亞硝酸還原酶

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） ^[2]  。

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 ^[3]  。

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 ^[4]  。

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，是國家食品衞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應用。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 ^[5]  。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。

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、熒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。