CN101883981A - 电极、使用该电极的酶传感器、燃料电池、电子装置以及分解多元醇的方法 - Google Patents

电极、使用该电极的酶传感器、燃料电池、电子装置以及分解多元醇的方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种在多个阶段中可以从期望的基质生成还原型辅酶的电极、使用该电极的酶传感器、燃料电池、电子装置以及分解多元醇的方法。电极包括2-羟基羧酸合成酶、2-含氧酸合成酶以及2-含氧酸羧基裂合酶。除了2-羟基羧酸合成酶和2-含氧酸合成酶(为氧化还原酶)之外，该电极还包括2-含氧酸羧基裂合酶(为脱羧酶)，因此，用氧化还原酶无法进行反应的具有羧基的氧化产物可以被脱羧并变为氧化还原酶可以与其反应的物质。因此，相对于期望的基质，可以反复进行氧化反应和脱羧反应，从而可以生成大量的还原型辅酶。

Description

电极、使用该电极的酶传感器、燃料电池、电子装置以及分解多元醇的方法
相关申请的参考
本申请包含涉及于2007年12月7日向日本专利局提交的日本优先权专利申请JP 2007-316759中公开的主题内容，其全部内容结合于此作为参考。
技术领域
本发明涉及电极，具体地，涉及一种包括氧化还原酶和脱羧酶的电极、使用该电极的酶传感器和燃料电池、使用该酶传感器或燃料电池的电子装置以及分解多元醇的方法。
背景技术
近年来，使用生物学技术的电极已在燃料电池、传感器等领域中引起了关注。
例如，关于微生物和细胞的呼吸，在通过糖分解路径和三羧酸循环从糖、蛋白质以及脂肪生成二氧化碳的过程中，烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(下文中称为“NAD+”)被还原以转化为诸如还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(下文中称为“NADH”)的电能。
此外，在光合作用中，当吸收光能时，烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(nicotinamide adenine dinucleotide phosphate，下文中称为“NADP+”)被还原以转化为诸如还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(下文中称为“NADPH”)的电能。
如上所述，由于生物的新陈代谢将诸如糖、脂肪、蛋白质等营养素以及诸如光能的化学能转化为电能，因此已经利用此开发了可以用在电池和传感器中的电极。
作为前述的实例，日本未审专利申请公开第2000-133297号公开了一种使用微生物和细胞的发电方法以及电池，以及一种具有用于这些的固定电子介质(immobilized electron mediator)的电极。然而，由于生物的新陈代谢除了呼吸和光合作用外还包括多种方式，因此，很难有效地使用电能。
随后，开发了一种电极，该电极利用具有基质特异性(substratespecificity)的酶并可以有效地利用电能。特别地，使用能够有效地利用电极处的氧化还原反应的氧化还原酶的电极的开发正在进行中。
例如，日本未审查专利申请公开第2001-208719号公开了一种酶电极，该酶电极包括固定于设置在基板电极上的聚二烃基硅氧烷(polydialkylsiloxane)膜中或上的氧化还原酶，而日本未审查专利申请公开第2006-275923号公开了一种生物传感器，该生物传感器具有在其上涂覆有氧化还原酶的电极。
在利用氧化还原酶的氧化反应中，还原型辅酶随氧化产物一起生成。当通过使用生成的氧化产物作为基质(substrate)执行几个阶段的类似反应时，可以生成对应于反应数量的还原型辅酶。然而，当仅结合氧化还原酶时，用于生成还原型辅酶的反应将仅进行大约几个步骤。
例如，日本未审专利申请公开第2004-71559号公开了一种燃料电池，该燃料电池利用通过NAD+依存型脱氢酶(NAD+-dependentdehydrogenase)的作用从酒精和糖生成NADH。如日本未审专利申请公开第2004-71559号的图3所示，当乙醇为基质时，由于NAD+依存型脱氢酶的作用，通过两级反应生成乙酸。然而，乙酸具有羧基，不能用NAD+依存型脱氢酶来氧化。因此，为了进一步提取电子作为NADH，需要一种复杂的反应体系(其中，包括诸如柠檬酸循环和戊糖磷酸循环的平衡反应的多种酶反应形成一个循环)以进行对CO2的完全分解。
此外，在这些多酶反应中，存在不提取电子作为NADH的一种或多种平衡反应(转移反应，transfer reaction)，并且一系列反应形成一个循环。因此，存在提取电子速度趋低的问题。还存在如下问题，当在活体反应(vivo reaction)中诸如使用这些循环时，用作燃料的基质还限于与这些反应相关的活体材料(vivo material)。
发明内容
为了将酶传感器和使用包含酶的电极的燃料电池用于实际应用中，高输出和高容量是必须的。另外，近年来，进行了关于提高作为电池的电容的研究，通过将使用糖分解路径、柠檬酸循环、戊糖磷酸循环、β氧化循环等多酶反应引入到活体中而从燃料中提取更高能量的电子来提高电池的电容。然而，如上所述，这些多酶反应具有如下问题，提取电子的速度趋低，并且充当燃料的基质限于与这些反应相关联的活体材料的材料。
因此，期望提供一种可以提取更多具有更高能量的电子并且通过多个阶段从期望的基质(燃料)中生成还原型辅酶来提高提取电子的速度的电极。
本申请的发明人对无需使用诸如上所述的那些循环的活体多酶反应而可以提取大量电子作为还原型辅酶的反应体系进行了广泛的研究。结果，他们发现了一种反应体系，在该反应体系中，不提取电子作为还原型辅酶的平衡反应(转移反应)的数量尽可能地减少了，而在该反应体系中，通过用于提取电子作为还原型辅酶的脱氢酶反应和脱羧酶反应的连续反应分解了由对基质(燃料)进行新陈代谢生成的代谢中间物，从而提高了提取电子的速度。
本发明的实施例首先提供了一种包括2-羟基羧酸合成酶、2-含氧酸合成酶、以及2-含氧酸羧基裂合酶的电极。
根据本发明实施例的电极应该至少包括这三种类型的酶，但是可以进一步包括二羟乙基氧化酶、甲酸脱氢酶等。
不具体限定2-羟基羧酸合成酶，而是可以将乙醛脱氢酶(E.C.1.2.1.3和E.C.1.2.1.5)，乙醇醛脱氢酶(E.C.1.2.1.21)或者乳酸醛脱氢酶(lactaldehyde dehydrogenase)(E.C.1.2.1.22)作为实例。
也不具体限定2-含氧酸合成酶的类型，而是可以将乳酸脱氢酶(E.C.1.1.1.27和E.C.1.1.1.28)、苹果酸脱氢酶(E.C.1.1.1.37)、葡萄糖酸2-脱氢酶(E.C.1.1.1.215)、2-羟基脂肪酸脱氢酶(E.C.1.1.1.98和E.C.1.1.1.99)、甘油酸脱氢酶(E.C.1.1.1.29)、乙醛酸还原酶(E.C.1.1.1.26)、羟基丙酮酸还原酶(E.C.1.1.1.81)、异柠檬酸脱氢酶(E.C.1.1.1.41)、氨基酸脱氢酶(E.C.1.4.1.5)、丙氨酸脱氢酶(E.C.1.4.1.1)、谷氨酸脱氢酶(E.C.1.4.1.2以及E.C.1.4.1.3)、丝氨酸2-脱氢酶(E.C.1.4.1.7)、缬氨酸脱氢酶(E.C.1.4.1.8)、亮氨酸脱氢酶(E.C.1.4.1.9)、甘氨酸脱氢酶(E.C.1.4.1.10)、谷氨酸合成酶(E.C.1.4.1.14)、色氨酸脱氢酶(E.C.1.4.1.19)、苯基丙氨酸脱氢酶(E.C.1.4.1.20)、天冬氨酸脱氢酶(E.C.1.4.1.21)、2-氧醛脱氢酶(E.C.1.2.1.23)、苹果酸脱氢酶(E.C.1.1.1.83)或者酒石酸脱氢酶(E.C.1.1.1.93)作为实例。
也不具体限定2-含氧酸羧基裂合酶的类型，而是可以将丙酮酸脱羧酶(E.C.4.1.1.1)、羟基丙酮酸脱羧酶(E.C.4.1.1.40)、2-氧化戊二酸脱羧酶(E.C.4.1.1.71)或者支链-2-含氧酸脱羧酶(E.C.4.1.1.72)作为实例。
不具体限定二羟乙基氧化酶的类型，而是可以将酒精脱氢酶(E.C.1.1.1.1和E.C.1.1.1.71)、甘露醇2-脱氢酶(E.C.1.1.1.67)、甘油脱氢酶(E.C.1.1.1.6)、乙醛还原酶(E.C.1.1.1.21)、葡萄糖酸5-脱氢酶(E.C.1.1.1.69)或者乙二醇脱氢酶(E.C.1.1.1.185)作为实例。
根据本发明实施例的电极可以适当地用在酶传感器和燃料电池中。
此外，酶传感器或者燃料电池可以适当地用在电子装置中。
本发明的实施例还提供了一种分解多元醇的方法，包括：其中2-羟基羧酸合成酶起催化剂作用的分解步骤I；其中2-含氧酸合成酶起催化剂作用的分解步骤II；以及其中2-含氧酸羧基裂合酶起催化剂作用的分解步骤III。
根据本发明实施例的分解多元醇的方法应该至少包括三个步骤，上述的I～III，但是可以进一步包括其中二羟乙基氧化酶起催化剂作用的分解步骤IV或者其中甲酸脱氢酶起催化剂作用的分解步骤V。
在分解步骤I中，可以根据下面的公式(1)来进行多元醇的分解：
[化学式1]
R-CHOH-CHO→R-CHOH-COOH
(其中R为链状或环状化合物，下文中相同)。
在分解步骤II中，可以根据下面的公式(2)或公式(3)来进行多元醇的分解：
[化学式2]
R-CHOH-COOH→R-CO-COOH
[化学式3]
R-CO-CHO→R-CO-COOH。
在分解步骤III中，可以根据下面的公式(4)来进行多元醇的分解：
[化学式4]
R-CO-COOH→R-CHO+CO2。
在分解步骤IV中，可以根据下面的公式(5)～(7)之一来进行多元醇的分解：
[化学式5]
R-CHOH-CH2OH→R-CO-CH2OH
[化学式6]
R-CHOH-CH2OH→R-CHOH-CHO
[化学式7]
R-CO-CH2OH→R-CO-CHO。
在分解步骤V中，可以根据下面的公式(8)来进行多元醇的分解：
[化学式8]
HCOOH→CO2。
依照根据本发明实施例的分解多元醇的方法，可以通过在从分解步骤I～V中选择的至少一个步骤中产生的电子来还原期望的氧化型辅酶A，从而生成还原型辅酶B。
不具体限定氧化型辅酶A和还原型辅酶B，而是可以将NAD+作为氧化型辅酶A的实例，将NADH作为还原型辅酶B的实例。
此外，依照根据本发明实施例的分解多元醇的方法，还可以在通过用电子还原氧化型辅酶A来生成还原型辅酶B的过程中以及在用辅酶氧化酶使还原型辅酶恢复为氧化型辅酶的过程中执行电子介质的氧化和/或还原。
注意，在该说明书中，“电子装置”包括所有电操作的装置。例如，可以指定诸如手机、移动装置、机器人、个人计算机、游戏机、车载设备、家用电子产品以及工业产品的电子装置，诸如汽车、两轮车辆、飞机、火箭以及空间飞行器的运动物体，诸如检测设备、起搏器的电源以及包括生物传感器的活体装置的电源的医疗装置，以及诸如通过分解垃圾来发电的发电系统和热电联产系统。
此外，“多元醇”指的是在分子中具有作为官能团的多个烃基的化合物。“多个”指的是至少两个，优选地为3个或以上，更优选地为4个或以上，并且又更优选地为5个或以上。羟基的数量越多，其中进行氧化还原反应的阶段数就越大，因此，反应的初始基质的每个分子生成的还原型辅酶的量增大。
当使用根据本发明实施例的电极时，可以通过多个阶段从期望的基质生成还原型辅酶。
附图说明
图1是示出了使用根据本发明实施例的用来分解多元醇的方法来分解葡萄糖的步骤的示图。
图2是示出了使用根据本发明实施例的用来分解多元醇的方法来分解甘油的步骤的示图。
图3是示出了使用根据本发明实施例的用来分解多元醇的方法来分解乙烯乙二醇的步骤的示图。
图4是示出了使用根据本发明实施例的用来分解多元醇的方法来分解乙烯乙二醇、甘油、赤藻糖醇、木糖醇以及山梨糖醇的步骤的示图。
图5是示出了使用根据本发明实施例的用来分解多元醇的方法来分解甘油基单糖的步骤的示图。
图6是示出了使用根据本发明实施例的用来分解多元醇的方法来分解多元醇化合物的步骤的示图。
图7是示出了实例1中甘油分解的第一反应中生成的NADH的量的示图。
图8是示出了实例1中甘油分解的第二反应中生成的NADH的量的示图。
图9是示出了实例1中甘油分解的第三反应中生成的NADH的量的示图。
图10是示出了实例1中甘油分解的第四至第五反应中生成的NADH的量的示图。
图11是示出了实例1中甘油分解的第六反应中生成的NADH的量的示图。
图12是示出了实例1中甘油分解的第七反应中生成的NADH的量的示图。
图13是示出了实例1中甘油分解的第八至第九反应中生成的NADH的量的示图。
图14是示出了实例2中乙烯乙二醇分解的第一反应中生成的NADH的量的示图。
图15是示出了实例2中乙烯乙二醇分解的第二反应中生成的NADH的量的示图。
图16是示出了实例2中乙烯乙二醇分解的第三反应中生成的NADH的量的示图。
图17是示出了实例2中乙烯乙二醇分解的第四反应中生成的NADH的量的示图。
图18是示出了实例2中乙烯乙二醇分解的第五至第六反应中生成的NADH的量的示图。
图19是示出了实例4中使用的原型电池的示意图。
图20是示出了实例4(1)中的葡萄糖分解步骤的第一至第二反应中的电流值的示图。
图21是示意性地示出了在实例5中的电极上的反应的概略的示图。
图22是示出了实例5中的葡萄糖分解步骤的第一至第二反应中的电流值的示图。
图23是示出了实例6中的葡萄糖分解步骤的第一至第二反应中的电流值的示图。
图24是示出了实例6中的葡萄糖分解步骤的第一至第二反应中的电流值相对于电位的示图。
具体实施方式
以下将参考附图描述执行本发明的优选实施例。应该理解的是，下面描述的实施例为本发明的代表性实例，并且绝不用这些实例狭窄地解释本发明的范围。
<电极>
根据一个实施例的电极至少包括2-羟基羧酸合成酶(2-hydroxycarboxylic acid synthase)、2-含氧酸合成酶以及2-含氧酸羧基裂合酶(2-oxo acid carboxylyase)。除了2-羟基羧酸合成酶以及2-含氧酸合成酶(它们为氧化还原酶)之外，该电极还包括2-含氧酸羧基裂合酶(其为脱羧酶)。因此，具有羧基的氧化产物(其反应用氧化还原酶无法进行)，可以脱羧并且成为氧化还原酶可以与其反应的物质。因此，当使用该实施例的电极时，可以相对于期望的基质反复进行氧化反应和脱羧反应，因此，可以生成大量还原型辅酶。
在其他结构等方面，不具体限制根据该实施例的电极，只要至少包括这三种类型的酶。例如，可以采用通过公知方法在导电基板上固定上述三种类型的酶的结构。然而，在本发明的一个实施例中，酶的固定不是必须的。
不具体限定导电基板，只要其为可以电连接至外部的材料，例如，诸如Pt、Ag、Au、Ru、Rh、Os、Nb、Mo、In、Ir、Zn、Mn、Fe、Co、Ti、V、Cr、Pd、Re、Ta、W、Zr、Ge以及Hf的金属，诸如铝镍合金、黄铜、硬铝、青铜、铜锰镍合金、铂铑合金、海波可(hyperco)、坡莫合金、坡明德合金、镍银合金以及磷青铜的合金，诸如聚乙炔的导电性聚合物，诸如石墨和炭黑的碳材料，诸如HfB2、NbB、CrB2以及B4C的硼化物；诸如TiN和ZrN的氮化物，诸如VSi2、NbSi2、MoSi2以及TaSi2的硅化物，并且可以使用这些的混合物。还可以使用多孔导电材料，该多孔导电材料包含组成多孔材料的骨架和包含作为主材料(至少覆盖部分骨架)的碳基材料的材料。
根据该实施例的电极应该至少包括三种类型的酶，但是更优选地，进一步包括二羟乙基氧化酶(dihydroxyethyl group oxidase)或甲酸脱氢酶。
不具体限定2-羟基羧酸合成酶的类型，只要其是可以通过氧化来催化生成2-羟基羧酸的反应的酶。乙醛脱氢酶(E.C.1.2.1.3以及E.C.1.2.1.5)，乙醇醛脱氢酶(E.C.1.2.1.21)或者乳酸醛脱氢酶(lactaldehyde dehydrogenase)(E.C.1.2.1.22)可以作为实例。
不具体限定2-含氧酸合成酶的类型，只要其是可以通过氧化来催化生成2-含氧酸的反应的酶。乳酸脱氢酶(E.C.1.1.1.27和E.C.1.1.1.28)、苹果酸脱氢酶(E.C.1.1.1.37)、葡萄糖酸2-脱氢酶(E.C.1.1.1.215)、2-羟基脂肪酸脱氢酶(E.C.1.1.1.98和E.C.1.1.1.99)、甘油酸脱氢酶(E.C.1.1.1.29)、乙醛酸还原酶(E.C.1.1.1.26)、羟基丙酮酸还原酶(hydroxypyruvate reductase)(E.C.1.1.1.81)、异柠檬酸脱氢酶(E.C.1.1.1.41)、氨基酸脱氢酶(E.C.1.4.1.5)、丙氨酸脱氢酶(E.C.1.4.1.1)、谷氨酸脱氢酶(E.C.1.4.1.2和E.C.1.4.1.3)、丝氨酸2-脱氢酶(E.C.1.4.1.7)、缬氨酸脱氢酶(E.C.1.4.1.8)、亮氨酸脱氢酶(E.C.1.4.1.9)、甘氨酸脱氢酶(E.C.1.4.1.10)、谷氨酸合成酶(E.C.1.4.1.14)、色氨酸脱氢酶(E.C.1.4.1.19)、丙基丙氨酸脱氢酶(E.C.1.4.1.20)、天冬氨酸脱氢酶(E.C.1.4.1.21)、2-氧醛脱氢酶(E.C.1.2.1.23)、苹果酸脱氢酶(E.C.1.1.1.83)或者酒石酸脱氢酶(E.C.1.1.1.93)可以作为实例。
不具体限定2-氧酸脱羧酶的类型，只要其是可以催化具有羧基的化合物的脱羧反应的酶。丙酮酸脱羧酶(E.C.4.1.1.1)、羟基丙酮酸脱羧酶(E.C.4.1.1.40)、2-氧化戊二酸脱羧酶(E.C.4.1.1.71)或者支链-2-含氧酸脱羧酶(E.C.4.1.1.72)可以作为实例。
不具体限定二羟乙基氧化酶的类型，只要其是可以催化具有二羟乙基的化合物的氧化反应的酶。酒精脱氢酶(E.C.1.1.1.1和E.C.1.1.1.71)、甘露醇2-脱氢酶(E.C.1.1.1.67)、甘油脱氢酶(E.C.1.1.1.6)、乙醛还原酶(E.C.1.1.1.21)、葡萄糖酸5-脱氢酶(E.C.1.1.1.69)或者乙二醇脱氢酶(E.C.1.1.1.185)可以作为实例。
除了上述的酶之外，根据该实施例的电极还可以包括氧化型辅酶和辅酶氧化酶。作为氧化型辅酶，例如，可以指定烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(下文中称为“NAD+”)、烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(下文中称为“NADP+”)、黄素腺嘌呤二核苷酸(下文中称为“FAD+”)、吡咯喹啉醌(pyrrollo-quinoline quinone)(下文中称为“PQQ2+”)等。作为辅酶氧化酶，例如，可以指定黄递酶(diaphorase，DI)。
根据该电极，重复氧化还原反应，其中，利用基质(燃料)的氧化分解，将上述的氧化型辅酶还原为各自对应的还原形式，NADH、NADPH、FADH以及PQQH2，相反地，通过辅酶氧化酶，将还原型辅酶恢复为氧化型辅酶。当还原型辅酶恢复为氧化型辅酶时，生成两个电子。
此外，除了上述的酶、氧化型辅酶以及辅酶氧化酶之外，根据该实施例的电极还可以包括电子介质。这是为了使得如上所述产生的电子能够顺利地供给(donating)电极。作为电子介质，例如，可以指定2-氨基-3-羧基-1，4-萘醌(ACNQ)、维生素K3，2-氨基-1，4-萘醌(ANQ)、2-氨基-3-甲基-1，4-萘醌(AMNQ)、2，3-二氨基-1，4萘醌(AMNQ)、(锇(Os)、钌(Ru)、铁(Fe)、钴(Co)等的)金属络合物，诸如苄基紫精(benzyl viologen)的紫精化合物、具有醌骨架的化合物、具有核黄素结构的化合物、具有核苷磷酸结构的化合物等。
该电极适于用在所有类型的公知酶传感器中。不具体限定结构、功能等，只要酶传感器可以至少使用该电极。
此外，该电极可以用在所有类型的公知燃料电池中。不具体限定燃料的类型、结构、功能等，只要燃料电池可以至少使用酶电极。
由于相对于期望的基质，可以反复进行氧化还原和脱羧反应，从而根据该实施例的电极可以生成大量的还原型辅酶。因此，当用在酶传感器和燃料电池中时，与公知产品相比，可以获得更大的电流值和电容量。
由于获得了大电流值和电容量，酶传感器和燃料电池适于用在所有类型的公知电子装置中。不具体限定结构、功能等，只要电子装置可以使用酶传感器和燃料电池，并且包括电操作的所有装置。例如，可以指定诸如手机、移动装置、机器人、个人计算机、游戏机、车载装置、家用电子产品以及工业产品的电子装置，诸如汽车、两轮车辆、飞机、火箭以及空间飞行器的运动物体，诸如检测设备、起搏器的电源、以及包括生物传感器的活体装置(in-vivo device)的电源的医疗装置以及诸如通过分解垃圾来发电的发电系统和热电联产系统(cogeneration system)。
<分解多元醇的方法>
根据本发明的分解多元醇的方法至少包括：分解步骤I，在该步骤中2-羟基羧酸合成酶起催化剂作用；分解步骤II，在该步骤中2-含氧酸合成酶起催化剂作用；以及分解步骤III，在该分解步骤中2-含氧酸羧基裂合酶起催化剂作用。根据该分解多元醇的方法，除了2-羟基羧酸合成酶和2-含氧酸合成酶(均为氧化还原酶)起催化剂作用的分解步骤I和II之外，还进行2-氧酸脱羧酶(其为脱羧酶)起催化剂作用的分解步骤III。因此，具有羧基的氧化产物(其反应用氧化还原酶无法进行)可以脱羧并成为为氧化还原酶可以与其反应物质。这样，当使用该分解多元醇的方法时，可以在期望的多元醇化合物的分解中反复进行氧化反应和脱羧反应，因此，可以生成大量的还原型辅酶。
至于可以通过分解多元醇的方法分解的多元醇化合物，只要包含羟基，所有类型的公知多元醇可以被分解。例如，可以使用蛋白质、脂肪酸、糖以及其他化合物。在这些之中，从获取的容易性(从食物、食物残渣、发酵产品或生物体(biomass)获得)、成本、通用性、安全性、容易处理等观点考虑，糖是尤其优选的。
这里，在本说明书中，“糖”包括多元醇的醛、酮、酸、多元醇本身、它们的衍生物、它们的冷凝物等。
适于通过该分解多元醇的方法分解的糖包括多糖、低聚糖、二糖、单糖、以及糖脂类，并且可以由下面的化学式9或化学式10来表示。更优选地，可以使用低聚糖，并且至今更优选地为单糖。
[化学式9]
CnH2nOn
[化学式10]
CnH2n+2On
葡萄糖(n＝6)、木糖(n＝5)、半乳糖(n＝6)、甘露糖(n＝6)等可以作为由化学式9所表示的单糖的实例。由下面的化学式11的一般式表示的那些可以作为由化学式10表示的单糖的实例。具体地，可以指定乙烯乙二醇(R＝H)、甘油(R＝CH2OH)、赤藻糖醇(R＝CH(OH)CH2OH)、木糖醇(R＝CH(OH)CH(OH)CH2OH)、山梨糖醇(R＝CH(OH)CH(OH)CH(OH)(CH2OH))等。
[化学式11]
R-CHOH-CH2OH  (R：(CHOH)n-CH2-或者H)
以下通过使用具体实例来描述分解多元醇的方法。在说明中使用由化学式9表示的葡萄糖酸基单糖和由化学式10表示的甘油基单糖作为实例。注意，尽管描述单糖作为糖的实例，但是多糖、蛋白质、脂肪酸等可以由该用于分解多元醇的方法来分解。
此外，尽管描述“NAD+”作为在分解多元醇的方法中的氧化还原反应中使用的氧化型辅酶的实例，但是氧化型辅酶不限于此。例如可以指定NADP+、黄素腺嘌呤二核苷酸(下文中称为“FAD+”)、吡咯喹啉醌(下文中成为“PQQ2+”)等。在氧化还原反应中，这些氧化型辅酶分别被转化为其还原形式NADH、FADH以及PQQH2等。在该实施例的分解多元醇的方法中，更优选地使用NAD+和NADP+。
(1)葡萄糖酸基单糖的分解
《葡萄糖的分解》
首先，将葡萄糖用作葡萄糖酸基单糖的具体实例来描述分解多元醇的方法。图1示出了使用该分解多元醇的方法的分解步骤。如图1所示，葡萄糖的分解包括17个反应阶段。
第一反应为通过使用氧化还原酶的氧化还原反应来氧化葡萄糖而生成葡萄糖酸的反应。结果，从NAD+生成NADH。可以将葡萄糖脱氢酶、葡萄糖氧化酶、或者以类似方式对这些起作用的酶用作氧化还原酶。
在第二反应中，通过氧化还原反应使用氧化还原酶来氧化葡萄糖酸，从而得到5-酮葡萄糖酸。结果，从NAD+生成NADH。葡萄糖酸-5-脱羧酶或者以类似方式对这些起作用的酶可以用作氧化还原酶。
在第三反应中，通过氧化还原反应使用氧化还原酶来氧化5-酮葡萄糖酸，从而得到2，5-二酮葡萄糖酸。结果，从NAD+生成NADH。葡萄糖酸-2-脱羧酶或者以类似方式对这些起作用的酶可以用作氧化还原酶。在某些情况下，第二反应和第三反应进行的顺序可以颠倒。
在第四反应中，通过氧化还原反应来氧化2，5-二酮葡萄糖酸，从而得到HOOC-CO-CHOH-CHOH-CO-CHO，结果，从NAD+生成NADH。第四反应对应于分解步骤IV，其中，二羟乙基氧化酶起催化剂作用并且进行下面的反应式7的反应。
[化学式7]
R-CO-CH2OH→R-CO-CHO
不具体限定二羟乙基氧化酶的类型，只要其是可以催化具有二羟乙基的化合物的氧化反应的酶。酒精脱氢酶(E.C.1.1.1.1和E.C.1.1.1.71)、甘露醇2-脱氢酶(E.C.1.1.1.67)、甘油脱氢酶(E.C.1.1.1.6)、乙醛还原酶(E.C.1.1.1.21)、葡萄糖酸5-脱氢酶(E.C.1.1.1.69)或者乙二醇脱氢酶(E.C.1.1.1.185)可以作为实例。
在第五反应中，通过氧化还原反应来氧化HOOC-CO-CHOH-CHOH-CO-CHO，从而得到HOOC-CO-CHOH-CHOH-CO-COOH，结果，从NAD+生成NADH。第五反应对应于分解步骤II，其中2-含氧酸合成酶起催化剂作用并且进行下面的反应式3的反应。
[化学式3]
R-CO-CHO→R-CO-COOH
不具体限定2-含氧酸合成酶的类型，只要其是可以通过氧化来催化生成2-含氧酸的反应的酶。乳酸脱氢酶(E.C.1.1.1.27和E.C.1.1.1.28)、苹果酸脱氢酶(E.C.1.1.1.37)、葡萄糖酸2-脱氢酶(E.C.1.1.1.215)、2-羟基脂肪酸脱氢酶(E.C.1.1.1.98和E.C.1.1.1.99)、甘油酸脱氢酶(E.C.1.1.1.29)、乙醛酸还原酶(E.C.1.1.1.26)、羟基丙酮酸还原酶(E.C.1.1.1.81)、异柠檬酸脱氢酶(E.C.1.1.1.41)、氨基酸脱氢酶(E.C.1.4.1.5)、丙氨酸脱氢酶(E.C.1.4.1.1)、谷氨酸脱氢酶(E.C.1.4.1.2和E.C.1.4.1.3)、丝氨酸2-脱氢酶(E.C.1.4.1.7)、缬氨酸脱氢酶(E.C.1.4.1.8)、亮氨酸脱氢酶(E.C.1.4.1.9)、甘氨酸脱氢酶(E.C.1.4.1.1 0)、谷氨酸合成酶(E.C.1.4.1.14)、色氨酸脱氢酶(E.C.1.4.1.19)、苯基丙氨酸脱氢酶(E.C.1.4.1.20)、天冬氨酸脱氢酶(E.C.1.4.1.21)、2-氧醛脱氢酶(E.C.1.2.1.23)、苹果酸脱氢酶(E.C.1.1.1.83)或者酒石酸脱氢酶(E.C.1.1.1.93)可以作为实例。
在第六反应中，通过脱羧反应来对HOOC-CO-CHOH-CHOH-CO-COOH进行脱羧，从而得到HOOC-CO-CHOH-CHOH-CHO，结果，生成二氧化碳。第六反应对应于分解步骤III，其中2-含氧酸羧基裂合酶起催化剂作用并且进行下面的反应式4的反应。
[化学式4]
R-CO-COOH→R-CHO+CO2
应该注意，根据仅使用氧化还原酶的传统方法，由于在第五反应中生成了氧化还原酶不能与其反应的具有羧基的化合物，所以在第五反应处分解步骤停止。然而，根据该分解多元醇的方法，由于使用了2-含氧基脱羧酶(其为脱羧酶)，可以逐步进行从第六反应向前的分解。
不具体限定2-含氧酸羧基裂合酶的类型，只要其是可以催化具有羧基的化合物的脱羧反应的酶。丙酮酸脱羧酶(E.C.4.1.1.1)、羟基丙酮酸脱羧酶(E.C.4.1.1.40)、2-氧化戊二酸脱羧酶(E.C.4.1.1.71)或者支链-2-含氧酸脱羧酶(E.C.4.1.1.72)可以作为实例。
在第七反应中，通过脱羧反应来对HOOC-CO-CHOH-CHOH-CHO进行脱羧，从而得到CHO-CHOH-CHOH-CHO，结果，生成二氧化碳。与第六反应类似，第七反应对应于分解步骤III，其中2-含氧酸羧基裂合酶起催化剂作用并且进行上面的反应式4的反应。
如同第六反应一样，不具体限定2-含氧酸羧基裂合酶的类型，只要其是可以催化具有羧基的化合物的脱羧反应的酶。丙酮酸脱羧酶(E.C.4.1.1.1)、羟基丙酮酸脱羧酶(E.C.4.1.1.40)、2-氧化戊二酸脱羧酶(E.C.4.1.1.71)或者支链-2-含氧酸脱羧酶(E.C.4.1.1.72)可以作为实例。
在第八反应中，通过氧化还原反应来氧化CHO-CHOH-CHOH-CHO，而得到CHO-CHOH-CHOH-COOH，结果，从NAD+生成NADH。该第八反应对应于分解步骤I，其中2-羟基羧酸合成酶起催化剂作用并且进行下面的反应式1的反应。
[化学式1]
R-CHOH-CHO→R-CHOH-COOH
不具体限定2-羟基羧酸合成酶的类型，只要其是可以通过氧化催化生成2-羟基羧酸的反应的酶。乙醛脱氢酶(E.C.1.2.1.3和E.C.1.2.1.5)，乙醇醛脱氢酶(E.C.1.2.1.21)或者乳酸醛脱氢酶(E.C.1.2.1.22)可以作为实例。
在第九反应中，通过氧化还原反应来氧化CHO-CHOH-CHOH-COOH，得到HOOC-CHOH-CHOH-COOH，结果，从NAD+生成NADH。与第八反应类似，该第九反应对应于分解步骤I，其中2-羟基羧酸合成酶起催化剂作用并且进行上面的反应式1的反应。
如同第八反应一样，不具体限定2-羟基羧酸合成酶的类型，只要其是可以通过氧化催化生成2-羟基羧酸的反应的酶。乙醛脱氢酶(E.C.1.2.1.3和E.C.1.2.1.5)，乙醇醛脱氢酶(E.C.1.2.1.21)或者乳酸醛脱氢酶(E.C.1.2.1.22)可以作为实例。
在第十反应中，通过氧化还原反应来氧化HOOC-CHOH-CHOH-COOH，而得到HOOC-CHOH-CO-COOH，结果，从NAD+生成NADH。该第十反应对应于分解步骤II，其中2-含氧酸合成酶起催化剂作用并且进行下面的反应式2的反应。
[化学式2]
R-CHOH-COOH→R-CO-COOH
与第五反应类似，不具体限定2-含氧酸合成酶的类型，只要其是可以通过氧化来催化生成2-含氧酸的反应的酶。乳酸脱氢酶(E.C.1.1.1.27和E.C.1.1.1.28)、苹果酸脱氢酶(E.C.1.1.1.37)、葡萄糖酸2-脱氢酶(E.C.1.1.1.215)、2-羟基脂肪酸脱氢酶(E.C.1.1.1.98和E.C.1.1.1.99)、甘油酸脱氢酶(E.C.1.1.1.29)、乙醛酸还原酶(E.C.1.1.1.26)、羟基丙酮酸还原酶(E.C.1.1.1.81)、异柠檬酸脱氢酶(E.C.1.1.1.41)、氨基酸脱氢酶(E.C.1.4.1.5)、丙氨酸脱氢酶(E.C.1.4.1.1)、谷氨酸脱氢酶(E.C.1.4.1.2和E.C.1.4.1.3)、丝氨酸2-脱氢酶(E.C.1.4.1.7)、缬氨酸脱氢酶(E.C.1.4.1.8)、亮氨酸脱氢酶(E.C.1.4.1.9)、甘氨酸脱氢酶(E.C.1.4.1.10)、谷氨酸合成酶(E.C.1.4.1.14)、色氨酸脱氢酶(E.C.1.4.1.19)、苯基丙氨酸脱氢酶(E.C.1.4.1.20)、天冬氨酸脱氢酶(E.C.1.4.1.21)、2-氧醛脱氢酶(E.C.1.2.1.23)、苹果酸脱氢酶(E.C.1.1.1.83)或者酒石酸脱氢酶(E.C.1.1.1.93)可以作为实例。
在第十一反应中，通过脱羧反应对HOOC-CHOH-CO-COOH进行脱羧，从而得到HOOC-CHOH-CHO，结果，生成二氧化碳。与第六反应和第七反应类似，该第十一反应对应于分解步骤III，其中2-含氧酸羧基裂合酶起催化剂作用并且进行上面的反应式4的反应。
如同第六反应和第七反应一样，不具体限定2-含氧酸羧基裂合酶的类型，只要其是可以催化具有羧基的化合物的脱羧反应的酶。丙酮酸脱羧酶(E.C.4.1.1.1)、羟基丙酮酸脱羧酶(E.C.4.1.1.40)、2-氧化戊二酸脱羧酶(E.C.4.1.1.71)或者支链-2-含氧酸脱羧酶(E.C.4.1.1.72)可以作为实例。
在第十二反应中，通过氧化还原反应来氧化HOOC-CHOH-CHO，从而得到HOOC-CHOH-COOH，结果，从NAD+生成NADH。与第八反应和第九反应类似，该第十二反应对应于分解步骤I，其中2-羟基羧酸合成酶起催化剂作用并且进行上面的反应式1的反应。
如同第八反应和第九反应一样，不具体限定2-羟基羧酸合成酶的类型，只要其是可以通过氧化催化生成2-羟基羧酸的反应的酶。乙醛脱氢酶(E.C.1.2.1.3和E.C.1.2.1.5)，乙醇醛脱氢酶(E.C.1.2.1.21)或者乳酸醛脱氢酶(E.C.1.2.1.22)可以作为实例。
在第十三反应中，通过氧化还原反应来氧化HOOC-CHOH-COOH，从而得到HOOC-CO-COOH，结果，从NAD+生成NADH。与第十反应类似，该第十三反应对应于分解步骤II，其中2-含氧酸合成酶起催化剂作用并且进行上面的反应式2的反应。
如同第五反应和第十反应一样，不具体限定2-含氧酸合成酶的类型，只要其是可以通过氧化来催化生成2-含氧酸的反应的酶。乳酸脱氢酶(E.C.1.1.1.27和E.C.1.1.1.28)、苹果酸脱氢酶(E.C.1.1.1.37)、葡萄糖酸2-脱氢酶(E.C.1.1.1.215)、2-羟基脂肪酸脱氢酶(E.C.1.1.1.98和E.C.1.1.1.99)、甘油酸脱氢酶(E.C.1.1.1.29)、乙醛酸还原酶(E.C.1.1.1.26)、羟基丙酮酸还原酶(E.C.1.1.1.81)、异柠檬酸脱氢酶(E.C.1.1.1.41)、氨基酸脱氢酶(E.C.1.4.1.5)、丙氨酸脱氢酶(E.C.1.4.1.1)、谷氨酸脱氢酶(E.C.1.4.1.2和E.C.1.4.1.3)、丝氨酸2-脱氢酶(E.C.1.4.1.7)、缬氨酸脱氢酶(E.C.1.4.1.8)、亮氨酸脱氢酶(E.C.1.4.1.9)、甘氨酸脱氢酶(E.C.1.4.1.10)、谷氨酸合成酶(E.C.1.4.1.14)、色氨酸脱氢酶(E.C.1.4.1.19)、苯基丙氨酸脱氢酶(E.C.1.4.1.20)、天冬氨酸脱氢酶(E.C.1.4.1.21)、2-氧醛脱氢酶(E.C.1.2.1.23)、苹果酸脱氢酶(E.C.1.1.1.83)或者酒石酸脱氢酶(E.C.1.1.1.93)可以作为实例。
在第十四反应中，通过脱羧反应来对HOOC-CO-COOH进行脱羧，从而得到HOOC-CHO，结果，生成二氧化碳。与第六反应、第七反应以及第十一反应类似，该第十四反应对应于分解步骤III，其中2-含氧酸羧基裂合酶起催化剂作用并且进行上面的反应式4的反应。
如同第六反应、第七反应以及第十一反应一样，不具体限定2-氧酸脱羧酶的类型，只要其是可以催化具有羧基的化合物的脱羧反应的酶。丙酮酸脱羧酶(E.C.4.1.1.1)、羟基丙酮酸脱羧酶(E.C.4.1.1.40)、2-氧化戊二酸脱羧酶(E.C.4.1.1.71)或者支链-2-含氧酸脱羧酶(E.C.4.1.1.72)可以作为实例。
在第十五反应中，通过氧化反应来氧化HOOC-CHO，从而得到HOOC-COOH，结果，从NAD+生成NADH。与第五反应类似，该第十五反应对应于分解步骤II，其中2-含氧酸合成酶起催化剂作用并且进行上面的反应式3的反应。
如同第五反应、第十反应以及第十三反应一样，不具体限定2-含氧酸合成酶的类型，只要其为可以通过氧化来催化生成2-含氧酸的反应的酶。乳酸脱氢酶(E.C.1.1.1.27和E.C.1.1.1.28)、苹果酸脱氢酶(E.C.1.1.1.37)、葡萄糖酸2-脱氢酶(E.C.1.1.1.215)、2-羟基脂肪酸脱氢酶(E.C.1.1.1.98和E.C.1.1.1.99)、甘油酸脱氢酶(E.C.1.1.1.29)、乙醛酸还原酶(E.C.1.1.1.26)、羟基丙酮酸还原酶(E.C.1.1.1.81)、异柠檬酸脱氢酶(E.C.1.1.1.41)、氨基酸脱氢酶(E.C.1.4.1.5)、丙氨酸脱氢酶(E.C.1.4.1.1)、谷氨酸脱氢酶(E.C.1.4.1.2和E.C.1.4.1.3)、丝氨酸2-脱氢酶(E.C.1.4.1.7)、缬氨酸脱氢酶(E.C.1.4.1.8)、亮氨酸脱氢酶(E.C.1.4.1.9)、甘氨酸脱氢酶(E.C.1.4.1.10)、谷氨酸合成酶(E.C.1.4.1.14)、色氨酸脱氢酶(E.C.1.4.1.19)、苯基丙氨酸脱氢酶(E.C.1.4.1.20)、天冬氨酸脱氢酶(E.C.1.4.1.21)、2-氧醛脱氢酶(E.C.1.2.1.23)、苹果酸脱氢酶(E.C.1.1.1.83)或者酒石酸脱氢酶(E.C.1.1.1.93)可以作为实例。
在第十六反应中，通过脱羧反应来使HOOC-COOH脱羧，从而得到HCOOH，结果，生成二氧化碳。与第六反应、第七反应、第十一反应以及第十四反应类似，该第十六反应对应于分解步骤III，其中2-含氧酸羧基裂合酶起催化剂作用并且进行上面的反应式4的反应。
如同第六反应、第七反应、第十一反应以及第十四反应一样，不具体限定2-含氧酸羧基裂合酶的类型，只要其为可以催化具有羧基的化合物的脱羧反应的酶。丙酮酸脱羧酶(E.C.4.1.1.1)、羟基丙酮酸脱羧酶(E.C.4.1.1.40)、2-氧化戊二酸脱羧酶(E.C.4.1.1.71)或者支链-2-含氧酸脱羧酶(E.C.4.1.1.72)可以作为实例。
在第十七反应中，通过氧化还原反应来氧化HCOOH，从而得到二氧化碳，结果，从NAD+生成NADH。该第十七反应对应于分解步骤V，其中甲酸脱氢酶起催化剂作用并且进行下面的反应式8的反应。
[化学式8]
HCOOH→CO2
在第十七反应中，除了甲酸脱氢酶，可以使用以类似方式起作用的酶。
如上所述，在利用分解多元醇的方法的葡萄糖分解中，其中2-羟基羧酸合成酶起催化剂作用的分解步骤I、其中2-含氧酸合成酶起催化剂作用的分解步骤II以及其中2-含氧酸羧基裂合酶起催化剂作用的分解步骤III以随机顺序重复。
在将葡萄糖分解为二氧化碳的过程中，发生总共十七个阶段的反应，并且在这些反应的12个中生成了NADH。也就是说，从一个葡萄糖分子生成了12个分子的NADH。相反地，根据传统的仅使用氧化还原酶的分解多元醇的方法，反应仅进行到第五反应，因此从一个葡萄糖分子仅生成五个分子的NADH。因此，当使用该分解多元醇的方法时，与传统的分解多元醇的方法相比，可以生成大量的NADH。
(2)甘油基单糖的分解
《甘油(CH2OH-CHOH-CH2OH)的分解》
将甘油(CH2OH-CHOH-CH2OH)用作甘油基单糖的具体实例来描述根据该实施例的分解多元醇的方法。图2示出了使用分解多元醇的方法的分解步骤，其为与图1所示的实施例不同的实施例。
如图2所示，甘油的分解包括9个反应阶段。然而，根据氧化还原酶相对于羟基或醛基的选择性，反应路径可以变化(见在图2中的路径径A、B以及C)。然而，由于可以通过相同的酶分解基质并且可以生成还原型酶，所以反应在哪条路径中进行没有显著不同，只是按照不同的酶反应顺序。这里，以路径A作为实例来描述。
在第一反应中，通过氧化还原反应来氧化甘油(CH2OH-CHOH-CH2OH)，从而得到甘油醛(CH2OH-CHOH-CHO)，结果，从NAD+生成NADH。第一反应对应于分解步骤IV，其中二羟乙基氧化酶起催化剂作用并且进行下面的反应式6的反应。
[化学式6]
R-CHOH-CH2OH→R-CHOH-CHO
不具体限定二羟乙基氧化酶的类型，只要其为可以催化具有二羟乙基的化合物的氧化反应的酶。酒精脱氢酶(E.C.1.1.1.1和E.C.1.1.1.71)、甘露醇2-脱氢酶(E.C.1.1.1.67)、甘油脱氢酶(E.C.1.1.1.6)、乙醛还原酶(E.C.1.1.1.21)、葡萄糖酸5-脱氢酶(E.C.1.1.1.69)或者乙二醇脱氢酶(E.C.1.1.1.185)可以作为实例。
在第二反应中，通过氧化还原反应来氧化甘油醛(CH2OH-CHOH-CHO)，从而得到甘油酸(CH2OH-CHOH-COOH)，结果，从NAD+生成NADH。第二反应对应于分解步骤I，其中2-羟基羧酸合成酶起催化剂作用并且进行下面的反应式1的反应。
[化学式1]
R-CHOH-CHO→R-CHOH-COOH
不具体限定2-羟基羧酸合成酶的类型，只要其为可以催化生成2-羟基羧酸的反应的酶。乙醛脱氢酶(E.C.1.2.1.3和E.C.1.2.1.5)，乙醇醛脱氢酶(E.C.1.2.1.21)或者乳酸醛脱氢酶(E.C.1.2.1.22)可以作为实例。
在第三反应中，通过氧化还原反应来氧化甘油酸(CH2OH-CHOH-COOH)，从而得到羟基丙酮酸(CH2OH-CO-COOH)，结果，从NAD+生成NADH。该第三反应对应于分解步骤II，其中2-含氧酸合成酶起催化剂作用并且进行下面的反应式2的反应。
[化学式2]
R-CHOH-COOH→R-CO-COOH
不具体限定2-含氧酸合成酶的类型，只要其为可以通过氧化来催化生成2-含氧酸的反应的酶。乳酸脱氢酶(E.C.1.1.1.27和E.C.1.1.1.28)、苹果酸脱氢酶(E.C.1.1.1.37)、葡萄糖酸2-脱氢酶(E.C.1.1.1.215)、2-羟基脂肪酸脱氢酶(E.C.1.1.1.98和E.C.1.1.1.99)、甘油酸脱氢酶(E.C.1.1.1.29)、乙醛酸还原酶(E.C.1.1.1.26)、羟基丙酮酸还原酶(E.C.1.1.1.81)、异柠檬酸脱氢酶(E.C.1.1.1.41)、氨基酸脱氢酶(E.C.1.4.1.5)、丙氨酸脱氢酶(E.C.1.4.1.1)、谷氨酸脱氢酶(E.C.1.4.1.2和E.C.1.4.1.3)、丝氨酸2-脱氢酶(E.C.1.4.1.7)、缬氨酸脱氢酶(E.C.1.4.1.8)、亮氨酸脱氢酶(E.C.1.4.1.9)、甘氨酸脱氢酶(E.C.1.4.1.1 O)、谷氨酸合成酶(E.C.1.4.1.14)、色氨酸脱氢酶(E.C.1.4.1.19)、苯基丙氨酸脱氢酶(E.C.1.4.1.20)、天冬氨酸脱氢酶(E.C.1.4.1.21)、2-氧醛脱氢酶(E.C.1.2.1.23)、苹果酸脱氢酶(E.C.1.1.1.83)或者酒石酸脱氢酶(E.C.1.1.1.93)可以作为实例。
在第四反应中，通过脱羧反应使羟基丙酮酸(CH2OH-CO-COOH)脱羧，从而得到乙醇醛(CH2OH-CHO)，结果，生成二氧化碳。第四反应对应于分解步骤III，其中2-含氧酸羧基裂合酶起催化剂作用并且进行下面的反应式4的反应。
[化学式4]
R-CO-COOH→R-CHO+CO2
应该注意，根据仅使用氧化还原酶的传统方法，由于在第三反应中生成了氧化还原酶不能与其反应的具有羧基的化合物，所以在第三反应处分解停止。然而，根据该分解多元醇的方法，由于使用了2-含氧基脱羧酶(其为脱羧酶)，可以逐步进行从第四反应向前的分解。
不具体限定2-含氧酸羧基裂合酶的类型，只要其为可以催化具有羧基的化合物的脱羧反应的酶。丙酮酸脱羧酶(E.C.4.1.1.1)、羟基丙酮酸脱羧酶(E.C.4.1.1.40)、2-氧化戊二酸脱羧酶(E.C.4.1.1.71)或者支链-2-含氧酸脱羧酶(E.C.4.1.1.72)可以作为实例。
在第五反应中，通过氧化还原反应氧化乙醇醛(CH2OH-CHO)，从而得到乙醇酸(CH2OH-COOH)，结果，从NAD+生成NADH。与第二反应类似，第五反应对应于分解步骤I，其中2-羟基羧酸合成酶起催化剂作用并且进行上面的反应式1的反应。
如同第二反应一样，不具体限定2-羟基羧酸合成酶的类型，只要其为可以通过氧化催化生成2-羟基羧酸的反应的酶。乙醛脱氢酶(E.C.1.2.1.3和E.C.1.2.1.5)，乙醇醛脱氢酶(E.C.1.2.1.21)或者乳酸醛脱氢酶(E.C.1.2.1.22)可以作为实例。
在第六反应中，通过氧化还原反应氧化乙醇酸(CH2OH-COOH)，从而得到乙醛酸(OHC-COOH)，结果，从NAD+生成NADH。该第六反应对应于分解步骤II，其中2-含氧酸合成酶起催化剂作用并且进行上面的反应式2的反应。
如同第三反应一样，不具体限定2-含氧酸合成酶的类型，只要其为可以通过氧化来催化生成2-含氧酸的反应的酶。乳酸脱氢酶(E.C.1.1.1.27和E.C.1.1.1.28)、苹果酸脱氢酶(E.C.1.1.1.37)、葡萄糖酸2-脱氢酶(E.C.1.1.1.215)、2-羟基脂肪酸脱氢酶(E.C.1.1.1.98和E.C.1.1.1.99)、甘油酸脱氢酶(E.C.1.1.1.29)、乙醛酸还原酶(E.C.1.1.1.26)、羟基丙酮酸还原酶(E.C.1.1.1.81)、异柠檬酸脱氢酶(E.C.1.1.1.41)、氨基酸脱氢酶(E.C.1.4.1.5)、丙氨酸脱氢酶(E.C.1.4.1.1)、谷氨酸脱氢酶(E.C.1.4.1.2和E.C.1.4.1.3)、丝氨酸2-脱氢酶(E.C.1.4.1.7)、缬氨酸脱氢酶(E.C.1.4.1.8)、亮氨酸脱氢酶(E.C.1.4.1.9)、甘氨酸脱氢酶(E.C.1.4.1.10)、谷氨酸合成酶(E.C.1.4.1.14)、色氨酸脱氢酶(E.C.1.4.1.19)、丙基丙氨酸脱氢酶(E.C.1.4.1.20)、天冬氨酸脱氢酶(E.C.1.4.1.21)、2-氧醛脱氢酶(E.C.1.2.1.23)、苹果酸脱氢酶(E.C.1.1.1.83)或者酒石酸脱氢酶(E.C.1.1.1.93)可以作为实例。
在第七反应中，用氧化还原酶氧化乙醛酸(OCH-COOH)，从而得到草酸(HOOC-COOH)，结果，从NAD+生成NADH。第七反应对应于分解步骤II，其中2-含氧酸合成酶起催化剂作用并且进行下面的反应式3的反应。
[化学式3]
R-CO-CHO→R-CO-COOH
如同第三反应和第六反应一样，不具体限定2-含氧酸合成酶的类型，只要其为可以通过氧化来催化生成2-含氧酸的反应的酶。乳酸脱氢酶(E.C.1.1.1.27和E.C.1.1.1.28)、苹果酸脱氢酶(E.C.1.1.1.37)、葡萄糖酸2-脱氢酶(E.C.1.1.1.215)、2-羟基脂肪酸脱氢酶(E.C.1.1.1.98和E.C.1.1.1.99)、甘油酸脱氢酶(E.C.1.1.1.29)、乙醛酸还原酶(E.C.1.1.1.26)、羟基丙酮酸还原酶(E.C.1.1.1.81)、异柠檬酸脱氢酶(E.C.1.1.1.41)、氨基酸脱氢酶(E.C.1.4.1.5)、丙氨酸脱氢酶(E.C.1.4.1.1)、谷氨酸脱氢酶(E.C.1.4.1.2以及E.C.1.4.1.3)、丝氨酸2-脱氢酶(E.C.1.4.1.7)、缬氨酸脱氢酶(E.C.1.4.1.8)、亮氨酸脱氢酶(E.C.1.4.1.9)、甘氨酸脱氢酶(E.C.1.4.1.10)、谷氨酸合成酶(E.C.1.4.1.14)、色氨酸脱氢酶(E.C.1.4.1.19)、苯基丙氨酸脱氢酶(E.C.1.4.1.20)、天冬氨酸脱氢酶(E.C.1.4.1.21)、2-氧醛脱氢酶(E.C.1.2.1.23)、苹果酸脱氢酶(E.C.1.1.1.83)、或者酒石酸脱氢酶(E.C.1.1.1.93)可以作为实例。
在第八反应中，通过脱羧反应使草酸(HOOC-COOH)脱羧，从而得到甲酸(HCOOH)，结果，生成二氧化碳。与第四反应类似，第八反应对应于分解步骤III，其中2-含氧酸羧基裂合酶起催化剂作用并且进行上面的反应式4的反应。
如同第四反应一样，不具体限定2-含氧酸羧基裂合酶的类型，只要其为可以催化具有羧基的化合物的脱羧反应的酶。丙酮酸脱羧酶(E.C.4.1.1.1)、羟基丙酮酸脱羧酶(E.C.4.1.1.40)、2-氧化戊二酸脱羧酶(E.C.4.1.1.71)或者支链-2-含氧酸脱羧酶(E.C.4.1.1.72)可以作为实例。
在第九反应中，用氧化还原酶来氧化甲酸(HCOOH)，从而得到二氧化碳，结果，从NAD+生成NADH。该第九反应对应于分解步骤V，其中甲酸脱氢酶起催化剂作用并且进行下面的反应式8的反应。
[化学式8]
HCOOH→CO2
在第九反应中除了甲酸脱氢酶之外，可以使用以类似方法起作用的酶。
如上所述，在将甘油分解为二氧化碳的过程中，发生总共9个阶段的反应，并且在这些反应的7个中生成了NADH。也就是说，从一个甘油分子生成了7个分子的NADH。相反地，根据传统的仅使用氧化还原酶的分解多元醇的方法，反应仅进行到第三反应，因此从一个甘油分子仅生成3个分子的NADH。因此，当使用该分解多元醇的方法时，与传统的分解多元醇的方法相比，可以生成大量的NADH。
《乙烯乙二醇(CH2OH-CH2OH)的分解》
接下来，用乙烯乙二醇(CH2OH-CH2OH)作为甘油基单糖的具体实例来描述根据该实施例的分解多元醇的方法。图3示出了使用分解多元醇的方法的分解步骤，其为与图1和图2所示的实施例不同的实施例。
如图3所示，乙烯乙二醇的分解包括6个反应阶段。然而，根据氧化还原酶相对于羟基或醛基的选择性，反应路径可能变化(在图3中称为路径A和B)。然而，由于可以通过相同的酶分解基质并且可以生成还原型酶，反应在哪条路径中进行没有显著不同，只是按照不同的酶反应顺序。这里，描述路径A作为实例。
在第一反应中，通过氧化还原反应来氧化乙烯乙二醇(CH2OH-CH2OH)，从而得到乙醇醛(CH2OH-CHO)，结果，从NAD+生成NADH。第一反应对应于分解步骤IV，其中二羟乙基氧化酶起催化剂作用并且进行下面的反应式6的反应。
[化学式6]
R-CHOH-CH2OH→R-CHOH-CHO
不具体限定二羟乙基氧化酶的类型，只要其为可以催化具有二羟乙基的化合物的氧化反应的酶。酒精脱氢酶(E.C.1.1.1.1和E.C.1.1.1.71)、甘露醇2-脱氢酶(E.C.1.1.1.67)、甘油脱氢酶(E.C.1.1.1.6)、乙醛还原酶(E.C.1.1.1.21)、葡萄糖酸5-脱氢酶(E.C.1.1.1.69)或者乙二醇脱氢酶(E.C.1.1.1.185)可以作为实例。
至于跟随在乙醇醛(CH2OH-CHO)之后的反应，如图3所示，分解可以通过与使用甘油时类似的反应。因此，在将乙烯乙二醇分解为二氧化碳的过程中，发生总共6个阶段的反应，并且在这些反应的5个中生成了NADH。也就是说，从一个乙烯乙二醇分子生成了5个分子的NADH。相反地，根据传统的仅使用氧化还原酶的分解多元醇的方法，反应仅进行到第四反应，因此从一个乙烯乙二醇分子仅生成4个分子的NADH。因此，当使用该分解多元醇的方法时，与传统的分解多元醇的方法相比，可以生成大量的NADH。
《赤藻糖醇(CH2OH-CHOH-CHOH-CH2OH)的分解》
接下来，用赤藻糖醇(CH2OH-CHOH-CHOH-CH2OH)作为具体实例来描述根据该实施例的分解多元醇的方法。图4示出了使用分解多元醇的方法的分解步骤，其为与图1、图2以及图3所示的实施例不同的实施例。
在第一反应中，通过氧化还原反应来氧化赤藻糖醇(CH2OH-CHOH-CHOH-CH2OH)，从而得到CH2OH-CHOH-CHOH-CHO，结果，从NAD+生成NADH。该第一反应对应于分解步骤IV，其中二羟乙基氧化酶起催化剂作用并且进行下面的反应式6的反应。
[化学式6]
R-CHOH-CH2OH→R-CHOH-CHO
不具体限定二羟乙基氧化酶的类型，只要其为可以催化具有二羟乙基的化合物的氧化反应的酶。酒精脱氢酶(E.C.1.1.1.1和E.C.1.1.1.71)、甘露醇2-脱氢酶(E.C.1.1.1.67)、甘油脱氢酶(E.C.1.1.1.6)、乙醛还原酶(E.C.1.1.1.21)、葡萄糖酸5-脱氢酶(E.C.1.1.1.69)或者乙二醇脱氢酶(E.C.1.1.1.185)可以作为实例。
在第二反应中，通过氧化还原反应来氧化CH2OH-CHOH-CHOH-CHO，从而得到CH2OH-CHOH-CHOH-COOH，结果，从NAD+生成NADH。该第二反应对应于分解步骤I，其中2-羟基羧酸合成酶起催化剂作用并且进行下面的反应式1的反应。
[化学式1]
R-CHOH-CHO→R-CHOH-COOH
不具体限定2-羟基羧酸合成酶的类型，只要其为可以通过氧化催化生成2-羟基羧酸的反应的酶。乙醛脱氢酶(E.C.1.2.1.3和E.C.1.2.1.5)，乙醇醛脱氢酶(E.C.1.2.1.21)或者乳酸醛脱氢酶(E.C.1.2.1.22)可以作为实例。
在第三反应中，通过氧化还原反应来氧化CH2OH-CHOH-CHOH-COOH，从而得到CH2OH-CHOH-CO-COOH，结果，从NAD+生成NADH。该第三反应对应于分解步骤II，其中2-含氧酸合成酶起催化剂作用并且进行下面的反应式2的反应。
[化学式2]
R-CHOH-COOH→R-CO-COOH
不具体限定2-含氧酸合成酶的类型，只要其为可以通过氧化来催化生成2-含氧酸的反应的酶。乳酸脱氢酶(E.C.1.1.1.27和E.C.1.1.1.28)、苹果酸脱氢酶(E.C.1.1.1.37)、葡萄糖酸2-脱氢酶(E.C.1.1.1.215)、2-羟基脂肪酸脱氢酶(E.C.1.1.1.98和E.C.1.1.1.99)、甘油酸脱氢酶(E.C.1.1.1.29)、乙醛酸还原酶(E.C.1.1.1.26)、羟基丙酮酸还原酶(E.C.1.1.1.81)、异柠檬酸脱氢酶(E.C.1.1.1.41)、氨基酸脱氢酶(E.C.1.4.1.5)、丙氨酸脱氢酶(E.C.1.4.1.1)、谷氨酸脱氢酶(E.C.1.4.1.2和E.C.1.4.1.3)、丝氨酸2-脱氢酶(E.C.1.4.1.7)、缬氨酸脱氢酶(E.C.1.4.1.8)、亮氨酸脱氢酶(E.C.1.4.1.9)、甘氨酸脱氢酶(E.C.1.4.1.10)、谷氨酸合成酶(E.C.1.4.1.14)、色氨酸脱氢酶(E.C.1.4.1.19)、苯基丙氨酸脱氢酶(E.C.1.4.1.20)、天冬氨酸脱氢酶(E.C.1.4.1.21)、2-氧醛脱氢酶(E.C.1.2.1.23)、苹果酸脱氢酶(E.C.1.1.1.83)或者酒石酸脱氢酶(E.C.1.1.1.93)可以作为实例。
在第四反应中，通过脱羧反应使CH2OH-CHOH-CO-COOH脱羧，从而得到甘油醛(CH2OH-CHOH-CHO)，结果，生成二氧化碳。该第四反应对应于分解步骤III，其中2-含氧酸羧基裂合酶起催化剂作用并且进行下面的反应式4的反应。
[化学式4]
R-CO-COOH→R-CHO+CO2
应该注意，根据仅使用氧化还原酶的传统方法，由于在第三反应中生成了氧化还原酶不能与其反应的具有羧基的化合物，所以在第三反应处分解停止。然而，根据该分解多元醇的方法，由于使用了2-含氧基脱羧酶(其为脱羧酶)，因此，可以逐步进行从第四反应向前的分解。
不具体限定2-氧酸脱羧酶的类型，只要其为可以催化具有羧基的化合物的脱羧反应的酶。丙酮酸脱羧酶(E.C.4.1.1.1)、羟基丙酮酸脱羧酶(E.C.4.1.1.40)、2-氧化戊二酸脱羧酶(E.C.4.1.1.71)或者支链-2-含氧酸脱羧酶(E.C.4.1.1.72)可以作为实例。
至于跟随在甘油醛(CH2OH-CHOH-CHO)之后的反应，如图4所示，分解可以通过与使用甘油时类似的反应。因此，在将赤藻糖醇分解为二氧化碳的过程中，发生总共12个阶段的反应，并且在这些反应的9个中生成了NADH。也就是说，从一个赤藻糖醇分子生成了9个分子的NADH。相反地，根据传统的仅使用氧化还原酶的分解多元醇的方法，反应仅进行到第三反应，因此从一个赤藻糖醇分子仅生成3个分子的NADH。因此，当使用该分解多元醇的方法时，与传统的分解多元醇的方法相比，可以生成大量的NADH。
《木糖醇(CH2OH-CHOH-CHOH-CHOH-CH2OH)的分解》
接下来，用木糖醇(CH2OH-CHOH-CHOH-CHOH-CH2OH)作为甘油基单糖的具体实例来描述根据该实施例的分解多元醇的方法。这里，在描述中使用用于描述赤藻糖醇的分解的上面的图4。
在第一反应中，通过氧化还原反应来氧化木糖醇(CH2OH-CHOH-CHOH-CHOH-CH2OH)，从而得到CH2OH-CHOH-CHOH-CHOH-CHO，结果，从NAD+生成NADH。该第一反应对应于分解步骤IV，其中二羟乙基氧化酶起催化剂作用并且进行下面的反应式6的反应。
[化学式6]
R-CHOH-CH2OH→R-CHOH-CHO
不具体限定二羟乙基氧化酶的类型，只要其为可以催化具有二羟乙基的化合物的氧化反应的酶。酒精脱氢酶(E.C.1.1.1.1和E.C.1.1.1.71)、甘露醇2-脱氢酶(E.C.1.1.1.67)、甘油脱氢酶(E.C.1.1.1.6)、乙醛还原酶(E.C.1.1.1.21)、葡萄糖酸5-脱氢酶(E.C.1.1.1.69)或者乙二醇脱氢酶(E.C.1.1.1.185)可以作为实例。
在第二反应中，通过氧化还原反应来氧化CH2OH-CHOH-CHOH-CHOH-CHO，从而得到CH2OH-CHOH-CHOH-CHOH-COOH，结果，从NAD+生成NADH。该第二反应对应于分解步骤I，其中2-羟基羧酸合成酶起催化剂作用并且进行下面的反应式1的反应。
[化学式1]
R-CHOH-CHO→R-CHOH-COOH
不具体限定2-羟基羧酸合成酶的类型，只要其为可以通过氧化催化生成2-羟基羧酸的反应的酶。乙醛脱氢酶(E.C.1.2.1.3和E.C.1.2.1.5)，乙醇醛脱氢酶(E.C.1.2.1.21)或者乳酸醛脱氢酶(E.C.1.2.1.22)可以作为实例。
在第三反应中，通过氧化还原反应来氧化CH2OH-CHOH-CHOH-CHOH-COOH，从而得到CH2OH-CHOH-CHOH-CO-COOH，结果，从NAD+生成NADH。该第三反应对应于分解步骤II，其中2-含氧酸合成酶起催化剂作用并且进行下面的反应式2的反应。
[化学式2]
R-CHOH-COOH→R-CO-COOH
不具体限定2-含氧酸合成酶的类型，只要其为可以通过氧化来催化生成2-含氧酸的反应的酶。乳酸脱氢酶(E.C.1.1.1.27和E.C.1.1.1.28)、苹果酸脱氢酶(E.C.1.1.1.37)、葡萄糖酸2-脱氢酶(E.C.1.1.1.215)、2-羟基脂肪酸脱氢酶(E.C.1.1.1.98和E.C.1.1.1.99)、甘油酸脱氢酶(E.C.1.1.1.29)、乙醛酸还原酶(E.C.1.1.1.26)、羟基丙酮酸还原酶(E.C.1.1.1.81)、异柠檬酸脱氢酶(E.C.1.1.1.41)、氨基酸脱氢酶(E.C.1.4.1.5)、丙氨酸脱氢酶(E.C.1.4.1.1)、谷氨酸脱氢酶(E.C.1.4.1.2及E.C.1.4.1.3)、丝氨酸2-脱氢酶(E.C.1.4.1.7)、缬氨酸脱氢酶(E.C.1.4.1.8)、亮氨酸脱氢酶(E.C.1.4.1.9)、甘氨酸脱氢酶(E.C.1.4.1.10)、谷氨酸合成酶(E.C.1.4.1.14)、色氨酸脱氢酶(E.C.1.4.1.19)、苯基丙氨酸脱氢酶(E.C.1.4.1.20)、天冬氨酸脱氢酶(E.C.1.4.1.21)、2-氧醛脱氢酶(E.C.1.2.1.23)、苹果酸脱氢酶(E.C.1.1.1.83)、或者酒石酸脱氢酶(E.C.1.1.1.93)可以作为实例。
在第四反应中，通过脱羧反应使CH2OH-CHOH-CHOH-CO-COOH脱羧，从而得到CH2OH-CHOH-CHOH-CHO，结果，生成二氧化碳。该第四反应对应于分解步骤III，其中2-含氧酸羧基裂合酶起催化剂作用并且进行下面的反应式4的反应。
[化学式4]
R-CO-COOH→R-CHO+CO2
应该注意，根据仅使用氧化还原酶的传统方法，由于在第三反应中生成了氧化还原酶不能与其反应的具有羧基的化合物，所以在第三反应处分解停止。然而，根据该分解多元醇的方法，由于使用了2-含氧酸羧基裂合酶(其为脱羧酶)，可以逐步进行从第四反应向前的分解。
不具体限定2-含氧酸羧基裂合酶的类型，只要其为可以催化具有羧基的化合物的脱羧反应的酶。丙酮酸脱羧酶(E.C.4.1.1.1)、羟基丙酮酸脱羧酶(E.C.4.1.1.40)、2-氧化戊二酸脱羧酶(E.C.4.1.1.71)或者支链-2-含氧酸脱羧酶(E.C.4.1.1.72)可以作为实例。
至于跟随在CH2OH-CHOH-CHOH-CHO之后的反应，如图4所示，分解可以通过与使用赤藻糖醇时类似的反应。因此，在将木糖醇分解为二氧化碳的过程中，发生总共15个阶段的反应，并且在这些反应的11个中生成了NADH。也就是说，从一个木糖醇分子生成了11个分子的NADH。相反地，根据传统的仅使用氧化还原酶的分解多元醇的方法，反应仅进行到第三反应，因此从一个木糖醇分子仅生成3个分子的NADH。因此，当使用该分解多元醇的方法时，与传统的分解多元醇的方法相比，可以生成大量的NADH。
《山梨糖醇(CH2OH-CHOH-CHOH-CHOH-CHOH-CH2OH)的分解》
接下来，用山梨糖醇(CH2OH-CHOH-CHOH-CHOH-CHOH-CH2OH)作为甘油基单糖的具体实例来描述根据该实施例的分解多元醇的方法。这里，在描述中使用用于描述赤藻糖醇和木糖醇的分解的上面的图4。
在第一反应中，通过氧化还原反应来氧化山梨糖醇(CH2OH-CHOH-CHOH-CHOH-CHOH-CH2OH)，从而得到CH2OH-CHOH-CHOH-CHOH-CHOH-CHO，结果，从NAD+生成NADH。该第一反应对应于分解步骤IV，其中二羟乙基氧化酶起催化剂作用并且进行下面的反应式6的反应。
[化学式6]
R-CHOH-CH2OH→R-CHOH-CHO
不具体限定二羟乙基氧化酶的类型，只要其为可以催化具有二羟乙基的化合物的氧化反应的酶。酒精脱氢酶(E.C.1.1.1.1和E.C.1.1.1.71)、甘露醇2-脱氢酶(E.C.1.1.1.67)、甘油脱氢酶(E.C.1.1.1.6)、乙醛还原酶(E.C.1.1.1.21)、葡萄糖酸5-脱氢酶(E.C.1.1.1.69)或者乙二醇脱氢酶(E.C.1.1.1.185)可以作为实例。
在第二反应中，通过氧化还原反应来氧化CH2OH-CHOH-CHOH-CHOH-CHOH-CHO，从而得到CH2OH-CHOH-CHOH-CHOH-CHOH-COOH，结果，从NAD+生成NADH。该第二反应对应于分解步骤I，其中2-羟基羧酸合成酶起催化剂作用并且进行下面的反应式1的反应。
[化学式1]
R-CHOH-CHO→R-CHOH-COOH
不具体限定2-羟基羧酸合成酶的类型，只要其为可以通过氧化催化生成2-羟基羧酸的反应的酶。乙醛脱氢酶(E.C.1.2.1.3和E.C.1.2.1.5)，乙醇醛脱氢酶(E.C.1.2.1.21)或者乳酸醛脱氢酶(E.C.1.2.1.22)可以作为实例。
在第三反应中，通过氧化还原反应来氧化CH2OH-CHOH-CHOH-CHOH-CHOH-COOH，从而得到CH2OH-CHOH-CHOH-CHOH-CO-COOH，结果，从NAD+生成NADH。该第三反应对应于分解步骤II，其中2-含氧酸合成酶起催化剂作用并且进行下面的反应式2的反应。
[化学式2]
R-CHOH-COOH→R-CO-COOH
不具体限定2-含氧酸合成酶的类型，只要其为可以通过氧化来催化生成2-含氧酸的反应的酶。乳酸脱氢酶(E.C.1.1.1.27和E.C.1.1.1.28)、苹果酸脱氢酶(E.C.1.1.1.37)、葡萄糖酸2-脱氢酶(E.C.1.1.1.215)、2-羟基脂肪酸脱氢酶(E.C.1.1.1.98和E.C.1.1.1.99)、甘油酸脱氢酶(E.C.1.1.1.29)、乙醛酸还原酶(E.C.1.1.1.26)、羟基丙酮酸还原酶(E.C.1.1.1.81)、异柠檬酸脱氢酶(E.C.1.1.1.41)、氨基酸脱氢酶(E.C.1.4.1.5)、丙氨酸脱氢酶(E.C.1.4.1.1)、谷氨酸脱氢酶(E.C.1.4.1.2以及E.C.1.4.1.3)、丝氨酸2-脱氢酶(E.C.1.4.1.7)、缬氨酸脱氢酶(E.C.1.4.1.8)、亮氨酸脱氢酶(E.C.1.4.1.9)、甘氨酸脱氢酶(E.C.1.4.1.10)、谷氨酸合成酶(E.C.1.4.1.14)、色氨酸脱氢酶(E.C.1.4.1.19)、苯基丙氨酸脱氢酶(E.C.1.4.1.20)、天冬氨酸脱氢酶(E.C.1.4.1.21)、2-氧醛脱氢酶(E.C.1.2.1.23)、苹果酸脱氢酶(E.C.1.1.1.83)或者酒石酸脱氢酶(E.C.1.1.1.93)可以作为为实例。
在第四反应中，通过脱羧反应使CH2OH-CHOH-CHOH-CHOH-CO-COOH脱羧，从而得到CH2OH-CHOH-CHOH-CHOH-CHO，结果，生成二氧化碳。该第四反应对应于分解步骤III，其中2-含氧酸羧基裂合酶起催化剂作用并且进行下面的反应式4的反应。
[化学式4]
R-CO-COOH→R-CHO+CO2
应该注意，根据仅使用氧化还原酶的传统方法，由于在第三反应中生成了氧化还原酶不能与其反应的具有羧基的化合物，所以在第三反应处分解停止。然而，根据该分解多元醇的方法，由于使用了2-含氧酸羧基裂合酶(其为脱羧酶)，可以逐步进行从第四反应向前的分解。
不具体限定2-含氧酸羧基裂合酶的类型，只要其为可以催化具有羧基的化合物的脱羧反应的酶。丙酮酸脱羧酶(E.C.4.1.1.1)、羟基丙酮酸脱羧酶(E.C.4.1.1.40)、2-氧化戊二酸脱羧酶(E.C.4.1.1.71)或者支链-2-含氧酸脱羧酶(E.C.4.1.1.72)可以作为为实例。
至于跟随在CH2OH-CHOH-CHOH-CHOH-CHO之后的反应，如图4所示，分解可以通过与使用木糖醇时类似的反应。因此，在将山梨糖醇分解为二氧化碳的过程中，发生总共18个阶段的反应，并且在这些反应的14个中生成了NADH。也就是说，从一个木糖醇分子生成了14个分子的NADH。相反地，根据传统的仅使用氧化还原酶的分解多元醇的方法，反应仅进行到第三反应，因此从一个山梨糖醇分子仅生成3个分子的NADH。因此，当使用该分解多元醇的方法时，与传统的分解多元醇的方法相比，可以生成大量的NADH。
鉴于上述，甘油基单糖的分解反应可以总结为如图5中所示意性示出的。如图5所示，首先，执行其中二羟乙基氧化酶起催化剂作用的分解步骤IV。然后，多次重复执行其中2-羟基羧酸合成酶起催化剂作用的分解步骤I、其中2-含氧酸合成酶起催化剂作用的分解步骤II以及2-含氧酸羧基裂合酶起催化剂作用的分解步骤III，直到得到甲酸。最后，执行其中甲酸脱氢酶起催化剂作用的分解步骤V。
根据仅使用氧化还原酶的传统方法，由于无法氧化羧基，所以反应在图5中的分解步骤II(第三反应)处停止。然而，根据该实施例的分解多元醇的方法，由于使用了2-含氧酸羧基裂合酶(其为脱羧酶)，从而，可以再一次地转化为能够用氧化还原酶氧化的物质，并且可以重复执行分解步骤I和II，直到由分解得到甲酸。因此当使用该分解多元醇的方法时，与传统的分解多元醇的方法相比，可以生成大量的NADH。
这里，图6示出了甘油基单糖的分解反应以及可以利用这样的分解反应的反应的总结。如图6中的路径A所示，众所周知，使用乙醛还原酶将葡萄糖、甘露糖以及木糖(均为葡糖酸基单糖)分别转化为山梨糖醇、甘露糖醇以及木糖醇。因此，葡萄糖酸基单糖不仅可以通过(1)中描述的葡萄糖酸基单糖的分解步骤来分解，还可以通过甘油基单糖的分解步骤来分解。
如图6中的路径B所示，众所周知，通过涉及葡萄糖脱氢酶、葡萄糖酸-2-脱氢酶以及葡萄糖酸5-脱氢酶的一系列反应将葡萄糖转化为2，5-二酮葡萄糖酸。然后2，5-二酮葡萄糖酸能够通过由甘油系(glycerol-system)反应的分解产生NADH。因此，在葡萄糖酸基单糖中，葡萄糖可以通过两条路径参与甘油系反应。
图6中的路径B的第0反应对应于分解步骤IV，在第0反应中，使用葡萄糖酸5-脱氢酶，由2-酮葡萄糖酸(CH2OH-CHOH-CHOH-CHOH-CO-COOH)得到2，5-二酮葡萄糖酸(CH2OH-CO-CHOH-CHOH-CO-COOH)，在分解步骤IV中，二羟乙基氧化酶起催化剂作用，并且进行下面的反应式5的反应。
[化学式5]
R-CHOH-CH2OH→R-CO-CH2OH
如上所述，依照根据该实施例的分解多元醇的方法，反应可以一直进行到多元醇被分解为二氧化碳，而无需中途停止反应，且无需使用诸如柠檬酸循环的活体多酶反应。结果，可以获得大量的还原型辅酶。
当该分解多元醇的方法用在酶电极处的反应中时，通过电子介质可以从生成的大量还原型辅酶交换大量的电子。
在酶电极处，首先，当通过诸如黄递酶(DI)的辅酶氧化酶将生成的还原型辅酶恢复(氧化)为氧化型辅酶时，向氧化型电子介质给出一个电子以还原电子介质。然后还原型电子介质向电极给出一个电子，而该电子介质恢复为其氧化形式，并且这些反应重复进行。此时，当使用根据该实施例的分解多元醇的方法时，由于可以生成大量的还原型辅酶，因此可以获得显著的高电流值和电容。
实例1
在实例1中，确认当使用上述分解多元醇的方法来分解甘油时各反应是否生成还原型辅酶。表1指出使用的酶。
[表1]
  酒精脱氢酶   Wako Pure Chemical Industries，Ltd.，，得自酵母
  乙醛脱氢酶   Amano Enzyme Inc.，，得自假单胞菌
  乳酸脱氢酶   Amano Enzyme Inc.，，得自葡萄状球菌
  丙酮酸脱羧酶   Sigma-Aldrich公司，得自发酵单胞菌
  甲酸脱氢酶   Wako Pure Chemical Industries，Ltd.，，得自假丝酵母
通过HPLC来完成氧化型和还原型辅酶的化验。在分析中，使用配备有SPD-10AVP UV/可见光光电检测器、SCL-10AVP系统控制器以及SIL-10ADVP自动采样器的高性能液体色谱系统(由Shimadzu公司生产)。使用10mmol/L磷酸缓冲液(pH 2.6)作为移动层，以及ODS-80Tm(由Tosoh公司生产)作为柱在40℃的柱温(column temperature)处，以1.0mL/min的流速以及260nm的测量波长来进行化验。
通过下面的方法来测量每种酶的活性。
(1)乙醛还原酶的活性
将乙醛还原酶添加至包含0.10mol/L木糖和2.1mmol/L NAD+的0.1mol/L三盐酸缓冲液(tris-hydrochloric acid buffer solution)(pH8.0)中，并且在25℃、以340nm吸光度通过测量每单位时间的增量来计算生成的NADH的量。将1分钟内生成1μmol的NADH的酶的量定义为一个单位。
(2)酒精脱氢酶的活性
将酒精脱氢酶添加至包含1.0mol/L乙醇和0.83mmol/L NAD+的10mmol/L磷酸缓冲液(pH 8.8)中，并且在25℃、以340nm吸光度通过测量每单位时间的增量来计算生成的NADH的量。将1分钟内生成1μmol的NADH的酶的量定义为一个单位。
(3)乙醛脱氢酶的活性
将乙醛脱氢酶添加至包含0.10mol/L乙醛和2.1mmol/L NAD+的0.1mol/L三盐酸缓冲液(pH 8.0)中，并且在25℃、以340nm吸光度通过测量每单位时间的增量来计算生成的NADH的量。将1分钟内生成1μmol的NADH的酶的量定义为一个单位。
(4)乳酸脱氢酶的活性
将乙醛脱氢酶添加至包含1.8mmol/L丙酮酸盐和0.20mmol/LNADH的0.1mol/L三盐酸缓冲液(pH 7.8)中，并且在25℃、以340nm吸光度通过测量每单位时间的增量来计算生成的NAD+的量。将1分钟内消耗1μmol的NADH的酶的量定义为一个单位。
(5)丙酮酸脱氢酶
将丙酮酸脱氢酶添加至包含340mmol/L丙酮酸、110mmol/LNADH、以及3.5单位/mL酒精脱氢酶的190mmol/L柠檬酸缓冲液(pH 6.0)中，并且在25℃、以340nm吸光度通过测量每单位时间的增量来计算生成的NAD+的量。将1分钟内生成1μmol的NAD+的酶的量定义为一个单位。
(6)甲酸脱氢酶
将甲酸脱氢酶添加至包含0.3mol/L甲酸和1.0mg/mL NAD+作为基质80mmol/L磷酸缓冲液(pH 8.8)中，并且在25℃、以340nm吸光度通过测量每单位时间的增量来计算生成的NADH的量。将1分钟内生成1μmol的NADH的酶的量定义为一个单位。
表2～表8示出了分解甘油的各反应(参照图2，第一反应至第九反应)的反应条件。
[表2]
<第一反应>
  基质   甘油100mmol/L
  酶   酒精脱氢酶0.003U/mL
  氧化型辅酶   NAD+2mmol/L
  缓冲液   磷酸缓冲液pH 8.0
  产物的分析   340nm吸光度以及HPLC
  反应温度   25℃
[表3]
<第二反应>
  基质   甘油醛200mmol/L
  酶   乙醛脱氢酶4U/mL
  氧化型辅酶   NAD+3mmol/L
  缓冲液   磷酸缓冲液pH 7.0
  产物的分析   340nm吸光度以及HPLC
  反应温度   25℃
[表4]
<第三反应>
  基质   甘油酸盐33mmol/L
  酶   乳酸脱氢酶22U/mL
  氧化型辅酶   NAD+2mmol/L
  缓冲液   磷酸缓冲液pH 8.0
  产物的分析   340nm吸光度以及HPLC
  反应温度   25℃
[表5]
<第四反应～第五反应>
[表6]
<第六反应>
  基质   乙醇酸酯33mmol/L
  酶   乳酸脱氢酶22U/mL
  氧化型辅酶   NAD+2mmol/L
  缓冲液   磷酸缓冲液pH 8.0
  产物的分析   340nm吸光度以及HPLC
  反应温度   25℃
[表7]
<第七反应>
  基质   乙醛酸33mmol/L
  酶   乙醛脱氢酶1.7U/mL
  氧化型辅酶   NAD+2mmol/L
  缓冲液   磷酸缓冲液pH 8.0
  产物的分析   340nm吸光度以及HPLC
  反应温度   25℃
[表8]
<第八反应～第九反应>
Figure GPA00001143082300461
通过HPLC来分析表2～表8的各反应中生成的还原酶NADH，结果，在所有反应中确认NADH的生成。用分光光度计分析反应过程中生成的NADH的量的结果在图7～图13中示出。
如图7～图13所示，甘油的分解反应一直进行到得到二氧化碳，并且在涉及氧化还原反应的所有反应中确认还原型辅酶HADN的生成。因此，已发现，在实例1中，当在分解甘油基单糖中使用该实施例的分解多元醇的方法时，反应在多个阶段中进行，并且从而在多个阶段中生成NADH。
实例2
在实例2中，确认当使用上述分解多元醇的方法来分解乙烯乙二醇时各反应是否生成还原型辅酶。表9指出使用的酶。像实例1一样进行氧化型和还原型辅酶的化验。
[表9]
  酒精脱氢酶   Wako Pure Chemical Industries，Ltd.，，得自酵母
  乙醛脱氢酶   Amano Enzyme Inc.，，得自假单胞菌
  乳酸脱氢酶   Amano Enzyme Inc.，，得自葡萄状球菌
  乙醛还原酶   Amano Enzyme Inc.，，得自假丝酵母
  丙酮酸脱羧酶   Sigma-Aldrich公司，得自发酵单胞菌
  甲酸脱氢酶   Wako Pure Chemical Industries，Ltd.，，得自假丝酵母
表10～表14示出了分解乙烯乙二醇的各反应(参照图3，第一反应～第六反应)的反应条件。
[表10]
<第一反应>
  基质   乙烯乙二醇100mmol/L
  酶   酒精脱氢酶100U/mL
  氧化型辅酶   NAD+3mmol/L
  缓冲液   磷酸缓冲液pH 7.0
  产物的分析   340nm吸光度以及HPLC
  反应温度   25℃
[表11]
<第二反应>
  基质   甘油醛200mmol/L
  酶   乙醛脱氢酶5U/mL
  氧化型辅酶   NAD+3mmol/L
  缓冲液   磷酸缓冲液pH 7.0
  产物的分析   340nm吸光度以及HPLC
  基质   甘油醛200mmol/L
  反应温度   25℃
[表12]
<第三反应>
  基质   乙醇酸酯33mmol/L
  酶   乳酸脱氢酶22U/mL
  氧化型辅酶   NAD+2mmol/L
  缓冲液   磷酸缓冲液pH 8.0
  产物的分析   340nm吸光度以及HPLC
  反应温度   25℃
[表13]
<第四反应>
  基质   乙醛酸33mmol/L
  酶   乙醛还原酶2U/mL
  氧化型辅酶   NAD+2mmol/L
  缓冲液   磷酸缓冲液pH 8.0
  产物的分析   340nm吸光度以及HPLC
  反应温度   25℃
[表14]
<第五反应～第六反应>
Figure GPA00001143082300491
通过HPLC来分析表10～表14的各反应中生成的还原型酶NADH，结果，在所有反应中确认NADH的生成。用分光光度计分析反应过程中生成的NADH的量的结果在图14～图18中示出。
如图14～图18所示，乙烯乙二醇的分解反应一直进行到得到二氧化碳，并且在涉及氧化还原反应的所有反应中确认还原型辅酶HADN的生成。因此，已发现，在实例2中，与实例1相同，当在分解甘油基单糖中使用该实施例的分解多元醇的方法时，反应在多个阶段中进行，从而在多个阶段中生成NADH。
实例3
在实例3中，确认赤藻糖醇、木糖醇以及山梨糖醇是否能够用作乙醛脱氢酶或者乙醛还原酶的基质。更具体地，允许酒精脱氢酶和乙醛还原酶与每种基质反应，并且对生成的NADH的量进行比较研究。表15示出反应条件。
[表15]
Figure GPA00001143082300501
表16中示出了结果。通过假设从酒精脱氢酶与乙烯乙二醇反应生成的NADH的量为100，将各相关值表示为相对值。
[表16]
如表16所示，通过使用酒精脱氢酶来氧化乙烯乙二醇和甘油而生成NADH。此外，已发现甘油、赤藻糖醇、木糖醇以及山梨糖醇更易受乙醛还原酶而不是酒精脱氢酶的作用的影响。
在实例3中，发现由下面的化学式11表示的多元醇化合物可以通过上述分解多元醇的方法来分解。
[化学式11]
R-CHOH-CH2OH   (R：(CHOH)n-CH2-或者H)
此外，众所周知，由于通过乙醛还原酶的作用，诸如葡萄糖、甘露糖以及木糖的糖分别被转化为山梨糖醇、甘露糖醇以及木糖醇，还发现由下面的化学式9表示的多元醇化合物可以通过分解多元醇的方法来分解。
[化学式9]
CnH2nOn
实例1～实例3的总结果示出，当使用上述实施例的分解多元醇的方法时，在分解多元醇化合物(比如甘油基单糖和葡萄糖酸基单糖)的步骤的多个阶段中可以生成大量的还原型辅酶。
实例4
在实例4中，研究了反应电子(reactive electrons)的数量如何随葡萄糖分解反应的逐步进行而变化。更具体地，制造图19中示出的原型电池，并且获得了当使用葡萄糖作为基质时每分解时间的电流变化以及反应电子的数量。电池中的溶液的组成在表17中示出。注意，使用0.1M的磷酸钠水溶液(pH 7，IS(离子强度)＝0.3)作为测量溶液和稀释溶液。
[表17]
  缓冲液   44.1μL
  变旋酶(MUT)   20U，22.1μL
  黄递酶(DI)   150U，22.1μL
  葡萄糖脱氢酶(GDH)：第一反应   128U，22.1μL
  葡萄糖酸5-脱氢酶(Gn5DH)：第二反应   12U，11.0μL
  葡萄糖酸2-脱氢酶(Gn2DH)：第三反应   15U，5.5μL
  乙醛还原酶：第四反应   15U，5.5μL
  乙醛脱氢酶：第五反应   15U，5.5μL
  NAD+   8.8mM，8.8μL
  2-氨基-3-羧基-1，4萘醌(ACNQ)   0.22mM，2.2μL
  葡萄糖   4.4mM，1.1μL
  总量   150μL
(1)第一反应～第二反应
在葡萄糖的分解中，比较了当仅进行第一反应(参照图1)时与当进行第一反应～第二反应(参照图1)时两者之间的反应电子的数量。
电流值的结果的测量在图20中示出。从图20的测量结果来计算反应电子的数量，并且结果在表18中示出。这些结果示出了，在添加了Gn5DH的体系中，与未进行添加的体系相比，理想地，电容几乎加倍了。
[表18]
Figure GPA00001143082300531
(2)第一反应～第三反应
在葡萄糖的分解中，比较了当仅进行第一反应～第二反应(参照图1)时与当进行第一反应～第三反应(参照图1)时两者之间的反应电子的数量。
如同(1)中一样，测量了电流值，并且通过如同图20一样的方法来计算反应电子的数量。结果在表19中示出。
Figure GPA00001143082300532
(3)第一反应～第五反应
在葡萄糖的分解中，比较了当仅进行第一反应～第三反应(参照图1)时与当进行第一反应～第五反应(参照图1)时两者之间的反应电子的数量。
如同(1)和(2)一样，测量了电流值，并且通过如同图20一样的方法来计算反应电子的数量。结果在表20中示出。
[表20]
根据上述结果，可以确认，反应电子的实际数量随着葡萄糖分解反应的逐步进行而增加。也就是说，可以确认，反应电子的数量随着多元醇分解反应的进行而增大。因此，基于实例4的结果暗示了反应电子的数量将随着多元醇分解反应从第六反应向前进行而增大。
实例5
在实例5中，在葡萄糖的分解中，比较了当仅进行第一反应(参照图1)时与当进行第一反应～第二反应(参照图1)时两者之间的实际电流值。
图21示出了该实例的电极上的反应的概图。用脱氢酶、黄递酶(DI)来氧化由葡萄糖分解反应生成的NADH，并且用作电子介质的氧化形式的ACNQ获得一个电子，从而形成还原形式。然后还原形式的ACNQ向电极给出一个电子，从而恢复为氧化形式。此时，由黄递酶(DI)氧化的NADH恢复为NAD+并且在葡萄糖分解反应中被再利用。
表21示出了测量条件，表22示出了电池中的溶液的组成。调整该组成，以便由葡萄糖分解反应生成HADN的速度为速度控制步骤(rate-determining step)。
[表21]
  缓冲液：0.1M Tris-HCl-KCl(I.S.＝0.3)   pH 10，1mL
  温度   25℃
  电极：玻璃碳   3φ，0.071cm2
[表22]
  黄递酶(DI)   80U
  NADH   20μM
  2-氨基-3-羧基-1，4萘醌(ACNQ)   20μM
  葡萄糖   20mM
  葡萄糖脱氢酶(GDH)：第一反应   6.4U
  葡萄糖5-脱氢酶(Gn5DH)：第二反应   44U
测量结果在图22中示出。如图22所示，可以确认的是，在葡萄糖的分解中，与仅进行第一反应时相比，当进行第一反应～第二反应(参照图1)时，实际的稳定电流值几乎加倍了。这表明在添加了Gn5DH的体系中，与未进行添加的系统相比，HADH的分解速度理想地几乎加倍了。也就是说，可以确认的是，实际电流值随着多元醇分解反应的进行而增大。因此，根据实例5的结果暗示了实际电流值将随着多元醇分解反应从第三反应向前进行而增大。
实例6
在实例6中，如同实例5一样，比较了在葡萄糖的分解中当仅进行第一反应(参照图1)时与当进行第一反应～第二反应(参照图1)时两者之间的实际电流值，但在实例6中，GDH和Gn5DH固定在多孔碳电极上。
以如下方式制备实例6中使用的酶/辅酶/电子介质-固定化电极1～3。
首先，如下所述，制备各溶液(1)～(5)。将0.1M的磷酸二氢钠(NaH2PO4)缓冲液(pH 7，IS(离子强度)＝0.3)用作缓冲液来制备溶液。
(1)GDH/DI酶缓冲液
称量10～100毫克的黄递酶(DI(E.C.1.6.99)，由Amano EnzymeInc.生产)并将其溶解在0.2mL上述缓冲液(溶液(1)’)中。优选地，把将要溶解酶的缓冲液冷冻至8℃或以下直到刚好使用之前，并且优选地，尽可能将酶缓冲液冷冻至8℃或以下。称量5～30毫克的GDH(NAD依赖型(E.C.1.1.1.47)，由Amano Enzyme Inc.生产)并且将其溶解在0.3mL的上述缓冲液中。将20μL的溶液(1)’添加至得到的溶液，并且充分混合以制备GDH/DI酶缓冲液(1)。
(2)HADH缓冲液
称量50～100毫克的HADH(由Sigma Aldrich公司生产，N-8129)，并将其溶解在0.1mL缓冲液中以制备NADH缓冲液(2)。
(3)ANQ丙酮溶液
称量50～100毫克的2-氨基-1，4-萘醌(ANQ)(合成产物)，并将其溶解在1mL的丙酮溶液中以制备ANQ丙酮溶液(3)。
(4)PLL水溶液
称量适量的聚-L-赖氨酸氢溴酸盐(PLL)(由Wako生产，164-16961)，并将其溶解在离子交换水中以达到2wt％从而制备PLL水溶液(4)。
(5)PAAcNa水溶液
称量适量的聚丙烯酸钠(PAAcNa)(由Aldrich生产，041-00595)，并且将其溶解在离子交换水中以达到0.022wt％从而制备PAAcNa水溶液(5)。
以下面的表23中指示的量对如上所述地制备的溶液(1)～(3)进行取样并混合。用微注射器将混合溶液涂覆在作为电极材料的碳毡电极(由Toray生产，商品名：Trayca mat，1.0×1.0cm2，厚度：2mm)上，并且然后根据需要进行干燥以制备酶/辅酶/电子介质涂布的电极。
[表23]
  GDH/DI酶缓冲液(1)  32μL
  NADH缓冲液(2)  8μL
  ANQ丙酮溶液(3)  80μL
<电极1>
在以下面的表24指示的量将PLL水溶液(4)和PAAcNa水溶液(5)涂覆在上述的酶/辅酶/电子介质涂布的电极上之后，根据需要进行干燥以制备酶/辅酶/电子介质固定化电极1。
[表24]
  PLL水溶液(4)   40μL
  PAAcNa水溶液(5)   48μL
<电极2和电极3>
如表25中所示，将GnL缓冲液(1U/μL)和Ga5DH缓冲液(1.2U/μL)涂覆在酶/辅酶/电子介质涂布的电极上，并且根据需要进行干燥。随后，在以表24指示的量涂覆PLL水溶液(4)和PAAcNa水溶液(5)之后，根据需要进行干燥，以制备酶/辅酶/电子介质固定化电极2和电极3
[表25]
  GnL缓冲液(1U/μL)   Gn5DH缓冲液(1.2U/μL)
 电极2   0   40
 电极3   20   40
测量结果在图23和图24中示出。如图23和图24所示，可以确认的是，当进行第一反应～第二反应(参照图1)时获得的实际稳定电流值(电极3)接近理想值，即，与当仅进行第一反应(参照图1)时获得的稳定电流值(电极1)相比，约为1.8倍。也就是说，确认了甚至当将酶固定在多孔碳电极上时，实际电流值依然随着多元醇分解反应的进行而增大。因此，从实例6的结果暗示了，甚至当将酶固定在电极上时，实际电流值依然将随着多元醇分解反应从第三反应向前进行而增大。注意，没有从电极2观察到电流值的增大。发现在该多孔碳电极中，需要GnL(葡萄糖酸内酯酶)，即水解酶(hydronase)。
工业适用性
当使用根据本发明的一个实施例的电极时，由于相对于的基质，可以反复进行氧化还原反应和脱羧反应，结果可以生成大量的还原型辅酶。因此，当用在酶传感器和燃料电池中时，与传统产品相比，可以获得大电流值和电容。
由于酶传感器和燃料电池提供大电流值和电容，因此其可以适当地用在所有类型的电子设备应用中，以前这被认为是困难的。
尽管以上已经从示例性实施例的观点描述了本发明，但是本发明不限于此。对本领域技术人员来说显而易见的是，可以对本发明的结构进行各种改进和修改，而不背离本发明的范围和精神。鉴于上述，本发明意在包括对发明的改进和变形，且这样的改进和变形包括在权利要求及其等同物的范围内。

Claims (20)

1.一种电极，包括：
2-羟基羧酸合成酶；
2-含氧酸合成酶；以及
2-含氧酸羧基裂合酶。
2.根据权利要求1所述的电极，进一步包括二羟乙基氧化酶。
3.根据权利要求1或2所述的电极，进一步包括甲酸脱氢酶。
4.根据权利要求1所述的电极，其中，所述2-羟基羧酸合成酶从乙醛脱氢酶(E.C.1.2.1.3和E.C.1.2.1.5)、乙醇醛脱氢酶(E.C.1.2.1.21)或者乳酸醛脱氢酶(E.C.1.2.1.22)中选出，
所述2-含氧酸合成酶从乳酸脱氢酶(E.C.1.1.1.27和E.C.1.1.1.28)、苹果酸脱氢酶(E.C.1.1.1.37)、葡萄糖酸2-脱氢酶(E.C.1.1.1.215)、2-羟基脂肪酸脱氢酶(E.C.1.1.1.98和E.C.1.1.1.99)、甘油酸脱氢酶(E.C.1.1.1.29)、乙醛酸还原酶(E.C.1.1.1.26)、羟基丙酮酸还原酶(E.C.1.1.1.81)、异柠檬酸脱氢酶(E.C.1.1.1.41)、氨基酸脱氢酶(E.C.1.4.1.5)、丙氨酸脱氢酶(E.C.1.4.1.1)、谷氨酸脱氢酶(E.C.1.4.1.2和E.C.1.4.1.3)、丝氨酸2-脱氢酶(E.C.1.4.1.7)、缬氨酸脱氢酶(E.C.1.4.1.8)、亮氨酸脱氢酶(E.C.1.4.1.9)、甘氨酸脱氢酶(E.C.1.4.1.10)、谷氨酸合成酶(E.C.1.4.1.14)、色氨酸脱氢酶(E.C.1.4.1.19)、苯基丙氨酸脱氢酶(E.C.1.4.1.20)、天冬氨酸脱氢酶(E.C.1.4.1.21)、2-氧醛脱氢酶(E.C.1.2.1.23)、苹果酸脱氢酶(E.C.1.1.1.83)或者酒石酸脱氢酶(E.C.1.1.1.93)中选出，以及
所述2-含氧酸羧基裂合酶从丙酮酸脱羧酶(E.C.4.1.1.1)、羟基丙酮酸脱羧酶(E.C.4.1.1.40)、2-氧化戊二酸脱羧酶(E.C.4.1.1.71)或者支链-2-含氧酸脱羧酶(E.C.4.1.1.72)中选出。
5.根据权利要求2所述的电极，其中，所述二羟乙基氧化酶从酒精脱氢酶(E.C.1.1.1.1和E.C.1.1.1.71)、甘露醇2-脱氢酶(E.C.1.1.1.67)、甘油脱氢酶(E.C.1.1.1.6)、乙醛还原酶(E.C.1.1.1.21)、葡萄糖酸5-脱氢酶(E.C.1.1.1.69)或者乙二醇脱氢酶(E.C.1.1.1.185)中选出。
6.一种包括电极的酶传感器，其中，所述电极包括2-羟基羧酸合成酶、2-含氧酸合成酶以及2-含氧酸羧基裂合酶。
7.一种包括电极的燃料电池，其中，所述电极包括2-羟基羧酸合成酶、2-氧酸合成酶以及2-含氧酸羧基裂合酶。
8.一种包括包含电极的酶传感器的电子装置，
其中，所述电极包括2-羟基羧酸合成酶、2-含氧酸合成酶以及2-含氧酸羧基裂合酶。
9.一种包括包含电极的燃料电池的电子装置，
其中，所述电极包括2-羟基羧酸合成酶、2-含氧酸合成酶、以及2-含氧酸羧基裂合酶。
10.一种分解多元醇的方法，包括：
其中2-羟基羧酸合成酶起催化剂作用的分解步骤I；
其中2-含氧酸合成酶起催化剂作用的分解步骤II；以及
其中2-含氧酸羧基裂合酶起催化剂作用的分解步骤III。
11.根据权利要求10所述的分解多元醇的方法，进一步包括其中二羟乙基氧化酶起催化剂作用的分解步骤IV。
12.根据权利要求10或11所述的分解多元醇的方法，进一步包括其中甲酸脱氢酶起催化剂作用的分解步骤V。
13.根据权利要求10所述的分解多元醇的方法，其中，在所述分解步骤I中，根据下面的反应式(1)进行所述多元醇的分解：
[化学式1]
R-CHOH-CHO→R-CHOH-COOH
(其中，R为链状或环状化合物)。
14.根据权利要求10所述的分解多元醇的方法，其中，在所述分解步骤II中，通过根据反应式(2)和(3)的反应中的至少一个来进行所述多元醇的分解：
[化学式2]
R-CHOH-COOH→R-CO-COOH
(其中，R为链状或环状化合物)
[化学式3]
R-CO-CHO→R-CO-COOH。
15.根据权利要求10所述的分解多元醇的方法，其中，在所述分解步骤III中，根据下面的反应式(4)进行所述多元醇的分解：
[化学式4]
R-CO-COOH→R-CHO+CO2。
16.根据权利要求11所述的分解多元醇的方法，其中，在所述步骤IV中，通过根据下面的反应式(5)～(7)的反应中的至少一个来进行所述多元醇的分解：
[化学式5]
R-CHOH-CH2OH→R-CO-CH2OH
[化学式6]
R-CHOH-CH2OH→R-CHOH-CHO
[化学式7]
R-CO-CH2OH→R-CO-CHO。
17.根据权利要求12所述的分解多元醇的方法，其中，在所述分解步骤V中，可以根据下面的公式(8)来进行所述多元醇的分解：
[化学式8]
HCOOH→CO2
18.根据权利要求10所述的分解多元醇的方法，其中，在从所述分解步骤I～V中选出的至少一个步骤中生成的电子将期望的氧化型辅酶A还原，以生成还原型辅酶B。
19.根据权利要求18所述的分解多元醇的方法，其中，所述氧化型辅酶A为NAD+，而所述还原型辅酶B为NADH。
20.根据权利要求10所述的分解多元醇的方法，包括氧化和/或还原电子介质的步骤。
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