Que diriez-vous de la stabilité de la poudre naturelle de phycocyanine de Pigment?

Fév.10,2025
Catégorie de produits:Pigment naturel

phycocyanine is A aphotosynthetic pigment protedanscomplex obtained Par:isolating Et en pluspurifying it À partir demicroalgae cells [1]. It is A asecondary pigment De lachlorophyll [2]. phycocyanine powder has been widely used dansmany fields. It can be used as a natural coloring agent dansfood [3], as an additive dansLe conseil des ministrescosmetics industry, Et en plusas a nutritionnelsupplement dansLe conseil des ministreshealth care industry [4]. Due to its high sensitivity to fluorescent reagents, it can also be used dansimmunoassay experiments as a marker for antibodies Et en plusreceptors [5]. In addition, phycobiliproteins have biological activities such as anti-tumor, anti-inflammatory, antioxidant, Et en plusimmune regulatiSur le[6], Et en pluscan also be used in Le conseil des ministrespharmaceutical industry as anti-inflammatory agents Et en plusantioxidants.

 

Phycocyanin Powder E8


Cependant, en raisSur ledes différents états d’agrégatiSur lede la protéine dans la phycocyanine, elle est sujette à la dégradation. Cette propriété peut être liée à de nombreux facteurs, tels que la lumière, la température, le pH Et etla concentratiSur leen protéines [7-8]. La sensibilité des phycobiliprotéines à la chaleur Et età la lumière se manifeste par la perte de couleur Et etl’apparitiSur lede précipitations. De plus, avec l’augmentatiSur lede l’intensité lumineuse Et etl’augmentatiSur lede la température, l’activité des phycobiliprotéines diminue également, voire s’inactive, ce qui restreint considérablement l’applicationdes phycobiliprotéines [9]. Certaines études ont montré que le taux de dégradation des phycobiliprotéines peut être ralenti par l’ajout de stabilisants, de modifications structurelles, d’immobilisation Et etde microencapsulation, etc. [10], améliorant ainsi la stabilité des phycobiliprotéines. CEt etarticle passe en revue les caractéristiques structurelles des phycobiliprotéines, les facteurs affectant la stabilité Et etles méthodes pour améliorer la stabilité, en vue de fournir une référence théorique pour améliorer la stabilité des phycobiliprotéines Et etélargir leur champ d’application.

 

1 caractéristiques structurelles dephycocyanine

Les Phycobilisomes (PBS) sont des complexes de récolte de lumière ayant une plage d’absorption de 500 à 660 nm [11]. Chaque phycobilisome est composé de protéines colorées appelées phycobiliprotéines (PBP). Ces molécules sont disposées d’une manière semblable à celle d’une antenne; L’énergie absorbée est transportée au centre de réaction du photosystem II avec une efficacité de plus de 95%. Par conséquent, les cyanobactéries peuvent utiliser la lumière rouge, jaune, verte et, dans une moindre mesure, bleue [12]. Il contient les protéines colorées phycocyanine (PC, λmax= 610-620 nm), phcoerythrine (PE,  PE, E,λmax=540~570 nm) Et etallophycocyanine (APC, λmax=650~655 nm) (Fig. 1 [13]). Comme le montre la Figure 1, différentes phycobiliprotéines sont assemblées dans un ordre spécifique, de sorte que l’énergie peut être efficacement transférée au centre de réaction dans une direction. L’ordre est la phycocyanine, puis la phycobiline, Et etenfin l’allophycocyanine, qui transfère finalement au centre de réaction le photosystème I (photosystème Je,PS I) Et etII (photosystème II, PS II) [14].

 

phycocyanines are composed De laa chain-opening tetrapyrrole chromophore, phycobilin, covalently attached to Le conseil des ministresprotein molecule. Le conseil des ministrestype Et en plusnumber De laphycobilin chromophores causes phycobiliproteins to appear in different colors [15]. Changes in Le conseil des ministresstructure De lathe chromophore cause phycobiliproteins to lose their La couleurEt en plusantioxidant activity. Phycobiliproteins are located at the ends De laperipheral rods Et en plusare adjacent to a core cylinder composed De laallophycocyanin. Its basic structure is composed De lamonomers avectwo homologous subunits, α and β [11]. These monomers aggregate into (αβ)3 trimers avecC3 facing each other to form a symmetry, and every two (αβ)3 form a (αβ)6 hexamer with triple symmetry [16‒17].  L’hexameur s’assemble ensuite dans un cylindre de tige ou de noyau, Et etla protéine de liaison non pigmentaire est isolée dans le grand pore au centre du trimer, de l’hexameur, de tige ou de noyau.

 

Phycocyanin extract

La structure des protéines est fortement corrélée avec laStabilité de la phycocyanineEt favorise la protection des chromophores. Par conséquent, tout facteur affectant la stabilité Et etla structure de la protéine peut empêcher ou accélérer la dégradation de la phycocyanine. Par rapport aux trimers Et etmonomères, la structure hexamérique est plus stable et offre une meilleure protection pour les phycobiliprotéines [18]. Le maintien de la conformation linéaire des phycobiliprotéines est également important pour prévenir leur dégradation [19]; Lorsque la protéine est dénaturée, la réduction du réseau de liaison hydrogène entraîne une réorganisation de la molécule de phycobiliprotéine de la conformation linéaire à la conformation cyclique, ce qui entraîne une décoloration [20].

 

2 études de stabilité dePhycocyanin

Les phycocyanines sont des protéines pigmentaires solubles dans l’eauComplexes. Le taux de dégradation de la phycobiliprotéine dépend de l’état d’agrégation de la protéine, qui est affecté par la lumière, le pH,la température et d’autres facteurs.

 

2.1 effet du pH sur la stabilité des phycobiliprotéines

Le pH est le principal facteur affectant l’agrégation et la décomposition des phycobiliprotéines en solution, telles que les monomères, les trimers, les hexamers et d’autres oligomères. Lorsque le pH change, la charge et la dissociation de la phycocyanine changent également, ce qui affecte la stabilité. Lorsque le pH est proche de 7,0, les hexamers prédominent, ce qui est la structure la plus stable et empêche la dénaturation des phycobiliprotéines. Cependant, à un pH plus ou moins élevé, cette structure est sujette à la dissociation et sa stabilité est réduite [21]. Lorsque le pH est acide ou alcalin, la conformation du chromophore de la phycobiliprotéine est modifiée, ce qui modifie sa couleur et affecte sa stabilité [15, 22]. Ren Shuncheng et Al., et al.[23] [en]ont constaté que la conformation du chromophore de la phycocyanine demeurait stable et affichait un bleu clair à un pH de 4,0 à 7,0, tandis qu’à un pH et lt; 4,0 ou pH> 7,0, la couleur bleue changeait pour passer au vert et précipitait à un pH de 2,5 à 3,0.

 

2.2 effet de la lumière sur la stabilité des phycobiliprotéines

La lumière peut endommagerStructure des phycocyanines, qui déstabilise la conformation des chromophores qui leur sont attachés et réduit la stabilité des phycocyanines. La stabilité des phycobiliprotéines se stabilise progressivement à mesure que l’intensité lumineuse diminue. Wu et Al., et al.[24] [traduction]ont constaté que la dégradation des phycobiliprotéines sous une intensité lumineuse de 100 μmol m−2 S −1 est plus élevée que sous 50 μmol m−2 S −1. Lorsque les phycobiliprotéines sont longtemps exposées à la lumière, elles perdent souvent leurs chromophores, perdant ainsi leur couleur et leur stabilité [25]. Liang Xiao et Al., et al.[26] [en]ont choisi une condition lumineuse de 1500 Lx pour irradier les phycobiliprotéines. Au fur et à mesure que le temps et l’intensité de la lumière augmentaient, la couleur des phycobiliprotéines s’est progressivement allégée, et leur taux de rétention a diminué, indiquant que non seulement l’intensité de la lumière, mais aussi le temps de lumière affectera la stabilité des phycocyanines.

 

2.3 effet de la température sur la stabilité des phycocyanines

Une augmentation de la température peut conduire à une réaction d’extension de la structure phycobiliprotéine-phycocyanine, provoquant un changement conformationnel d’une forme linéaire à une forme cyclique, affectant ainsi la structure tridimensionnelle des phycobiliprotéines. Les déterminants de la stabilité thermique des phycobiliprotéines comprennent principalement: le nombre de liaisons d’hydrogène, la fraction de la surface polaire, la teneur en structure secondaire et la différence dans le rapport surface/volume [27]. MUNAWARO et Al., et al.[28] [traduction]ont constaté que les phycocyanines ont le potentiel de maintenir l’intensité spectrale à 60 °C, mais commencent à diminuer à 70 °C et à des températures plus élevées, ce qui indique que la protéine pigmentaire est thermiquement instable pendant le chauffage. Des études ont montré que la structure de la phycocyanine est détruite au-dessus de 40 °C [29-30]. Bcker et Al., et al.[31] [en]ont déterminé que les températures de transition en points intermédiaires des trimers et des hexamers de la phycocyanine étaient de 58,4 °C et de 60,9 °C. À 40 °C, il n’y a aucun changement dans le spectre d’absorbance ou de fluorescence de la phycocyanine, Lorsque la température est supérieure à 50 °C, le spectre change avec l’augmentation de la température. Non seulement la phycobiliprotéine est sensible aux températures élevées, mais sa stabilité n’est pas non plus élevée dans des Conditions généralesde basse température. CHOI et Al., et al.[32] [traduction]ont stocké la phycobiliprotéine à 4 °C, et la teneur en phycobiliprotéine a diminué de 10,39%, et sa stabilité a diminué.

 

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2.4 autres facteurs

In addition to the above factors that affect the stabilitéDe laphycocyanins, metal ions, additives, etc. can also affect the conformation De laphycocyaninechromophores. Le conseil des ministresaddition De lametal ions affects the stabilitéof phycobiliproteins, while the addition of emulsifiers or foaming agents can form bubbles around phycobiliproteins to protect them, therePar:maintaining the stabilitéDe phycocyanine[22]. Zhang Yanyan et Al., et al.[33] [traduction]found that the stabilitéDe phycocyaninewas better in solutions with low concentrations of Mn2+, Al3+, Zn2+, and Cu2+. Le conseil des ministresstabilitéof phycobiliproteins was not significantly affected Par:Les changementsin the concentration of Na+ and Mg2+, while the higher the concentration of Fe3+, the more beneficial it was for the stabilitéof phycobiliproteins. Some organic reagents can reduce the stability of phycobiliproteins. Zhao Bingbing et Al., et al.[34] [traduction]added different concentrations of additives to phycocyanineand found that their stability decreased with the increase of ethanol, sodium benzoate, and citric acid. Among them, citric acid had a greater effect.

 

3 méthodes pour améliorer la stabilité dePhycocyanin

3.1 ajout de stabilisants

L’ajout de stabilisants est le moyen le plus simple d’améliorer la stabilité de la phycocyanine. Cette méthode est facile à appliquer, ne nécessite pas d’équipement compliqué ou coûteux, mais exige que le stabilisateur soit très sûr, peu toxique et inoffensif, et que la quantité d’additif soit importante. Actuellement, les principaux stabilisants couramment utilisés sont le sucre, le sorbitol, l’acide benzoïque, l’azide de sodium et le dithiothreitol. CHENTIR:et Al., et al.[35] [traduction]ont ajouté du polyéthylène glycol-4000, du saccharose et du sorbitol dans une solution de phycobiliprotéine de 0,5 mg/mL. ::Le polyéthylène glycol-4000 a eu le meilleur effet stabilisateur thermique sur la phycobiliprotéine, suivi par le sorbitol, Et l’effet protecteur sur la protéine algine augmente avec la concentration du stabilisateur. faïtaAet Al., et al.[36] [traduction]ont étudié les effets des effets thermiques et des effets thermiques équivalents sur la décoloration de la protéine algine dans l’eau et les solutions de différentes concentrations de saccharose et de tréhalose. A température constante, la perte de couleur augmente avec le temps, tandis que la concentration du soluté augmente. Cela montre que la concentration du stabilisateur est positivement corrélée avec la stabilité des phycobiliprotéines, mais un chauffage prolongé conduira à une diminution de la stabilité de la phycocyanine.

 

Under food processing conditions, the stability of phycocyanins can be improved by adding proteins. Proteins can wrap up phycocyanins, thereby improving their stability [37]. ZHANG ZHANGZHANGZHANGZHANGZHANGet Al., et al.[38] [traduction]treated lactosérumprotein and phycocyanins at pH 3.0 and 80 °C for 1–20 min. A 10% whey protein solution was found to prevent phycobiliprotein aggregation, and natural whey protein was more effective than denatured hydrolyzed whey protein.

 

3.2 modification chimique

La modification chimique est une technique qui utilise des réactifs bifonctionnels pour lier de façon covalente deux groupes chimiques à la surface d’une protéine pour renforcer la structure repliée des phycocyanines et améliorer leur stabilité. Le formaldéhyde, le méthylglyoxal et les propionates peuvent être utilisés pour réticuler les phycobiliprotéines et stabiliser leurs structures tertiaires et quaternaires, améliorant ainsi leur stabilité [39-41]. La stabilité du pigment peut également être maintenue par liaison covalente de la protéine aux polyLes saccharidespour préserver la structure étendue du tétrapyrrole. SELIG et Al., et al.[42] [traduction]ont évalué l’effet stabilisateur de la pectine de betterave, de la gomme de guar et des polysaccharides solubles de soja sur la phycocyanine. Les résultats ont montré que la pectine de betterave peut stabiliser la phycocyanine, maintenir sa couleur, et réduire la capacité des enzymes (comme la protéase alcaline, la papaïne et la bromélaïne) à dégrader la protéine.

 

3.3 technologie d’encapsulation

3.3.1 encapsulation de microcapsules

Microencapsulation technology involves En utilisanta core material of solid, liquid or gas, and then using a natural or synthetic polymeric material as a wall material to form a semi-permeable or sealed microparticle [43]. The wall material used for encapsulation must be biocompatible, biodegradable, low-toxicity and low-cost. Microencapsulation technology can effectively improve the stability, solubility and bioavailability of the core material. Microcapsules of phycocyaninecan be prepared using a variety of methods, such as freeze-drying, spray drying, and extrusion encapsulation. Microcapsules De phycocyanineprepared using these methods have good heat resistance and high antioxidant activity [44‒45]. Different coating materials also affect the stability of phycocyanin, with maltodextrin and carrageenan as the best coating materials [46]. Lv Xiaoling et al. [47] [traduction]prepared Microcapsules de phycocyanineUtilisant le revêtement de suspension d’air. Il a été mesuré que dans les conditions optimales (température de l’air d’entrée 80 °C, rapport du matériau de la paroi du noyau 1:1,5, pression d’atomisation 0,15 MPa, teneur en gélatine dans le matériau de la paroi 20%), la stabilité de la phycocyanine a été augmentée de 26,21%,  Et la stabilité de stockage a augmenté de 75,1%. SCHMATZD et al. [48] [traduction]ont utilisé de l’alcool polyvinylique pour encapsuler la phycocyanine par la technologie d’électropulvérisation. Les particules ultrafines de phycocyanine alcool polyvinylique ont une résistance à la chaleur élevée, avec une température de résistance à la chaleur allant jusqu’à 216 °C, et maintiennent l’activité antioxydante de la phycocyanine.

 

3.3.2 encapsulation des liposomes

Les Liposomes sont formés à partir de molécules de phospholipides qui ont tendance à former des bicamides lipidiques stables dans les phases aqueuses. Ils peuvent non seulement améliorer efficacement la stabilité et la dispersibilité des solutions des substances encapsulées dans la couche interne, mais également jouer un rôle dans le système d’administration, augmentant le rôle fonctionnel des substances actives. Ils ont un grand potentiel en tant que vecteurs de médicaments pour l’administration ciblée de médicaments dans le traitement de maladies.

 

La protéine algine peut être incorporée dans différents matériaux pour améliorer sa stabilité. CHUNG et al. [49] [traduction]ont préparé des liposomes de protéine algine à l’aide de chitosan. L’hydrophilicité du chitosan a été utilisée pour disperser les liposomes uniformément en solution et améliorer la stabilité thermique de la protéine algine. NOGUEIRA et al. [50] [traduction]ont hydraté une solution chloroforme de lectine de soja avec de la triméthylglycine, du chlorure de magnésium et de la phycocyanine ont été hydratées pour former des liposomes de phycocyanine, ce qui a amélioré la stabilité et la spécificité de la protéine, ainsi que ses activités antioxydantes, anti-inflammatoires et neuroprotectrices. SEYEDet al. [51] [traduction]ont préparé des liposomes de phycocyanine à l’aide de diéthylène glycol à 70 °C et ont constaté que les liposomes résultants avaient une grande stabilité sur le plan de la sédimentation et des particules en suspension.

 

3.4 autres méthodes

La stabilité des phycocyanines peut également être améliorée par des méthodes telles que la haute pression. Une pression élevée fait en sorte que les phycobiliprotéines forment une structure protéique plus compacte et s’agrégent avec des changements dans la structure secondaire. ZHANG et al. [52] [traduction][traduction]ont étudié l’effet du traitement à haute pression sur la structure et la stabilité des couleurs des phycobiliprotéines, des phycobiliprotéines de lactosérum et des mélanges de phycocyanine-carraghénane. Le traitement à haute pression de la phycocyanine — protéine de lactosérum et de la phycocyanine — carraghénane a formé des agrégats bénéfiques à pH 5,0, ce qui a réduit la perte de phycocyanine correspondante. Ceci offre une nouvelle façon d’améliorer la stabilité de stockage de la phycocyanine dans des conditions de lumière.

 

4 Applications

Poudre de phycocyanine is widely used as a natural water-soluble pigment in the food, cosmetics and pharmaceutical industries. Phycocyanin not only improves the color of food, mais augmente également ses ingrédients fonctionnels. Il a également pour effet de stimuler la formation de colonies d’érythrocytes, de reconstituer le sang et d’améliorer l’activité lymphatique.

 

4.1 Application dans les aliments

depuisphycocyanin powder is unstable to light and heat, its applicationin baked goods is limited. At present, its application is mainly concentrated in dairy products, jelly candies and other foods. MG et al. [53] [traduction][traduction]added phycocyanin to yogurt at pH 4.5. At 4 °C, as the concentration of phycocyanin increased, the viscosity of the yogurt increased accordingly,  Entraînant une diminution significative de Streptococcus thermophilus et Lactobacillus bulgaricus au 14e et au 21e jour, respectivement. L’alginine peut augmenter le taux de déshydratation du yogourt et améliorer la texture du yogourt. DEWIet al. [54] [traduction][traduction]ont préparé du sucre en gel à l’aide de microcapsules d’alginine. La maltodextrine et l’alginate de sodium ont été utilisés comme matériaux de revêtement pour préparer des microcapsules d’alginine. Puis ajouté 0,1%, 3% et 5% des microcapsules au sucre en gel à une température de 40 °C. L’ajout de 5% des microcapsules a produit une couleur bleu vif, et les microcapsules ont eu un certain degré de persistance pendant le traitement du sucre gel.

 

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4.2 Applications dans le domaine médical

La poudre d’alginine est biologiquement sensible, biocompatible, bioabsorbable, et a une faible toxicité pour le corps humain. Il peut être employé comme antioxydant, agent neuroprotecteur, agent anticancéreux pancréatique, et peut également favoriser la cicatrisation de blessure de peau. MADHYASTHAet al. [55] [traduction][traduction]ont utilisé de l’alginine pour conjuguer des nanoparticules d’argent afin de réduire considérablement la toxicité des nanoparticules d’argent, A augmenté le mouvement des globules rouges à la surface de la blessure, et a réduit le Le stresscellulaire au bord de la blessure. MADHYASTHAet al. [56] [traduction][traduction]ont isolé le cyanopeptideβ2 de la chaîne β de la phycocyanine, qui peut récupérer les radicaux libres dans le plasma, améliorer la capacité de réduction du fer, et inhiber les dommages à l’adn par des espèces réactives d’oxygène, En maintenant ainsi l’intégrité de l’adn. Fern ndez-rojas et al. [57] [traduction][traduction]ont étudié l’effet préventif de la phycocyanine sur le dysfonctionnement mitochondrial induit par le cisplatine (CP) chez les souris CD-1 mâles. L’étude a montré que La phycoerythrine peut réduire les réactions mitochondriales anormales. LIAO et al. [58] ont étudié le potentiel thérapeutique de la phycocyanine en tant que médicament anti-cancer du pancréas in vitro et in vivo. L’étude a montré que la phycocyanine exerce une activité anticancéreuse anti-pancréatique en induisant l’apoptose et la mort cellulaire de l’autophagie, confirmant ainsi que la phycocyanine est un médicament anticancéreux anti-pancréatique prometteur.

 

4.3 autres applications

Phycocyanin powder has the advantages of high fluorescence quantum yield, high molar extinction coefficient and large Stokes shift, which are superior to many synthetic dyes currently in use. Phycoerythrin is now combined with immunoglobulin, protein A and antibiotic proteins to form fluorescent probes. ZHENG et al. [59] developed a relatively sensitive new fluorescence detection method for detecting phycoerythrin by making the purified phycoerythrin fluorescent probe compatible with the light emitting diode (LED)-charge coupled device (CCD) fluorescence density bar qualitative detection system. This method solves the problem of traditional purification methods  LED)-charge coupled device (CCD) système de détection qualitative de barre de densité de fluorescence, a développé une nouvelle méthode de détection de fluorescence relativement sensible pour détecter les phycobiliprotéines. Cette méthode résout les inconvénients de la méthode traditionnelle d’épuration, qui est complexe, a un faible taux de collecte et une quantité insuffisante. Il peut fournir des informations quantitatives pratiques et présente un grand potentiel de détection rapide dans la recherche sur l’environnement et la salubrité des aliments.

 

5 perspectives d’avenir

En tant que pigment naturel, la poudre de phycocyanine peut être utilisée comme agent colorant dans l’industrie cosmétique, comme additif dans les aliments, et comme agent anti-inflammatoire, antioxydant, agent anticancéreux, immunomodulateur et sonde de détection fluorescente en médecine. En tant que personnes' S la compréhension des propriétés et des fonctions de la phycocyanine ne cesse de s’approfondir, ses perspectives d’application deviennent de plus en plus étendues. Cependant, la stabilité est devenue un goulot d’étranglement qui limite son application, de sorte que la résolution du problème de la stabilité favorisera considérablement la portée et l’ampleur de son application. A l’heure actuelle, bien que la stabilité des phycobiliprotéines puisse être améliorée de différentes manières, comme par exemple en ajustant le pH,en ajoutant des stabilisants, des agents de réticulation ou desEncapsuler les phycocyanines, les interactions chimiques entre les phycobiliprotéines et les stabilisants et les substrats alimentaires doivent être approfondies. Il reste à voir si les stabilisants des phycobiliprotéines affecteront les propriétés nutritionnelles et sensorielles des aliments, et s’ils peuvent être utilisés dans des conditions de transformation et de production des aliments. En outre, lors de l’application et de la promotion de la phycocyanine, il est nécessaire de résoudre les problèmes de la technologie efficace d’extraction et de purification, et d’explorer en profondeur sa biodisponibilité et le mécanisme de son activité et de son effet biologiques. On pense qu’avec l’approfondissement continu de la recherche sur la phycocyanine, l’application de la phycocyanine sur le marché deviendra encore plus étendue.

 

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