9001-05-2
中文名稱
過氧化氫酶
英文名稱
CATALASE
CAS
9001-05-2
分子式
NULL
分子量
166.174
MOL 文件
9001-05-2.mol
更新日期
2024/12/20 09:15:53
9001-05-2 結(jié)構(gòu)式
基本信息
中文別名
觸酶接觸酶
氧化酵素
氯化酵素
過氧化氫酶
血中氧化酶
過氧化氫放酶
過氧化氫酵酶
過氧化氫放氧酶
過氧化氫酶制劑
英文別名
equilasecaperase
optidase
CATALASE
LIVER, CAT
EC 1.11.1.6
EC: 1.11.1.6
IUB: 1.11.1.6
Fungalcatalase
CatalasePowder
所屬類別
食品添加劑：酶制劑 所屬類別一
生物化學(xué)品: 生化試劑: 酶 所屬類別二
食品添加劑: 酶和微生物制劑: 酶制劑 所屬類別三
生物化學(xué)品: 酶類: 診斷用酶物理化學(xué)性質(zhì)
外觀性狀近乎白色至淺棕黃色的無定形粉末或液體。分子量約24萬。溶于水，水溶液一般呈淺棕黃色至棕色，幾乎不溶于乙醇、氯仿和乙醚。最適pH值7.0，在稀酸中作用受阻。最適溫度0～10℃，溫度過高或過氧化氫濃度過大均能破壞其活性。1分子的過氧化氫酶在1min內(nèi)約可使500萬個過氧化氫分子破壞。主要作用原理為：
由肝臟所得者的最適pH值為7.0左右，在5.3～8.0之間活性都很高，5.0以下則很快下降。由黑曲菌所得者pH值在2～7之間均很活躍，而由小球菌制得者的最適pH值為7～9。
天然品存在于好氣性微生物、哺乳動物的紅血球、肝臟(極豐富)等中。
由肝臟所得者的最適pH值為7.0左右，在5.3～8.0之間活性都很高，5.0以下則很快下降。由黑曲菌所得者pH值在2～7之間均很活躍，而由小球菌制得者的最適pH值為7～9。
天然品存在于好氣性微生物、哺乳動物的紅血球、肝臟(極豐富)等中。
密度1.06 g/mL at 20 °C
蒸氣壓0Pa at 25℃
閃點41 °C
儲存條件2-8°C
形態(tài)suspension
顏色deep brown
水溶解性125g/L at 25℃
敏感性吸濕性
Merck13,1910
穩(wěn)定性對空氣和濕氣敏感。與強氧化劑不相容。冷藏。
LogP-1.3 at 20℃
EPA化學(xué)物質(zhì)信息Catalase(9001-05-2)
安全數(shù)據(jù)
警示詞危險
危險性描述H334
危險品標(biāo)志B
危險類別碼10
安全說明23-24/25-22
危險品運輸編號UN 1993 3/PG 3
WGK Germany1
RTECS號FI4378000
TSCAYes
海關(guān)編碼35079090
制備方法
方法1
以牛肝為原料，在35%二氧六環(huán)中勻漿，過濾后用二氧六環(huán)沉淀，飽和硫酸銨結(jié)晶得產(chǎn)品。方法2
由牛肝抽提物經(jīng)純化而得。
由黑曲霉變種(Aspergillus niger var.)在通風(fēng)攪拌等控制條件下培養(yǎng)而得。
由溶纖維蛋白小球菌(Micrococcus lysodeikticus)的深層發(fā)酵液提取精制而成。
應(yīng)用領(lǐng)域
參考質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)
酶活力 2000-5000U/mg；1000U/mg(單位定義：25℃， pH=7.0條件下每分鐘催化分解1 μmol H2O2的酶量為1U)。常見問題列表
背景及概述
過氧化氫酶是一種催化過氧化氫分子分解的酶。 2H2O2—→2H2O+O2 系統(tǒng)名為H2O2; H2O2氧化還原酶(E、C、1、11、1、6)，它的輔基為血紅素，分子量為250，000，以四聚體存在。幾乎所有動物細(xì)胞中都存在過氧化氫酶，除真性厭氧菌外，在植物中及所有微生物中廣泛存在這種酶。動物肝臟、紅細(xì)胞、腎臟含有特別豐富的過氧化氫酶，主要存在于細(xì)胞的微體(又叫過氧化酶體)中。在線粒體的呼吸鏈，黃素酶反應(yīng)及其他氧化反應(yīng)中的電子傳遞中，都會或可能會生成一部分有毒性的氧化還原反應(yīng)產(chǎn)物，最主要的是超氧離子O2-及H2O2，它們在化學(xué)性質(zhì)上都非?；顫姡赡懿豢赡娴?fù)p害某些生物分子，超氧化離子在細(xì)胞內(nèi)的超氧物歧化酶的作用下，變成過氧化氫和氧。過氧過氫酶最主要的作用，就是分解過氧化氫，防止過氧化氫的蓄積，使細(xì)胞免受過氧化氫之害，過氧化氫酶催化過氧化氫分解速度十分迅速，比過氧化物酶快104倍，每分子酶每秒鐘能催化分解44000分子的過氧化氫。
由于我國境內(nèi)分布著各種類型的天然極端環(huán)境，擁有豐富的極端微生物資源, 加大力度開發(fā)各類極端微生物的過氧化氫酶，并不斷提高產(chǎn)酶水平，有望改變我國對過氧化氫酶依賴進(jìn)口的局面。
隨著現(xiàn)代生物技術(shù)以及生物信息學(xué)的不斷發(fā)展，將使得在體外對極端酶進(jìn)行修飾和改造成為可能，極端微生物產(chǎn)CAT的開發(fā)和應(yīng)用必將呈現(xiàn)更加誘人的前景。
藥品概況
通用名稱：過氧化氫酶
英文名稱：CATALASE FROM MICROCOCCUS
別名：自溶血性鏈球菌分離的過氧化氫酶
Cas No：9001-05-2
結(jié)構(gòu)式：
臨床意義
CAT具有各種生理功能，它既可調(diào)節(jié)體內(nèi)H2O2水平，又可充當(dāng)Hb和其他含巰基蛋白質(zhì)的保 護(hù)劑。血清CAT活性改變可見于下列疾?。?br />
CAT增高主要見于肝硬化、傷寒、發(fā)熱等。CAT減低主要見于各類癌癥、心肌炎、肺炎、急性膽囊炎、急性胰腺炎等。饑餓、風(fēng)濕熱、 外傷、局部化膿性感染、貧血等血清CAT也可呈不同程度地減低。
來源
幾乎所有的生物機(jī)體都存在過氧化氫酶。其普遍存在于能呼吸的生物體內(nèi)，主要存在于植物的葉綠體、線粒體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、動物的肝和紅細(xì)胞中，其酶促活性為機(jī)體提供了抗氧化防御機(jī)理。CAT是紅血素酶，不同的來源有不同的結(jié)構(gòu)。在不同的組織中其活性水平高低不同。過氧化氫在肝臟中分解速度比在腦或心臟等器官快，就是因為肝中的CAT含量水平高。
反應(yīng)機(jī)制
雖然過氧化氫酶完整的催化機(jī)制還沒有完全被了解，但其催化過程被認(rèn)為分為兩步：
其中，“Fe()-E”表示結(jié)合在酶上的血紅素基團(tuán)（E）的中心鐵原子（Fe）。Fe(IV)-E(.+）為Fe(V)-E的一種共振形式，即鐵原子并沒有完全氧化到+V價，而是從血紅素上接受了一些“支持電子”。因而，反應(yīng)式中的血紅素也就表示為自由基陽離子（.+).
過氧化氫進(jìn)入活性位點并與酶147位上的天冬酰胺殘基（Asn147）和74位上的組氨酸殘基（His74）相互作用，使得一個質(zhì)子在氧原子間互相傳遞。自由的氧原子配位結(jié)合，生成水分子和Fe(IV)=O。Fe(IV)=O與第二個過氧化氫分子反應(yīng)重新形成Fe(III)-E，并生成水分子和氧氣。[12]活性中心鐵原子的反應(yīng)活性可能由于357位上酪氨酸殘基（Tyr357）的苯酚基側(cè)鏈的存在（幫助Fe(III）氧化為Fe(IV））而得以提高。反應(yīng)的效率可能是通過His74和Asn147與反應(yīng)中間體作用而得以提高。[12]該反應(yīng)的速率通?？梢酝ㄟ^米氏方程來確定。
過氧化氫酶也能夠氧化其他一些細(xì)胞毒性物質(zhì)，如甲醛、甲酸、苯酚和乙醇。這些氧化過程需要利用過氧化氫通過以下反應(yīng)來完成：
同樣，具體的反應(yīng)機(jī)制還不清楚。
任何重金屬離子（如硫酸銅中的銅離子）可以作為過氧化氫酶的非競爭性抑制劑。另外，劇毒性的氰化物是過氧化氫酶的競爭性抑制劑，可以緊密地結(jié)合到酶中的血紅素上，阻止酶的催化反應(yīng)。
處于過氧化狀態(tài)的過氧化氫酶中間體的三維結(jié)構(gòu)已經(jīng)獲得解析，可以在蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)庫中檢索到。
檢測
進(jìn)行中的過氧化氫酶檢測，可以觀察到氣泡。過氧化氫酶檢測是微生物學(xué)家鑒定細(xì)菌種類的主要的三種檢測手段之一，即用過氧化氫來檢測過氧化氫酶是否存在。假如細(xì)菌中含有過氧化氫酶，則在過氧化氫溶液中加入少量細(xì)菌提取物就能觀察到氧氣氣泡生成。
有氣泡生成，則該菌被認(rèn)為是呈“過氧化氫酶陽性”。如staphylococcus和micrococcus。沒有，則該菌被認(rèn)為是呈“過氧化氫酶陰性”。如streptococcus和enterococcus。 雖然過氧化氫酶檢測無法鑒定特定生物體，但與其他檢測方法結(jié)合，它可以有效地幫助診斷。
此外細(xì)菌中是否存在過氧化氫酶，還取決于細(xì)胞生長條件和所使用的培養(yǎng)基。
應(yīng)用
過氧化氫酶在食品工業(yè)中被用于除去用于制造奶酪的牛奶中的過氧化氫。過氧化氫酶也被用于食品包裝，防止食物被氧化。在紡織工業(yè)中，過氧化氫酶被用于除去紡織物上的過氧化氫，以保證成品是不含過氧化物的。它還被用在隱形眼鏡的清潔上：眼鏡在含有過氧化氫的清潔劑中浸泡后，使用前再用過氧化氫酶除去殘留的過氧化氫。過氧化氫酶在美容業(yè)中的使用：一些面部護(hù)理中加入了該酶和過氧化氫，目的是增加表皮上層的細(xì)胞氧量。過氧化氫酶在實驗室中還常常被用作了解酶對反應(yīng)速率影響的工具。
功能概述
過氧化氫是一種代謝過程中產(chǎn)生的廢物，它能夠?qū)C(jī)體造成損害。為了避免這種損害，過氧化氫必須被快速地轉(zhuǎn)化為其他無害或毒性較小的物質(zhì)。而過氧化氫酶就是常常被細(xì)胞用來催化過氧化氫分解的工具。但過氧化氫酶真正的生物學(xué)重要性并不是如此簡單：研究者發(fā)現(xiàn)基因工程改造后的過氧化氫酶缺失的小鼠依然為正常表現(xiàn)型，這就表明過氧化氫酶只是在一些特定條件下才對動物是必不可少的。
一些人群體內(nèi)的過氧化氫酶水平非常低，但也不顯示出明顯的病理反應(yīng)。這很有可能是因為正常哺乳動物細(xì)胞內(nèi)主要的過氧化氫清除劑是過氧化物還原酶（peroxiredoxin），而不是過氧化氫酶。
過氧化氫酶通常定位于一種被稱為過氧化物酶體的細(xì)胞器中。植物細(xì)胞中的過氧化物酶體參與了光呼吸（利用氧氣并生成二氧化碳）和共生性氮固定（將氮氣(N2）解離為活性氮原子）。
但細(xì)胞被病原體感染時，過氧化氫可以被用作一種有效的抗微生物試劑。部分病原體，如結(jié)核桿菌、嗜肺軍團(tuán)菌和空腸彎曲菌，能夠生產(chǎn)過氧化氫酶以降解過氧化氫，使得它們能在宿主體內(nèi)存活。
漂白作用
要說明的是用酶可促進(jìn)漂白的進(jìn)行，羊毛在含有蛋白酶Bactosol ST的過氧化氫漂液中漂白，可顯著提高羊毛的白度和親水性。這是由于酶促進(jìn)羊毛纖維初始受到快速的浸蝕，致使羊毛漂白較易進(jìn)行。從此原理出發(fā)，將蛋白酶對羊毛先預(yù)處理，使纖維表面裸露，再進(jìn)行漂白，顯然效果更好，且纖維損傷也易控制。
分布
過氧化氫酶存在于所有已知的動物的各個組織中，特別在肝臟中以高濃度存在。在投彈手甲蟲（bombardier beetle）中，過氧化氫酶具有獨特用途。這種甲蟲具有兩套分開儲存于腺體中的化學(xué)物。大的腺體中儲存著對苯二酚和過氧化氫，而小的腺體中儲存著過氧化氫酶和辣根過氧化物酶。當(dāng)甲蟲將兩個腺體中的化學(xué)物質(zhì)混合在一起時，就會釋放出氧氣，而氧氣既可以氧化對苯二酚又可以作為助推劑。過氧化氫酶也普遍存在于植物中，但不包括真菌，雖然有些真菌被發(fā)現(xiàn)在低pH值和溫暖的環(huán)境下能夠產(chǎn)生該酶。
絕大多數(shù)需氧微生物都含有過氧化氫酶[4]。例外包括Streptococcus，一種沒有過氧化氫酶的需氧細(xì)菌。部分厭氧微生物，如Methanosarcina barkeri，也含有過氧化氫酶。
毒性
FAO/WHO 2001年規(guī)定由牛肝制得者，ADI不作限制性規(guī)定；溶纖維蛋白小球菌和黑曲霉制得者，ADI延期決定；由青霉制得者未作規(guī)定；由李氏木霉(Trichoderma reesei)制得者不作特殊規(guī)定。使用限量
適度為限(FDA，§173.135，2000)。食品添加劑最大允許使用量最大允許殘留量標(biāo)準(zhǔn)
▼
▲
添加劑中文名稱
允許使用該種添加劑的食品中文名稱
添加劑功能
最大允許使用量（g/kg）
最大允許殘留量（g/kg）
過氧化氫酶
食品
酶制劑
按生產(chǎn)需要適量使用（有特別規(guī)定的除外）
主要參考資料
[1] 化工空間-過氧化氫酶的物化性質(zhì)[2] 楊玉林,賀志安 主編.臨床肝病實驗診斷學(xué).北京：中國中醫(yī)藥出版社.2007.第8