本发明涉及化工生产领域,具体涉及一种通过短肽、黄素辅酶在磺酸基-β-环糊精空腔共组装构建的葡萄糖氧化酶模拟酶及其制备方法和在制备大宗化学品葡萄糖酸中的应用。
背景技术:
1、葡萄糖酸是我们日常生活中常见的一种生物分子,在生物化学、食品防腐、医疗保健等领域具有广泛的应用。例如葡萄糖酸锌口服液、葡萄糖酸钙片等,这其中葡萄糖酸是最主要成分。
2、目前制备葡萄糖酸可以通过天然葡萄糖氧化酶氧化葡萄糖得到。但是天然酶具有提纯难度大、价格昂贵、化学稳定性较差等缺点。
3、公开号为cn 110592034 a的专利说明书公开了一种葡萄糖氧化酶突变体及其载体与应用,所述葡萄糖氧化酶包括黑曲霉aspergillus niger gim 3.452(cicc 2377)的葡萄糖氧化酶的氨基酸序列,并且包括在第34、51、60、90、106、243和561位的氨基酸处的突变。该专利技术采用毕赤酵母作为蛋白表达平台,能显著提升酶活,并且在酸性条件下,也能保持较高的相对酶活,可用于葡萄糖酸钠或葡萄糖酸钙的生产。
4、公开号为cn 103124 786 a的专利说明书公开了一种将葡萄糖氧化酶固定在自组装膜上的方法,准备具备1分子的氨基酸和自组装膜的基材,氨基酸通过肽键结合在自组装膜上,然后将葡萄糖氧化酶供给至基材上,发生氨基酸的羧基与葡萄糖氧化酶的氨基的反应。该专利技术实现了每单位面积上固定的葡萄糖氧化酶量的显著增加。
5、本发明通过生物分子自组装方法构建葡萄糖氧化酶模拟酶以制备葡萄糖酸。
技术实现思路
1、本发明针对天然葡萄糖氧化酶稳定性差、价格昂贵等问题,提供了葡萄糖氧化酶模拟酶。通过分子自组装构建葡萄糖氧化酶模拟酶能够表现出稳定性,并催化生成葡萄糖酸。
2、具体技术方案如下:
3、一种葡萄糖氧化酶模拟酶,通过短肽和黄素辅酶fad在磺酸基-β-环糊精疏水空腔共组装得到;
4、所述短肽由组氨酸和精氨酸组成,氨基酸总个数为2~10。
5、本发明先利用平台进行理论计算和设计具有潜在价值的葡萄糖氧化酶模拟酶结构。进一步的,本发明进行实际实验,将由组氨酸和精氨酸组成的短肽与黄素辅酶fad在磺酸基-β-环糊精疏水空腔共组装的方式成功得到了具有优异催化效果的葡萄糖氧化酶模拟酶。精氨酸是结合底物β-d-葡萄糖的关键氨基酸,组氨酸和fad与底物β-d-葡萄糖之间通过氢键结合。通过电子传递,β-d-葡萄糖被氧化成β-d-葡萄糖内酯,氧气被还原为h2o2,β-d-葡萄糖内酯最后水解成d-葡萄糖酸。
6、在一优选例中,所述的葡萄糖氧化酶模拟酶,所述短肽、所述黄素辅酶fad和所述磺酸基-β-环糊精的摩尔比为1:1:2。
7、在一优选例中,所述的葡萄糖氧化酶模拟酶,所述短肽中,组氨酸和精氨酸间隔排列。
8、本发明还提供了所述的葡萄糖氧化酶模拟酶的制备方法,包括步骤:
9、(1)在有或者没有盐酸助溶的情况下,将所述短肽溶解于水中,得到溶液a;
10、(2)将黄素腺嘌呤二核苷酸二钠溶解于水中,得到溶液b;
11、(3)将磺酸基-β-环糊精溶解于水中,得到溶液c;
12、(4)将溶液a、溶液b和溶液c加入到磷酸缓冲液中,混匀得到葡萄糖氧化酶模拟酶溶液。
13、在一优选例中,所述的制备方法,步骤(4)中,所述磷酸缓冲液的ph为6.0,浓度为50mm。
14、在一优选例中,所述的制备方法,步骤(4)中,向磷酸缓冲液中先加入溶液c,再加入溶液a和溶液b。
15、本发明还提供了所述的葡萄糖氧化酶模拟酶在催化β-d-葡萄糖氧化产生d-葡萄糖酸中的应用。
16、本发明的葡萄糖氧化酶模拟酶催化β-d-葡萄糖氧化产生d-葡萄糖酸的温度可为20~50℃。
17、本发明与现有技术相比,主要优点包括:
18、1、通过生物分子自组装实现对葡萄糖氧化酶模拟酶的模拟,打破了从天然葡萄糖氧化酶制备葡萄糖酸的局限性。
19、2、自组装模拟酶能够在较高温度下不失活表现出催化转化葡萄糖生成葡萄糖酸的能力。
1.一种葡萄糖氧化酶模拟酶,其特征在于,通过短肽和黄素辅酶fad在磺酸基-β-环糊精疏水空腔共组装得到;
2.根据权利要求1所述的葡萄糖氧化酶模拟酶,其特征在于,所述短肽、所述黄素辅酶fad和所述磺酸基-β-环糊精的摩尔比为1:1:2。
3.根据权利要求1或2所述的葡萄糖氧化酶模拟酶,其特征在于,所述短肽中,组氨酸和精氨酸间隔排列。
4.根据权利要求1~3任一项所述的葡萄糖氧化酶模拟酶的制备方法,其特征在于,包括步骤:
5.根据权利要求4所述的制备方法,其特征在于,步骤(4)中,所述磷酸缓冲液的ph为6.0,浓度为50mm。
6.根据权利要求4或5所述的制备方法,其特征在于,步骤(4)中,向磷酸缓冲液中先加入溶液c,再加入溶液a和溶液b。
7.根据权利要求1~3任一项所述的葡萄糖氧化酶模拟酶在催化β-d-葡萄糖氧化产生d-葡萄糖酸中的应用。
8.根据权利要求7所述的应用,其特征在于,所述催化β-d-葡萄糖氧化产生d-葡萄糖酸的温度为20~50℃。