亚硝酸还原酶（NiRs）是一类能催化亚硝酸盐还原的酶。亚硝酸还原酶大多数是胞内酶，其在细胞内可以有效的降解亚硝酸盐，该酶是一种氧化还原酶，催化反应过程需要电子供体和传递体的参与，且反应需要在无氧条件下进行。亚硝酸还原酶广泛存在于微生物及植物体内，是自然界氮循环过程中的关键酶，可以将亚硝酸盐降解为NO或NH3，从而减少环境中亚硝态氮的积累，降低因亚硝酸盐累积而造成的对生物体的毒害作用。

按照辅助因子和反应产物的不同可将亚硝酸还原酶分为四类：铜型亚硝酸还原酶（Cu-NiRs）；细胞色素cd1型亚硝酸还原酶（cd1NiRs）；多聚血红素c亚硝酸还原酶(cc NiRs)；铁氧化还原蛋白依赖的亚硝酸还原酶。

铜型亚硝酸还原酶是由三个相同亚基组成的三聚体蛋白。每个亚基都含有两种类型的铜原子活性中心，即类型I（T1Cu）和类型II（T2Cu）。

细胞色素cd1型亚硝酸还原酶是可溶的同株异核生殖蛋白，是一个包含两个相同亚基（60kDa）的二聚体。每个亚基都包含一个细胞色素C和一个细胞色素d1。cd1NiRs催化NO2生成NO。

铁氧化还原蛋白依赖的亚硝酸还原酶主要存在于光合生物中，比如植物、藻类和蓝细菌。蛋白是由三个结构域组成的球状蛋白，三个结构域中间包含siroheme和Fe-S簇（4Fe-4S）两个辅基。

NiRs是胞内酶，其氧化还原反应过程中需要供体电子，且大多需要在厌氧条件下进行。因此体外检测亚硝酸还原酶时需要在密闭无氧且有电子供体的情况下才能进行检测。电子供体有甲基紫精、连二亚硫酸钠和硫代硫酸钠等。

亚硝酸盐能使肉制品呈现出良好的色泽，且具有抑菌和抗氧化作用，是国家食品卫生法允许使用的食品添加剂，在肉制品和腌渍食品中有广泛的应用。但是过量摄入亚硝酸盐对人体的危害很大，可导致急性中毒，并具有致癌性。虽然食用添加亚硝酸盐肉制品引起中毒的事件时有发生，但至今还没有发现有一种物质能完全取代它。在发酵食品的制备过程中加入产酶菌体或亚硝酸还原酶，利用酶催化反应将亚硝酸盐降解，控制食品中亚硝酸盐残留量。

监控食品和水质中亚硝酸盐含量的方法主要有盐酸萘乙二胺分光光度法、荧光分析法和高效液相色谱法等，但这些方法通常存在灵敏度不高、检测时间长、设备精致昂贵等问题。

以亚硝酸还原酶作为生物识别元件，通过换能器可将NiR催化产生的变化转化成可以定量表示的信号输出，即利用亚硝酸还原酶制备酶电极，快速准确地检测食品和水中的亚硝酸盐，有效监控亚硝酸盐污染。