从稻田蓝藻Dolichospermum spiroides HKAR-23中分离出的藻蓝蛋白的结构特征及其清除自由基的能力

《World Journal of Microbiology and Biotechnology》：Structural characterization and free radical scavenging potential of phycocyanin isolated from the rice-field cyanobacterium Dolichospermum spiroides HKAR-23

藻蓝蛋白（Phycocyanin）从稻田蓝藻Dolichospermum spiroides HKAR-23中提取，通过硫酸铵沉淀、透析及超速离心纯化，得到高纯度稳定蛋白。结构表征显示其具有稳定的非晶态结构，UV-VIS、NMR、XRD等光谱和显微分析验证其理化特性。抗氧化实验表明该PC对DPPH、ABTS、SRSA自由基清除活性显著，IC50分别为83.2、133.8、109 μg/mL，高纯度与结构完整性是其强效抗氧化特性的关键。

　　

摘要

藻蓝蛋白（Phycocyanin，简称PC）是一种水溶性色素-蛋白质复合物，以其广泛的生物功能而闻名。PC由两个多肽亚基α和β组成，这两个亚基分别与线性的四吡咯发色团（藻蓝蛋白素）共价连接。这些发色团赋予了PC强烈的蓝色和荧光特性，使其成为生物化学和生物医学研究中的重要标记物。本研究详细探讨了从稻田蓝细菌Dolichospermum spiroides HKAR-23中提取的PC的结构特征及其强大的抗氧化（自由基清除）活性。纯化过程包括硫酸铵沉淀、透析和超速离心等步骤，最终获得了纯度较高（符合化妆品级标准）且稳定的色素。此外，本研究还建立了一种高效且简化的纯化方法，即利用蔗糖梯度超速离心技术来分离和回收PC。通过紫外-可见光吸收光谱法确认了PC的特征光谱特性。进一步的结构和物理化学表征采用了多种分析技术，包括核磁共振（NMR）光谱、傅里叶变换红外（FT-IR）光谱、X射线衍射（XRD）、场发射扫描电子显微镜（FE-SEM）、能量色散X射线（EDX）分析以及热重分析（TGA）。研究结果表明，来自Dolichospermum spiroides HKAR-23的PC具有稳定的非晶结构。通过DPPH、ABTS、SRSA和FRAP实验评估了纯化PC的抗氧化潜力，所有实验均显示出其强烈的、剂量依赖性的自由基清除作用。PC在这些实验中的半数有效浓度（IC₅₀）分别为83.2 μg/mL、133.8 μg/mL和109 μg/mL。PC的高纯度和良好的结构完整性是其强抗氧化活性的关键因素。这些发现表明，PC是一种具有广泛应用前景的天然生物活性化合物，尤其在营养保健品、制药和化妆品行业具有潜在价值。