探秘藻蓝蛋白稳定性：食品防腐剂与 pH 的奇妙影响

《Journal of Applied Phycology》：Augmentation of the stability of phycocyanin from Arthrospira maxima (Spirulina) by the addition of food preservatives and influence of pH on extracts obtained with different extraction procedures

研究人员为解决藻蓝蛋白（C-PC）稳定性问题，研究食品防腐剂及 pH 影响，发现多种关键成果，为其应用提供依据。

　　在五彩斑斓的食品世界里，颜色常常是吸引消费者目光的第一要素。合成食品色素虽然价格低廉，但因其可能带来的健康风险，逐渐让人们避而远之。从石油基化学品中提取的合成色素，部分已被禁止使用，却仍有违规出现在饮料产品中的情况。比如，含有偶氮基团的合成色素，在人体肠道微生物群或肝脏中酶的作用下，可能产生致癌物联苯胺。

在这样的背景下，来自蓝藻、红藻和隐藻的天然水溶性蓝色色素蛋白 —— 藻蓝蛋白（C-PC），凭借其丰富的营养价值和多样的生物活性，如抗氧化、抗炎、神经保护等，成为了食品和化妆品行业的 “潜力新星”。然而，C-PC 却有着 “脆弱的一面”，其稳定性受温度、pH、光照等多种因素影响，在加工和储存过程中容易降解、沉淀、变色，这大大限制了它的广泛应用。

为了突破这一困境，来自越南胡志明市工业大学和德国不来梅应用科学大学的研究人员，开展了一项关于 “食品防腐剂对极大螺旋藻（Arthrospira maxima ）中藻蓝蛋白稳定性的增强作用以及不同提取方法所得提取物受 pH 影响” 的研究，相关成果发表在《Journal of Applied Phycology》上。

研究人员主要采用了以下关键技术方法：一是培养极大螺旋藻（Arthrospira maxima ）UTEX 2342，在特定条件下监测其生长，选取对数期进行收获；二是运用超声提取法和冻融提取法获得藻蓝蛋白提取物，并对提取物进行纯化；三是添加不同的食品防腐剂，如糖类、有机酸、氯化钠等，通过分光光度计测定其对藻蓝蛋白稳定性的影响；四是调整提取物的 pH，研究不同 pH 条件下防腐剂的作用效果。

下面来看看具体的研究结果：

1. 不同提取方法所得藻蓝蛋白提取物的特性：研究比较了超声结合壳聚糖絮凝（分别在柠檬酸、醋酸、乳酸中进行，简称 UCC、UCL、UCA ）和冻融提取（FT）这几种方法得到的藻蓝蛋白提取物。结果显示，FT 法获得的藻蓝蛋白浓度最高，为 5.11 ± 0.16 mg/mL；UCA 法得到的提取物纯度最高，为 2.03 ± 0.01 。各提取物的 pH 值有所差异，FT 提取物 pH 为 6.49，UCA 为 4.03，UCL 为 3.72，UCC 为 3.63。
2. 防腐剂对藻蓝蛋白热稳定性的影响：在 70°C 下，研究人员向 UCC 提取物中添加不同的防腐剂，结果发现，山梨醇、蔗糖、葡萄糖在 32%（w/v）时对藻蓝蛋白的稳定效果最佳，CR?值分别达到 96.67 ± 0.01 %、83.41 ± 0.67 %、76.21 ± 1.34 %，相应的半衰期值从 13.77 ± 0.21 min 大幅增加到 614.83 ± 1.81 min、114.79 ± 5.00 min、76.74 ± 5.12 min 。而果糖、木糖醇、麦芽糖在较低浓度时稳定效果不明显，乳糖、木糖则几乎没有稳定作用。另外，抗坏血酸和柠檬酸不仅没有稳定作用，还会导致藻蓝蛋白沉淀和失色，氯化钠在该条件下也无法保护藻蓝蛋白。
3. pH 对不同藻蓝蛋白提取物的影响
   • 氯化钠与 pH 的协同作用：在 pH 为 6.49 的 FT 提取物中，添加 14 - 20%（w/v）的氯化钠能显著提高藻蓝蛋白的稳定性，CR?值可达 88.61 - 99.10%，半衰期最长可达 2291.19 ± 14.51 min 。但在酸性的 UCL 和 UCA 提取物中，氯化钠会导致藻蓝蛋白沉淀。当调整 UCC、UCL、UCA 提取物的 pH 至 6 - 7 后，再添加 20% 氯化钠，提取物的稳定性增强，CR?值升高。
   • 糖类与 pH 的关系：在不同 pH 的藻蓝蛋白提取物中，32%（w/v）的山梨醇、蔗糖、葡萄糖都能在 70°C 下保护藻蓝蛋白。在酸性提取物（UCC、UCL、UCA）中，山梨醇的保护效果最佳；在 FT 提取物中，蔗糖的保护效果相对较好。总体来说，糖类在酸性条件下对藻蓝蛋白的稳定效果更好。
   
   

在研究结论和讨论部分，研究人员指出，藻蓝蛋白在 60°C 时相对稳定，70°C 则是其稳定性的 “分水岭”，温度超过 70°C，其浓度和半衰期值显著下降。不同糖类对藻蓝蛋白的稳定效果差异明显，除了与糖类的种类有关，还和其浓度密切相关。虽然高浓度糖类能有效增强藻蓝蛋白的稳定性，但对于一些低 - 糖或无糖产品，这种方法并不适用。此外，氯化钠在中性 pH 条件下能显著提高藻蓝蛋白的稳定性，而在酸性条件下却会导致其沉淀。这一研究为藻蓝蛋白在食品、化妆品等行业的应用提供了重要参考，有助于推动其在工业生产中的合理使用，也为后续进一步优化藻蓝蛋白的稳定性提供了方向。例如，未来可以探索在不影响产品特性的前提下，如何更好地利用糖类和氯化钠的稳定作用，或者寻找其他更适合在酸性环境和低糖配方中使用的稳定剂，从而让藻蓝蛋白在更多领域大放异彩。