D-Fructose-Dehydrogenase

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Fructose ist ein bekanntes Monosaccharid, das Isomere mit Glukose bildet. In der Natur kommt es in vielen Früchten, Honig und einigen Korbblütlern vor. Fructose hat ihre eigenen einzigartigen Eigenschaften, ihre natürliche hohe Süße ist von anderen Zuckern unerreicht, und Fructose verursacht nach dem Essen keine Karies. Diese Eigenschaften machen sie in der industriellen Produktion sehr weit verbreitet. Derzeit sind viele fructosehaltige Lebensmittel in verschiedenen Formen auf dem Markt beliebt, wie kohlensäurehaltige Getränke, Fruchtsäfte usw., und Fructose wird zunehmend als Lebensmittelzusatzstoff in der Lebensmittelverarbeitung verwendet. In der Produktion von Lebensmitteln und Getränken sind Fructose, Glukose, Saccharose und Laktose derzeit die vier häufig verwendeten nährstoffhaltigen Süßstoffe. In den letzten zwei Jahrzehnten hat sich die Verwendung von Fructose von 20 % um zehn Prozent erhöht. Sie nimmt eine wichtige Position auf dem Markt ein. Darüber hinaus wird kristalline Fructose mit hoher Reinheit und guter Stabilität schrittweise in vielen Industrien entwickelt und angewendet. Die Marktnachfrage ist beträchtlich und sie hat breite Anwendungsperspektiven.

Abbildung 1. Struktur von Fructose.

Eigenschaften

• Fructose wird hauptsächlich durch Fructokinase katalysiert, um Fructosemonophosphat in der Leber, den Nieren und dem Dünndarm zu produzieren.
• Im Körper kann Fructose in Glukose umgewandelt oder Glykogen synthetisiert werden; jedoch können Glukose und Glykogen nicht umgekehrt in Fructose umgewandelt werden.
• Causale Fructose kann das geschwindigkeitsbestimmende Enzym (Phosphofructokinase) in der Glykolyse umgehen, und in der Leber zerfällt Fructose schneller als Glukose.
• Die Intensität des Fructosemetabolismus hängt von der Fructosekonzentration ab und wird nicht durch Insulin beeinflusst. Die Aufnahme und Absorption von Fructose führt nicht zu Hypoglykämie.

D-Fructose-Dehydrogenase

In der Enzymologie ist Fructose 5-Dehydrogenase ein Enzym, das chemische Reaktionen katalysiert.

D-Fructose + Rezeptor → 5-Dehydro-D-Fructose + reduzierender Rezeptor

Daher sind die beiden Substrate des Enzyms D-Fructose und der Rezeptor, während seine beiden Produkte 5-Dehydro-D-Fructose und der reduzierte Rezeptor sind. Dieses Enzym gehört zur Familie der Oxidoreduktasen, insbesondere zu denen, die auf die CH-OH-Gruppe des Donors zusammen mit anderen Akzeptoren wirken. Der systematische Name dieser Enzymklasse ist D-Fructose: Rezeptor 5-Oxidoreduktase. Andere gebräuchliche Namen sind Fructose 5-Dehydrogenase (Akzeptor), D-Fructose-Dehydrogenase und D-Fructose: (Akzeptor) 5-Oxidoreduktase.

Eigenschaften

• Homogenität.

Das Enzym zeigt einen symmetrischen Sedimentationspeak mit einer scheinbaren Sedimentationskonstanten von 5,8 S in Anwesenheit von 1% Triton X-100 in 20-fach verdünntem Mcllvaine-Puffer, pH 6,0. Die Gel-Filtration zeigt ebenfalls einen symmetrischen Elutionspeak des Proteins, der mit der Enzymaktivität übereinstimmt, wenn es durch eine Säule von Sephadex G-200 (1 x 115 cm) analysiert wird, die mit 20-fach verdünntem Puffer, pH 6,0, der 0,1% Triton X-100 und 1 mM 2-Mercaptoethanol enthält, ausgeglichen wurde. Das scheinbare Molekulargewicht betrug 140.000 durch Gel-Filtration. Für die Schätzung der Reinheit und Homogenität des Enzyms wird die Verwendung einer konventionellen Polyacrylamid-Gelelektrophorese nicht empfohlen. Das gereinigte Enzym dissoziiert während der Gelelektrophorese in Subeinheiten und gibt drei Proteinbänder.

• Absorptionsspektren.

Die gereinigte D-Fructose-Dehydrogenase hat ein cytochrom c-ähnliches Absorptionsspektrum. Ein teilweise reduziertes Hämoprotein ist in der Enzymzubereitung vorhanden, was darauf hindeutet, dass das Hämoprotein im Vergleich zu Häm c in der Alkoholdehydrogenase von Essigsäurebakterien stärker autoxidierbar ist. Absorptionsmaxima bei 553-550 nm, 523 nm und 417 nm werden für das reduzierte Enzym beobachtet, und ein einzelner Peak bei 409 nm wird für das oxidierte Enzym beobachtet.

• Katalytische Eigenschaften.

Die D-Fructose-Dehydrogenase kann in vitro in Anwesenheit eines der folgenden Farbstoffe als Elektronenakzeptor getestet werden: Kaliumferricyanid, Phenazinmethosulfat, Nitroblau-Tetrazolium oder 2,6-Dichlorphenolindophenol, NAD, NADP oder Sauerstoff sind als Elektronenakzeptoren vollständig inaktiv. Diese Feststellung gilt auch für andere membranständige Dehydrogenasen.

Referenz

1. Ameyama M; Adachi O. D-Fructose dehydrogenase from Gluconobacter industrius, membrane-bound. Methods in Enzymology. 1982, 89: 154–159.