螺旋藻内周捕光天线蛋白APC的分离纯化文献综述

 2022-08-05 15:30:31

螺旋藻内周捕光天线蛋白APC的分离纯化的研究进展

摘要：螺旋藻（Spirulian）是一种单细胞或多细胞螺旋丝状蓝藻，无异形胞，细胞结构简单原始，又称蓝细菌，分布于热带、亚热带地区淡水或盐碱湖泊中。螺旋藻属于光合自养生物，在地球上已存在演化了约35亿年。螺旋藻种类繁多，研究较多的有极大螺旋藻、钝顶螺旋藻、盐泽螺旋藻三中，其中钝顶螺旋藻(Spirulian platesis）是螺旋藻中营养成分最高的一类，内含丰富的蛋白质、脂肪、维生素等，其蛋白质含量高达60～70%。螺旋藻是常见的经济型微藻，内含一种特殊的色素蛋白——藻胆蛋白，它们在商业上广泛应用于食品、化妆品、生物技术、药理学和医学。藻胆蛋白具有很高的药用和生物学特性，藻胆蛋白主要包括藻蓝蛋白（PC）和别藻蓝蛋白（APC）以及少量藻红蛋白（PE），APC作为荧光探针优于其他的藻胆蛋白，此外APC还具有抗氧化、抗炎症、抗肿瘤、抗病毒等多种活性，故而具有较高的生物学基础研究与开发应用价值。但其应用上仍面临两大障碍：(1)上游和下游工艺过程中，如合适菌种的选择、生物反应器的设计、培养条件等方面仍存在一定的障碍；(2)别藻蓝蛋白的纯化水平仍然较低。从螺旋藻中合成高纯度别藻蓝蛋白是一个多步骤的过程，本文讨论了主要的标准和分离步骤。本文对别藻蓝蛋白在制药、医药、生物和诊断试剂等领域的应用进行了综述，并对进一步开展被藻蓝蛋白的开发、生产和应用研究提供了思路。

关键词：螺旋藻； 别藻蓝蛋白； 纯化； 功能

引言

全球人口增长增加了对能源、食品、药品和其他资源的需求。微藻是水生生物中最未被充分利用的资源之一，在世界范围内备受关注。几种微藻如雨生红球藻、小球藻、螺旋藻等已被商业化种植，以生产包括蛋白质、多糖、脂类、色素、矿物质等的各类产物，这些产物具有多种吸引各行业的特性。微藻作为生产材料的主要优势是栽培条件简单且能够在短时间内大量产生各种代谢物。此外，它们还具有生长速度快、产量高、不影响耕地利用等特点，加之微藻能够在恶劣的环境条件下生存，即使其产量因气候条件的变化而不同，也可以在全年通过两种培养模式(开放系统和封闭系统)互补进行全年生产。因此，它们被用于工业用途，且被认为是无处不在的原材料。螺旋藻是常见的经济型微藻，内含一种特殊的色素蛋白——藻胆蛋白，别藻蓝蛋白（APC）是藻胆蛋白的其中一种，作为荧光探针优于其他的藻胆蛋白，APC还具有抗氧化、抗炎症、抗肿瘤、抗病毒等多种活性，故而APC具有较高的生物学基础研究与开发应用价值。由于别藻蓝蛋白在自然界中的分布有限，且这些色素相当昂贵，获得它们的纯品是一个具有潜在吸引力的目标。传统的别藻蓝蛋白分离纯化方法通常使得产品产率低、纯度小，所以如何优化别藻蓝蛋白的分离纯化工艺，提高产品纯度和回收率，为别藻蓝蛋白的生产提供理论基础是目前存在的问题。

我国的海藻资源丰富，螺旋藻在我国也已经实现大规模的养殖，这为别藻蓝蛋白的大规模提取和纯化提供了可能。鉴于近年来消费者对绿色、天然与健康的需求，以及别藻蓝蛋白在医学，食品，医药，化妆品等领域广泛应用，势必会为别藻蓝蛋白的生产创造一个巨大的市场。而需求的增长也会推进别藻蓝蛋白提取纯化技术的开发与优化。供给之间，势必会为我国创造一个集生产、提纯及应用为一体的关系链。因此，别藻蓝蛋白的生产与应用在我国有着广阔的前景。

别藻蓝蛋白的纯度标准

纯度被定义为物质与物质总量的比值。对于别蓝蛋白而言，特别是当考虑到其他形式的蛋白质污染物时A650/ A280的比值被认为是一个很好的指标，国际上PBP产品的纯度可划分为四种级别:食品级 (A650/ A280gt;0.7) 、药品级 (A650/ A280gt;3.0) 、反应级 (A650/ A280gt;3.9) 和试剂级（A650/ A280gt;4.0）为分析级，A650和 A280的值用 752紫外可见分光光度计测定。

别藻蓝蛋白的提取

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