亞硝酸還原酶

亞硝酸還原酶（NiRs）是一類能催化亞硝酸鹽還原的酶。亞硝酸還原酶大多數是胞內酶，其在細胞內可以有效的降解亞硝酸鹽，該酶是一種氧化還原酶，催化反應過程需要電子供體和傳遞體的參與，且反應需要在無氧條件下進行。亞硝酸還原酶廣泛存在於微生物及植物體內，是自然界氮循環過程中的關鍵酶，可以將亞硝酸鹽降解為NO或NH₃，從而減少環境中亞硝態氮的積累，降低因亞硝酸鹽累積而造成的對生物體的毒害作用。

基本介紹

• 中文名：亞硝酸還原酶
• 外文名：Nitrite reductase
• 作用：降解亞硝酸鹽
• 存在：微生物和植物體內
• 目的：減少環境中亞硝態氮的積累
• 類型：四類

分類

按照輔助因子和反應產物的不同可將亞硝酸還原酶分為四類：銅型亞硝酸還原酶（Cu-NiRs）；細胞色素cd1型亞硝酸還原酶（cd1NiRs）；多聚血紅素c亞硝酸還原酶(cc NiRs)；鐵氧化還原蛋白依賴的亞硝酸還原酶。

銅型亞硝酸還原酶是由三個相同亞基組成的三聚體蛋白。每個亞基都含有兩種類型的銅原子活性中心，即類型I（T1Cu）和類型II（T2Cu）。

銅型亞硝酸還原酶的三維結構

細胞色素cd1型亞硝酸還原酶是可溶的同株異核生殖蛋白，是一個包含兩個相同亞基（60kDa）的二聚體。每個亞基都包含一個細胞色素C和一個細胞色素d₁。cd1NiRs催化NO₂生成NO。

鐵氧化還原蛋白依賴的亞硝酸還原酶主要存在於光合生物中，比如植物、藻類和藍細菌。蛋白是由三個結構域組成的球狀蛋白，三個結構域中間包含siroheme和Fe-S簇（4Fe-4S）兩個輔基。

鐵氧化還原蛋白依賴亞硝酸還原酶催化循環圖

酶活測定

NiRs是胞內酶，其氧化還原反應過程中需要供體電子，且大多需要在厭氧條件下進行。因此體外檢測亞硝酸還原酶時需要在密閉無氧且有電子供體的情況下才能進行檢測。電子供體有甲基紫精、連二亞硫酸鈉和硫代硫酸鈉等。

套用

食品添加

亞硝酸鹽能使肉製品呈現出良好的色澤，且具有抑菌和抗氧化作用，是國家食品衛生法允許使用的食品添加劑，在肉製品和醃漬食品中有廣泛的套用。但是過量攝入亞硝酸鹽對人體的危害很大，可導致急性中毒，並具有致癌性。雖然食用添加亞硝酸鹽肉製品引起中毒的事件時有發生，但至今還沒有發現有一種物質能完全取代它。在發酵食品的製備過程中加入產酶菌體或亞硝酸還原酶，利用酶催化反應將亞硝酸鹽降解，控制食品中亞硝酸鹽殘留量。

水質監測

目前監控食品和水質中亞硝酸鹽含量的方法主要有鹽酸萘乙二胺分光光度法、螢光分析法和高效液相色譜法等，但這些方法通常存在靈敏度不高、檢測時間長、設備精緻昂貴等問題。

以亞硝酸還原酶作為生物識別元件，通過換能器可將NiR催化產生的變化轉化成可以定量表示的信號輸出，即利用亞硝酸還原酶製備酶電極，快速準確地檢測食品和水中的亞硝酸鹽，有效監控亞硝酸鹽污染。