概述[1-2]
几丁质酶是一种能够将几丁质分解成几丁质单糖——N-乙酰基葡萄糖的酶。几丁质又称甲壳素或甲壳质，是大多数真菌的细胞壁成分，也是真菌病害有效防治的限制因子之一。由于几丁质酶对真菌细胞壁物质有降解作用，故对于真菌病害的防治具有潜在的应用前景。几丁质酶的种类有微生物几丁质酶、植物几丁质酶和动物几丁质酶，产生几丁质酶的微生物包括细菌、放线菌和霉菌，而且不同的微生物产生的几丁质酶的类别和性质也不尽相同。
2001年，台湾的Wang等在虾蟹壳粉末制成的培养基中，从紫色红曲霉CCRC31499的细胞外产生出一种有抗菌作用的几丁质酶，并得到纯化和鉴定。该几丁质酶分子质量约为81ku，等电点为5.4，最适pH为7，最适温度为40℃，稳定的pH为6～8。该酶可被Fe2+强烈抑制，可抑制细菌和真菌。关于几丁质酶这一概念目前用得比较混乱，广义的几丁质酶是指所有与几丁质降解有关的酶，还包括脱乙酰酶、壳聚糖酶、几丁寡糖酶、几丁二糖酶等；狭义的几丁质酶是指催化水解至少含有一个N-乙酰葡萄糖胺基糖苷键的酶，包括几丁内切酶和几丁外切酶。
基本性质、分布[3]
不同生物来源的几丁质酶分子质量差异很大，一般在20～90ku内。其中微生物几丁质酶多为20～60ku，植物几丁质酶在20～45ku内，昆虫几丁质酶为40～85ku。几丁质酶的最适pH值在1.0～8.0内，等电点为3.1～10.0。几丁质酶的热稳定性良好，一般在4～60℃较为稳定，大多数几丁质酶的最适反应温度为40～60℃。许多金属离子尤其是重金属离子如Ar+、Cu2+、Zn2+、Hg2+、Sn2+、Co2+和Fe3+等对几丁质酶活力具有不同程度的影响。
目前发现的产生几丁质酶的动物主要有鸟类及两栖类。由于动物几丁质酶多为诱导型酶，所以动物体内几丁质酶的有无与其食物种类息息相关，其产生的部位主要包括消化液、腺体、肠黏膜和胃等。在高等植物中，几丁质酶主要分布在种子、叶、茎以及愈伤组织中。当植物受到细菌、真菌及病毒等感染或受到机械损伤时，几丁质酶的活性就会迅速提高。自Benecke发现Bacilluschitinovorus可以产生几丁质酶以来，人们已陆续分离得到多种微生物几丁质酶，这些微生物涵盖了真菌、细菌和放线菌等许多种类。而Hiramatsu等发现一些病毒如Chlorellavirus也能够产生几丁质酶，这样就把几丁质酶的产生生物范围扩展到几乎整个生物界。
几丁质酶在生物体中发挥的作用各不相同。微生物几丁质酶的主要作用是水解几丁质产生供其生长繁殖所需的碳源与能源，在自然界物质循环和能量循环中发挥着重要作用；植物几丁质酶在抗病原微生物方面具有防御和保护作用；昆虫几丁质酶主要与其胚胎后期发育和蜕皮相关；病毒编码的几丁质酶与其感染宿主的机制有关；几丁质酶在真菌、原生动物和非脊椎动物的生长和形态建立上也具有非常重要的作用。
分类[3]
1.根据同底物的作用部位和生成产物的不同进行分类
几丁质酶依据同底物作用部位和生成产物的不同可以分为两类，即几丁质内切酶和几丁质外切酶。其中几丁质内切酶(EC3.2.1.14)在几丁质内部随机位点水解几丁质。几丁质外切酶有2个亚类，即几丁二糖酶(EC3.2.1.29)和1，4-N-乙酰葡萄糖胺酶(EC3.2.1.30)。其中几丁二糖酶从非还原端开始水解几丁微纤维生成N-乙酰葡萄糖胺二聚体，而1，4-N-乙酰葡萄糖胺酶则是通过水解几丁寡糖或二糖生成N-乙酰葡萄糖胺。
2.根据酶的氨基酸序列同源性进行分类
依据此分类方式将几丁质酶划分为2个家族，即18家族和19家族。其中18家族几丁质酶广泛存在于动物、植物和微生物中；19家族主要由植物几丁质酶构成，同时在一些放线菌中也有发现。然而也有少数几丁质酶在最近几年被鉴定为属于23家族和48家族。
3.其他分类方式
依据最适酸碱度不同，几丁质酶可以分为碱性酶、中性酶和酸性酶。另有将几丁质酶划分成Ⅰ型～Ⅴ型5种类型，其中Ⅰ型为19家族植物源性几丁质酶，Ⅱ型为19家族真菌源性几丁质酶，Ⅲ型包括18家族的细菌、真菌、病毒和动物源性几丁质酶，Ⅳ型多为除真菌外其他微生物源性几丁质酶，Ⅴ型为18家族植物源性几丁质酶。
应用[3]
目前，人们对于几丁质酶的应用主要集中于几丁质水解产物的开发与利用。近年来，哺乳动物来源的几丁质酶作为潜在的生物标志物及药物靶点在医药领域的应用也越发受到关注。
1.几丁质酶在医药领域中的应用
目前，哺乳动物酸性几丁质酶AMCase被发现与哮喘病的发生密切相关，其N端包含一个可以催化水解几丁质的位点。研究发现，在卵清蛋白致敏引发哮喘的模型小鼠体内，AMCase的mＲNA以及蛋白质水平均明显升高，这证明AMCase是哮喘发病过程中的一个重要介质。抑制AMCase会抑制Th2细胞介导的炎症反应，降低气道高反应性，减少嗜酸性细胞的浸润。由此可认为AMCase是一种潜在的抑制哮喘的新靶点，其抑制剂可作为新型治疗哮喘的糖皮质激素类抗炎药。现已有不同标记的哺乳动物酸性几丁质酶抗体上市，为相关的研究提供了便利。
2.几丁质酶在制备几丁寡糖中的应用
几丁寡糖具有多种生理功能。几丁五糖、六糖和七糖具有显著的抗肿瘤作用，可激活人体巨噬细胞和淋巴细胞，增强机体免疫力，已广泛应用于抗癌的临床治疗以及保健食品的开发领域；几丁寡糖作为双歧杆菌促生长因子可以促进双歧杆菌的增殖；还具有抑制蛋白质氧化和一定的降血脂功能。在制备几丁寡糖时，可以利用微生物产生专一、廉价、节能和无污染的水解酶，从而克服了浓盐酸水解法反应条件苛刻、不易控制和后处理繁琐等缺点。目前已经有几丁寡糖的胶囊剂作为调节血糖和调节免疫的保健品上市。
3.几丁质酶在海洋废弃物处理中的应用
海洋废弃物处理会产生大量的几丁质和壳多糖。目前，已经完成了关于海洋废弃物几丁质利用率以及一些具有生物活性的几丁单糖或寡糖生产的调查，由产几丁质酶的微生物或经纯化处理的几丁质酶水解几丁质生成N-乙酰葡萄糖胺试验已经成功。利用从AeromonashydrophilaH2330中提取的几丁质粗酶，成功的将α-几丁质水解为N-乙酰葡萄糖胺，且其质量分数近似为100%。
4.几丁质酶在生物防治中的应用
在农业上几丁质酶可作为生物杀菌或杀虫剂，提高植物的抗病能力。传统方式是直接利用几丁质酶产生菌防治植物真菌病害。利用BacillusCereus菌株几丁质酶抑制黄萎病菌孢子萌发率高达95.44%。因此利用几丁质酶生物防治茄子黄萎病并使之成为商业产品具有可行性。
主要参考资料
[1] 生物防腐剂
[2] 几丁质酶的研究进展