一种新型两步纯化工艺制备高纯度分析级 C - 藻蓝蛋白及其特性研究

《Applied Microbiology and Biotechnology》：A novel two-step purification process for highly stable C-phycocyanin of analytical grade purity and its properties

为解决藻胆蛋白提取纯化难题及稳定性问题，研究人员开展两步法纯化工艺研究，成功制得高纯度稳定 C - 藻蓝蛋白，助力多领域应用。

　　在神奇的微观世界里，有一种奇妙的 “蓝色宝藏”——C - 藻蓝蛋白（C-PC）。它是存在于蓝藻中的色素 - 蛋白复合物，在光合作用中与叶绿素默契配合，对植物生长起着关键作用。而且，C-PC 还有着诸多神奇功效，它具备抗癌、抗氧化和抗炎等特性，在治疗阿尔茨海默病、帕金森病方面也展现出了潜力，同时还能作为天然色素用于食品、化妆品和制药行业。

然而，这个 “宝藏” 的挖掘之路困难重重。目前，C-PC 的提取和纯化方法存在诸多弊端，得到的化合物稳定性差，这极大地限制了其在工业上的实际应用。并且，下游加工（DSP）成本高昂，占生物产品生产成本的 80% ，寻找高效经济的纯化方法迫在眉睫。

为了解决这些难题，罗兹工业大学（Lodz University of Technology）的研究人员 Anna Antecka、Rafa? Szel?g 和 Stanis?aw Ledakowicz 展开了深入研究。他们的研究成果发表在《Applied Microbiology and Biotechnology》上，为 C-PC 的纯化和应用开辟了新道路。

研究人员采用了两种主要关键技术方法：首先是泡沫分离（FF），这是一种低成本且环保的方法，此前未用于浓缩藻胆蛋白，它能在色谱步骤前有效减小样品体积；接着进行离子交换色谱，使用 ?KTA Pure 系统和不同柱子分离目标蛋白。

研究结果如下：

1. 纯化过程：对纯度较低的藻胆蛋白粗提物进行处理，泡沫分离使 C-PC 的纯度提高 1.36 倍，回收率超 47%。经过离子交换色谱，在 Resource Q 柱上获得了高纯度产物，C-PC 有两个纯度分别为 4.66 和 4.25 的组分，别藻蓝蛋白（APC）纯度达到 3.23。
2. 温度稳定性：研究发现，C-PC 在 4 - 50°C 范围内稳定性极佳，即使温度升至 60°C，经过 5 小时孵育，C-PC I 仍能保留约 87% 的初始浓度，而 APC 在 40°C 时浓度就开始下降，60°C 以上迅速变性。
3. 最佳 pH 和稳定性：C-PC 在 pH 3 - 10 的范围内保持稳定，强碱性 pH 才会使其变色。相比之下，APC 对 pH 变化更为敏感，仅在 pH 5 - 9 时浓度不变。
4. 长期稳定性：在不同温度下储存 30 天的实验表明，C-PC 在 4°C 下稳定性最好，C-PC I 在 4°C 和 25°C 下稳定，C-PC II 仅在 4°C 稳定，45°C 时两者浓度均显著下降。APC 在各温度下浓度和纯度都下降，45°C 时 6 天就完全失活。
5. 光稳定性：光照实验显示，C-PC 比 APC 对光更具抗性，10 小时光照后，C-PC 仍保留约 86% 的初始浓度，而 APC 仅剩约 10%。
6. 分子量：通过十二烷基硫酸钠 - 聚丙烯酰胺凝胶电泳（SDS - PAGE）分析，确定 C-PC 的 α - 亚基为 15.0kDa，β - 亚基为 16.4kDa，APC 分子量为 15.5kDa。

研究结论和讨论部分指出，该研究成功开发了一种创新的两步纯化工艺，先利用泡沫分离浓缩粗提物，再通过单级离子色谱进一步分离，得到了分析纯度大于 4 的 C-PC。这种高纯度的 C-PC 无需添加稳定剂，就能在较宽的温度和 pH 范围内保持稳定，最适宜的储存条件是 4°C 和 pH 4 - 5。该成果为 C-PC 在食品、化妆品、医疗和制药等行业的广泛应用奠定了坚实基础，有望推动相关产业的发展，让 C-PC 这一 “蓝色宝藏” 发挥更大的价值。