-D 葡萄糖氧化为葡萄糖醛酸和过氧化氢 (Wu 等,2018)。 近年来,葡萄糖氧化酶与人类生活联系越来越紧密, 全球市场预测年增长率达到7.6%,市场价值将超过60 亿美元(Rasul 等,2011)。 葡萄糖氧化酶广泛应用于饲料业和食品业中, 可以改善动物饲料的消化利用率(Wang 等,2018)和食品的保鲜时间(Ge 等,2012)。 在生物电化学和临床上葡萄糖氧化酶也有一些应用。例如,可以将其电化学特性用于生物燃料电池和生物传感器方面的开发(Xu 等,2019);利用其可加速癌细胞内的葡萄糖代谢, 促进癌细胞的坏死和凋亡 (Fan 等,2017)。葡萄糖氧化酶的这些应用促进了其市场需求, 其生产工艺和酶学性质的改进也成了实际研究中的重点, 要求其能够在较高的温度条件和较长的保存时间下仍然保持催化活性。

葡萄糖氧化酶在自然界中的来源范围较广,包括动物、植物和微生物,动植物来源的葡萄糖氧化酶种类较多,但产出效率较低。 例如,棉铃虫体内的葡萄糖-甲醇-胆碱氧化还原酶可以转化为葡萄糖氧化酶,而后由下唇腺分泌出昆虫体外,但分离过程复杂,应用价值较低(董人富等,2015)。微生物来源的葡萄糖氧化酶主要来自于真菌,并且产酶效率极高,其他来源的葡萄糖氧化酶,无论从产酶效率还是提取难易度都无法和微生物相比, 因此目前主要通过微生物发酵来生产葡萄糖氧化酶(王佰涛等,2019)。……

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