胶原酶的应用进展

胶原蛋白因其稳定而保守的螺旋结构一般不被普通蛋白酶所降解,只有在高温、极端酸碱环境下才会部分解旋发生水解。而胶原酶能够在体温附近有效解旋胶原蛋白,使其成为易被蛋白酶水解的单股肽链,因此添加胶原酶成为提高胶原蛋白水解水平的重要手段，胶原酶的化学本质是一种蛋白质，其在食品、医疗、组织工程中都有广泛的应用。

应用^[1]

1、在医疗诊治中的应用研究

目前已知的微生物胶原酶多来自原核生物，在微生物侵袭有机体过程中，胶原酶发挥了降解特定细胞膜和细胞外基质的作用，其同时分泌蛋白酶提高侵染能力，进一步深入有机体内部微氧或厌氧部位中，破坏有机体免疫系统，达到对人或动物的深层感染。随着对胶原酶研究的深入，加之提纯技术逐渐进步，采用胶原酶来治疗甚至治愈有关疾病成为现实。基于胶原酶能够在生理条件下原位降解特性，使得其在治疗组织纤维化、腰椎间盘突出、杜普伊特伦挛缩、伤口愈合及疤痕修复等方面发挥着越来越重要的作用 。胶原酶同时应用在基因治疗中，因传统基因治疗过程中受限于基因表达效率偏低，尤其在肿瘤基因治疗过程中由于间质间高压导致纳米载体输运受阻，从而使传递的单克隆抗体及DNA载体等因摄取量不足表达出较低的活性。

2、在食品加工中的应用研究

多年来研究者尝试在不同处理环境下使用各类蛋白酶及胶原酶等处理明胶或胶原蛋白，而胶原酶因特异性强、处理效果好且本身用途较为广泛而备受关注。目前，胶原酶及蛋白酶已经广泛应用在奶酪制造、低敏婴儿食品、肉类嫩化等诸多方面。由胶原酶、蛋白酶等复合酶解处理得来的胶原蛋白类产品，其特性受原料来源、处理过程和采用酶剂的差异而不同，但普遍具备抗菌、抗高血压、抗氧化等功能，同时胶原酶水解多肽被FDA批准为公认安全类食品，进一步提高了民众对多肽类食品安全性的信心。

3、在环境保护中的应用研究

酶制剂由于其高效的选择性、催化能力及相对易于处理的特点，不但能够满足环境友好的要求，往往还能提高产品品质。从以上层面出发，在传统高污行业，积极采用酶制剂来替代传统化工用品是主动解决环境问题的优先选择。Kanth等通过使用胶原酶对皮革进行预处理，使皮革着色率提高至99%，提高了染色剂使用效率的同时降低了用量，间接降低了染色剂对环境的危害，同时经过胶原酶预处理的皮革，力学性质未降低且柔软性、触感有所提升。

4、在组织工程上的应用

在实验室中为了评估细胞信号通路并了解细胞调控机制，通常需要进行体外细胞培养。细胞培养具有多种培育方式，但均需要酶来消解组织以实现细胞分离。同样在临床手术中，外科手术医生往往也需要采用组织工程的手段治疗组织损伤。Song等采用嗜热蛋白酶和胶原酶从小鼠耳蜗中提取上皮细胞，结果表明分离的细胞保留干细胞特性，能够诱导分化为目的细胞。胰岛细胞分离技术也采用了复合酶来进行分离胰岛细胞，原因在于单纯的胶原酶分离胰岛细胞过程难以控制，研究者通过调控胶原酶及蛋白酶的比例，将来源一致的胰腺三等分后分别以高胶原酶试剂、高蛋白酶试剂、普通配比试剂进行实验，结果证明，胶原酶不可缺少但应适当降低比例效果最优，改良试剂取得了较高的净化后胰岛回收率(83.8%±5.6%)并提高了回收质量。

参考文献

[1]宋易航,王楚浩,方柏山. 胶原酶研究进展与应用[J]. 化工学报,2019,70(9):3213-3227. DOI:10.11949/0438-1157.20190328.