葡萄糖脱氢酶（GDH）作为一种催化酶，能够催化葡萄糖的氧化反应，将葡萄糖分解为底物，在人体内为细胞提供能量。其中较为耳熟能详的作用便是血糖试纸了吧，毕竟家用血糖仪的测值使用离不开它，除了以上应用外，它还被广泛应用于医药、农业、环境生态等领域。
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在医药领域，GDH可用于测定血液中葡萄糖的浓度，有助于人体疾病诊断及治疗；在农业领域，GDH可用于生长调节剂的合成；在环境生态领域，可被用于废水处理，生物能源开发等应用。这一次，我们来聊聊GDH在血糖监测外的神奇应用吧~
NO.1 生物电催化剂
细胞色素是一大类众所周知的电子传递蛋白质家族，但只有极少数用于生物电化学。实验员在对850个筛选的血红素蛋白进行研究后，发现了58种细胞色素符合作为电子穿梭体的要求。它们可以分为五种不同的蛋白质折叠。研究人员选择了四种代表性的b型和三种c型细胞色素展开了进一步的分析。这些蛋白质在大肠杆菌或毕赤酵母中的产量为0.075至375毫克/升。证实了所有细胞色素的1-巯基丙三醇功能化金电极上的电化学可逆性。
氧化还原酶可用作生物电催化剂，底物转换产生的多余电子可用于生物燃料电池中，让有机化合物产生生物电流。研究者就使用了辅酶为FAD的GDH作为生物催化剂测试其电子排布能力，通过分光光度法和电流分析法监测细胞色素被GDH还原的过程。相对于b型细胞色素，c型细胞色素显示出其更快地从GDH中吸收电子的能力。这项研究支持了设计具有高电子传递速率的生物电催化剂，这在第三代生物传感器和直接生物电催化中具有重要意义[1]。
NO.2 酶生物燃料电池
基于多糖的生物质是一类广泛可得且可再生的自然资源，其中将生物质直接转化为电能而非燃烧的绿色能源技术非常有前景。然而现有的微生物燃料电池（MFC）、固体氧化物燃料电池（SOFC）和聚合物交换膜燃料电池（PEMFC）都有一定的缺陷：MFC的功率密度低、SOFC的工作温度高（通常超过500℃）以及PEMFC中使用的贵金属催化剂对多糖的催化活性低。
酶生物燃料电池（EBFCs）是一类利用酶催化剂的燃料电池。EBFCs可以在温和的温度和中性pH下运行，使其成为使用生理单糖（如葡萄糖和乳酸）作为燃料的便携式或植入式设备的潜在电源，使用多糖作为燃料可以进一步提高EBFC的能量密度。然而，人工混合多酶系统往往因催化单位混杂而导致生物催化效率低下。为了构建高性能淀粉/O2 EBFC，本文中研究人员通过在大肠杆菌细胞表面使用cohesin-dockerin交互的方式，精确展示了葡糖淀粉酶（GA）和葡萄糖脱氢酶（GDH）的连续酶系统，构建了淀粉氧化生物阳极[2]。
NO.3 FOS中的GDH
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低聚果糖（FOS）是一种功能性多糖，具有热量低、防止有害菌生长、吸附有害元素等特点的甘糖原，在很多物质当中都存在，如水果和蔬菜当中的含量比较高，属于膳食纤维的范畴。现在很多的加工食品当中都会将低聚果糖作为一种添加剂，可以制成饼干，面包以及果冻类的食品。
对于高血糖高血压的人群也可以正常的服用，并不会导致个人的血压有所升高。通过适当摄入低聚果糖，不仅可以改善肠道的菌群，对于治疗肠道疾病也有益处，另外还可以减少肝脏毒素的排泄。
市场上的FOS有2种，一种是50%含量的普通级FOS，另一种是高纯度含量90%的FOS。糖尿病与肥胖患者不宜食用普通级的FOS，研究人员便采用重组葡萄糖脱氢酶来提高低聚果糖的纯度。GDH能特异地催化β-D-葡萄糖生成D-葡萄糖酸，D-葡萄糖酸和钙盐形成葡萄糖酸钙沉淀。GDH用于高纯度FOS生产中，既可以消除葡萄糖，副产品葡萄糖酸钙又是一种良好的补钙剂[3]。
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金普诺安的葡萄糖脱氢酶来源于微生物，催化葡萄糖脱氢生成葡萄糖酸，具有比活性高、产量高等优势。依赖的辅酶为FAD，较其他辅酶如NAD及PQQ具有更好的稳定性和底物专一性。
金普诺安拥有先进的蛋白质工程技术及两万八千升发酵平台有效降低了单位成本，为生物医药研发与生产提供较高性价比的葡萄糖脱氢酶。
文献参考
[1]Franziska S,Stefan S,Kwankao K, et al. Cytochromes as electron shuttles from FAD-dependent glucose dehydrogenase to electrodes[J]. Electrochimica Acta,2023,458.
[2]Yuanyuan C,Mingyang W,Xinxin X, et al. A membraneless starch/O2 biofuel cell based on bacterial surface regulable displayed sequential enzymes of glucoamylase and glucose dehydrogenase[J]. Biosensors and Bioelectronics,2022,207(prepublish).
[3]唐江涛,覃益民,杨梅,姚评佳,魏远安,唐尹平.利用重组葡萄糖脱氢酶提高低聚果糖纯度[J].食品研究与开发, 2007, 28(12):5.DOI:10.3969/j.issn.1005-6521.2007.12.019.
