5. Bố cục luận văn
1.2.2. Ứng dụng của enzyme glucose oxidase
Trong vài năm gần đây, enzyme glucose oxidase đã đạt được giá trị thương mại lớn vì có rất nhiều ứng dụng trong hóa học, dược phẩm, thực phẩm, nước giải khát, hóa học lâm sàng, công nghệ sinh học và các ngành công nghiệp khác. GOD là enzyme được sử dụng rộng rãi nhất như là một chất thử phân tích để xác định glucose do chi phí tương đối thấp và có tính ổn định tốt. Cách sử dụng GOD là từ thiết bị cảm biến glucose để kiểm soát bệnh tiểu đường, chất bảo quản thực phẩm
và chất ổn định màu. Với enzyme cố định, sự ổn định được cải thiện, khả năng tái sử dụng, hoạt động liên tục, khả năng kiểm soát tốt hơn các enzyme tự do, độ tinh khiết cao và lợi về kinh tế [9].
a. Trong y học, chuẩn đoán bệnh
Enzyme glucose oxidase làm thuốc thử trong hoá phân tích, kháng khuẩn.
Sử dụng glucose oxidase trong phương pháp đo hàm lượng glucose trong máu: Những người bị bệnh tiểu đường cần phải kiểm tra hàm lượng glucse trong
máu thường xuyên để xác định dao động của nồng độ glucose có thể tăng hay giảm trong máu từ đó đưa ra cách điều trị bệnh hợp lý. Gần đây, thiết bị cảm ứng sinh học (Biosensor) được phát triển để dùng cho việc đo hàm lượng glucose và glucose oxidase là một trong những enzyme chủ yếu mà biosensor có thể sử dụng. Sự định lượng chính xác hàm lượng glucose trong máu rất quan trọng trong sự chuẩn đoán và điều khiển sự tăng và giảm đường huyết [9].
Phương pháp sử dụng thuốc thử trong đo lường hàm lượng glucose trong máu: Phản ứng glucose oxidase kết hợp với một phản ứng phụ đã được áp dụng rộng rãi cho việc xác định glucose trong dịnh dịch sinh học. Nhiều phản ứng bổ trợ khác được phát triển để cải tiến toàn bộ hệ thống phản ứng đặc trưng hoặc giữ lại các đặc tính vốn có của glucose oxidase. Phương pháp sử dụng thuốc thử dựa vào phản ứng chỉ thị màu của hydrogen peroxide mà nó kết hợp với 4-aminontipyrine để tạo một phức phenolic [9].
Các giai đoạn phản ứng như sau:
Glucose bị oxy hoá bởi glucose oxidase tạo ra acid gluconic và hydrogen peroxidase.
Glucose + O2 + H2O 𝑔𝑙𝑢𝑐𝑜𝑠𝑒 𝑜𝑥𝑖𝑑𝑎𝑠𝑒→ Acid gluconic + H2O2
Hydrogen peroxide phản ứng với 4-hydroxy benzoic acid (HBA) và 4- aminoantipyrine (4-AAP) với sự hiện diện của enzyme peroxidase hình thành nên phức chất quinoneimine bắt màu đỏ.
Cường độ màu tạo thành tương ứng với nồng độ glucose và có thể xác định bằng phương pháp đo mật độ quang ở bước sóng giữa 460 – 560 nm.
b. Pin nhiên liệu sinh học
Các thiết bị sinh học điện tử đòi hỏi khắt khe năng lượng để duy trì hoạt động. Pin nhiên liệu sinh học biển đổi năng lượng sinh hóa thành năng lượng điện bằng cách sử dụng một chất xúc tác sinh học. Một loại pin nhiên nhiệu sinh học sử dụng các enzyme làm chất xúc tác. Ví dụ: GOD và microperoxidase-8 có thể sử dụng trên cathode, tại đó H2O2 sản xuất bởi GOD làm oxy hóa microperoxidase-8 để trực tiếp chấp nhận các điện tử từ điện cực thanh carbon [9].
c. Ứng dụng trong thực phẩm và nước giải khát
- Bảo quản thực phẩm: Glucose oxidase được sử dụng thành công để loại bỏ
glucose và oxy dư trong thực phẩm và đồ uống để kéo dài thời hạn sử dụng. Hydro peroxit được sản sinh ra từ enzyme này hoạt động như một chất diệt vi khuẩn rất tốt và sau đó có thể được loại bỏ bằng cách sử dụng một enzyem thứ hai, CAT chuyển hóa H2O2 thành oxy và nước. GOD/CAT được sử dụng để loại bỏ glucose trong quá trình sản xuất bọt trứng, ngăn ngừa sự biến đổi do oxy hóa và sự tạo màu sẫm ở lớp bề mặt [9].
- Sản xuất bia, rượu: Glucose oxidase có khả năng sử dụng trong công
nghiệp làm rượu, đó là làm giảm độ cồn trong rượu thông qua việc loại bỏ một số glucose (chuyển glucose thành dạng D – glucono – 1,5 – lactonea nếu không sẽ chuyển thành cồn). Mặt khác glucose oxidase có thể ngăn chặn sự hư hỏng của rượu thông qua tác động diệt vi khuẩn acetic acid và vi khuẩn lactic acid trong suốt quá trình lên men [9].