膠原蛋白因其穩(wěn)定而保守的螺旋結(jié)構(gòu)一般不被普通蛋白酶所降解,只有在高溫、極端酸堿環(huán)境下才會(huì)部分解旋發(fā)生水解。而膠原酶能夠在體溫附近有效解旋膠原蛋白,使其成為易被蛋白酶水解的單股肽鏈,因此添加膠原酶成為提高膠原蛋白水解水平的重要手段，膠原酶的化學(xué)本質(zhì)是一種蛋白質(zhì)，其在食品、醫(yī)療、組織工程中都有廣泛的應(yīng)用。
應(yīng)用[1]
1、在醫(yī)療診治中的應(yīng)用研究
目前已知的微生物膠原酶多來自原核生物，在微生物侵襲有機(jī)體過程中，膠原酶發(fā)揮了降解特定細(xì)胞膜和細(xì)胞外基質(zhì)的作用，其同時(shí)分泌蛋白酶提高侵染能力，進(jìn)一步深入有機(jī)體內(nèi)部微氧或厭氧部位中，破壞有機(jī)體免疫系統(tǒng)，達(dá)到對(duì)人或動(dòng)物的深層感染。隨著對(duì)膠原酶研究的深入，加之提純技術(shù)逐漸進(jìn)步，采用膠原酶來治療甚至治愈有關(guān)疾病成為現(xiàn)實(shí)?；谀z原酶能夠在生理?xiàng)l件下原位降解特性，使得其在治療組織纖維化、腰椎間盤突出、杜普伊特倫攣縮、傷口愈合及疤痕修復(fù)等方面發(fā)揮著越來越重要的作用 。膠原酶同時(shí)應(yīng)用在基因治療中，因傳統(tǒng)基因治療過程中受限于基因表達(dá)效率偏低，尤其在腫瘤基因治療過程中由于間質(zhì)間高壓導(dǎo)致納米載體輸運(yùn)受阻，從而使傳遞的單克隆抗體及DNA載體等因攝取量不足表達(dá)出較低的活性。
2、在食品加工中的應(yīng)用研究
多年來研究者嘗試在不同處理環(huán)境下使用各類蛋白酶及膠原酶等處理明膠或膠原蛋白，而膠原酶因特異性強(qiáng)、處理效果好且本身用途較為廣泛而備受關(guān)注。目前，膠原酶及蛋白酶已經(jīng)廣泛應(yīng)用在奶酪制造、低敏嬰兒食品、肉類嫩化等諸多方面。由膠原酶、蛋白酶等復(fù)合酶解處理得來的膠原蛋白類產(chǎn)品，其特性受原料來源、處理過程和采用酶劑的差異而不同，但普遍具備抗菌、抗高血壓、抗氧化等功能，同時(shí)膠原酶水解多肽被FDA批準(zhǔn)為公認(rèn)安全類食品，進(jìn)一步提高了民眾對(duì)多肽類食品安全性的信心。
3、在環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用研究
酶制劑由于其高效的選擇性、催化能力及相對(duì)易于處理的特點(diǎn)，不但能夠滿足環(huán)境友好的要求，往往還能提高產(chǎn)品品質(zhì)。從以上層面出發(fā)，在傳統(tǒng)高污行業(yè)，積極采用酶制劑來替代傳統(tǒng)化工用品是主動(dòng)解決環(huán)境問題的優(yōu)先選擇。Kanth等通過使用膠原酶對(duì)皮革進(jìn)行預(yù)處理，使皮革著色率提高至99%，提高了染色劑使用效率的同時(shí)降低了用量，間接降低了染色劑對(duì)環(huán)境的危害，同時(shí)經(jīng)過膠原酶預(yù)處理的皮革，力學(xué)性質(zhì)未降低且柔軟性、觸感有所提升。
4、在組織工程上的應(yīng)用
在實(shí)驗(yàn)室中為了評(píng)估細(xì)胞信號(hào)通路并了解細(xì)胞調(diào)控機(jī)制，通常需要進(jìn)行體外細(xì)胞培養(yǎng)。細(xì)胞培養(yǎng)具有多種培育方式，但均需要酶來消解組織以實(shí)現(xiàn)細(xì)胞分離。同樣在臨床手術(shù)中，外科手術(shù)醫(yī)生往往也需要采用組織工程的手段治療組織損傷。Song等采用嗜熱蛋白酶和膠原酶從小鼠耳蝸中提取上皮細(xì)胞，結(jié)果表明分離的細(xì)胞保留干細(xì)胞特性，能夠誘導(dǎo)分化為目的細(xì)胞。胰島細(xì)胞分離技術(shù)也采用了復(fù)合酶來進(jìn)行分離胰島細(xì)胞，原因在于單純的膠原酶分離胰島細(xì)胞過程難以控制，研究者通過調(diào)控膠原酶及蛋白酶的比例，將來源一致的胰腺三等分后分別以高膠原酶試劑、高蛋白酶試劑、普通配比試劑進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，結(jié)果證明，膠原酶不可缺少但應(yīng)適當(dāng)降低比例效果最優(yōu)，改良試劑取得了較高的凈化后胰島回收率(83.8%±5.6%)并提高了回收質(zhì)量。
參考文獻(xiàn)
[1]宋易航,王楚浩,方柏山. 膠原酶研究進(jìn)展與應(yīng)用[J]. 化工學(xué)報(bào),2019,70(9):3213-3227. DOI:10.11949/0438-1157.20190328.