Quelle est l’utilisation de la poudre de phycocyanine?

LA Aaphycocyanine est une protéine pigmentaire naturelle avec une structure unique Et etune activité biologique remarquable. Il est largement trouvé dans les algues telles que spiruline Et etanabaena[1], Et etnSur leseulement A aune charmante couleur bleue, mais contient également une riche valeur nutritionnelle Et etmédicinale. Dans l’industrie alimentaire, lA apoudre de phycocyanine peut être utilisée comme additif colorant bleu naturel pour ajouter une couleur attrayante aux aliments. Dans l’industrie pharmaceutique, les activités biologiques antioxydantes Et etantitumorales de la phycocyanine en font un ingrédient thérapeutique potentiel [2]. Cependant, la technologie d’extractiSur leEt etde La purificationest cruciale pour une utilisatiSur leefficace de la phycocyanine. Par conséquent, la recherche approfondie et l’optimisation de la technologie d’extractionet de La purificationdes phycobiliprotéines, et le développement de nouveaux procédés de purification, efficaces, économiques et respectueux de l’environnement, sont d’une grande importance pour promouvoir l’applicationdes phycobiliprotéines dans divers domaines. La plupart des études existantes sur les procédés d’extractionet de La purificationdes phycobiliprotéines introduisent une technique d’extractionou d’extraction à paroi unique, sans une analyse et une discussion du flux global du procédé [3].

Cet article fournit une description détaillée des principes de fonctionnement, des avantages et des inconvénients de divers procédés. Il traite également de la méthode de gel et de dégel et des procédés combinés qui devraient répondre aux exigences de la production industrielle à grande échelle. Un examen complet de la technologie d’extraction et de purification des phycobiliprotéines est également fourni, analysant les avantages et les inconvénients de diverses méthodes et explorant les tendances de développement futur. L’état actuel de l’application des phycobiliprotéines est résumé, en soulignant les lacunes actuelles et les méthodes d’amélioration, dans le but de fournir une référence pour la recherche connexe et les applicationsindustrielles.

1 propriétés dephycocyanine

phycocyaninesSont des protéines naturelles, hautement fluorescentesQui sont les principales protéines colorées de récolte de lumière dans les algues marines. Ils peuvent être divisés en phycocyanine (PC), phycoerythrine (PE) et allophycocyanine (APC) selon leur composition et leur structure. Comme le montre la Figure 1, ces protéines sont situées sur la membrane thylakoïde et assemblées à la surface de la membrane thylakoïde.

La poudre de phycobiliprotéine est une protéine soluble dans l’eau qui est facilement soluble dans l’eau mais insoluble dans l’alcool et l’huile. Il contient le chromophore de phycobiline et apparaît sous forme solide sous forme d’une poudre bleu vif. Une solution aqueutilisationde phycocyanine a trois pics d’absorption ultraviolette à 280, 348 et 620 nm. Le pic d’absorption le plus fort à 620 nm est caractéristique de la phycocyanine, tandis que les pics les plus faibles à 280 et 348 nm sont attribués aux molécules d’acides aminés aromatiques et aux chromophores sur la phycocyanine, respectivement. La pureté de la phycocyanine est déterminée en fonction du rapport d’absorbance à 620/280 nm (A620/A280), qui peut être divisé en grade alimentaire (A620/A280 ≤ 0,7), grade réactif (0,7 ≤ A620/A280 ≤ 3,9) et grade analytique (A620/A280 ≥ 4,0) [4].

La molécule de la phycocyanine (Figure 2) est composée d’une protéine déprotonée et d’un chromophore à structure tétrapyrrole lié de façon covalente par une liaison sulfurée. La phycocyanine contient deux sous-unités différentes de polypeptides, la sous-unité α de petite masse moléculaire relative (12-19 kDa) et la sous-unité β de grande masse moléculaire relative (14-21 kDa). Ces deux sous-unités peuvent former des monomères αβ par l’intermédiaire de forces intermoléculaires et s’agréger pour former des polymères (αβ)n. Les phycobiliprotéines sont généralement présentes dans les formes trimériques (αβ)3 et (αβ)6 et d’autres formes polymères [5].

2 Extraction et purification dephycocyanine

Comment extraire efficacement et précisément les phycobiliprotéines est une condition préalable à leur valeur. Le processus d’extraction des phycobiliprotéines est complexe et influencé par de nombreux facteurs, tels que le choix des algues et les moyens de rupture cellulaire [6]. L’efficacité de l’extraction de la phycobiliprotéine dépend en grande partie du degré de destruction des cellules algales. La méthode de rupture des cellules algales peut en grande partie affecter l’efficacité et la pureté de l’extraction de la phycobiliprotéine. Le processus de rupture physique, chimique ou enzymatique des parois cellulaires et des membranes cellulaires d’algues appropriées pour libérer des phycobiliprotéines des cellules est appelé l’extraction de phycobiliprotéines brutes.

2.1. -Extraction de phycobiliprotéines brutes

À l’heure actuelle, il existe de nombreuses méthodes qui peuvent isoler les phycobiliprotéines à partir de cellules complexes d’algues. Ces procédés d’extraction du brut sont souvent utilisés comme prétraitement pour l’isolement et la purification des phycobiliprotéines, y compris les méthodes traditionnelles telles que le broyage, l’homogénéisation à haute pression et le gel et décongélation, ainsi que la nouvelle méthode ultrasonique. Les différents procédés ont des principes de fonctionnement, des avantages et des inconvénients différents et, par conséquent, les scénarios d’application appropriés sont également différents (tableau 1). Afdansd’obtenir un procédé d’extraction plus rentable, les principes, les avantages et les inconvénients des diverses méthodes sont explorés en profondeur.

Chen Yu [11] a comparé les résultats au moyen d’expériences à facteur unique et a finalement déterminé que la combinaison de la méthode de gel et de dégel et de l’homogénéisation à haute pression peut efficacement éviter le problème de déaturation de la phycobiliprotéine causée par l’utilisation de l’homogénéisation à haute pression seule. Parce que la technologie d’extraction à haute pression peut traiter efficacement de grandes quantités de matériel à la fois, elle est souvent combinée avec d’autres procédés à température contrôlée pour le broyage à grande échelle de la spiruline dans les usines. Hou Zhaoquan Et al.[12] ont mené une étude approfondie sur l’effet du nombre de cycles sur le rendement et la pureté des phycobiliprotéines extraites de la spiruline, et ont constaté que la meilleure condition était 4 cycles de gel et de dégel.

SARAN ° de catalogueEt al.[13] ont utilisé le modèle de La spirulineplatensis pour explorer les effets du citrate (pH= 5,0), du tampon acétate (pH= 6,0) et du tampon phosphate de sodium (pH= 7,0) comme solvants sur le taux d’extraction des phycobiliprotéines. L’étude a révélé que le tampon de phosphate de sodium avait le meilleur effet d’extraction, avec un taux d’extraction de 146,0 mg/g de phycobiliprotéine. Yu Xiaolei [14] a extrait la phycobiliprotéine à l’aide de la technologie des ultrasons, réduisant efficacement le temps de travail. Il a été constaté que la technologie des ultrasons a les caractéristiques d’une bonne reproductibilité, d’une faible consommation de solvant et d’un fonctionnement à basse température, et peut maintenir l’activité de la phycobiliprotéine dans la plus grande mesure.

2.2 La Purificationde la phycobiliprotéine

L’extrait brut obtenu par la série d’opérations ci-dessus contient une grande quantité de protéines d’impureté. Cependant, pour certaines industries spécifiques, les matières premières des phycobiliprotéines utilisées doivent être de qualité supérieure au réactif. Par conséquent, après le prétraitement des algues, l’extrait brut doit être séparé et purifié pour obtenir des phycobiliprotéines de plus grande pureté. Actuellement, les méthodes couramment utilisées pour purifier les phycobiliprotéines comprennent la chromatographie, l’extraction biphasique, l’extraction triphasique et l’l’adsorptionau charbon actif.

2.2.1 chromatographie

En tant que méthode la plus couramment utilisée pour purifier les protéines, la chromatographie a maintenant fondamentalement satisfait aux exigences de la production industrielle d’extrait brut purifié de spiruline. AMARANTE et Al., et al.[20] ont mis au point un procédé de purification en une étape pour extraire la phycocyanine de la spiruline en combinant l’élution par gradient de pH avec la chromatographie ionique. Ce procédé a été utilisé pour obtenir la phycocyanine avec des purités de 4,2 et 3,5, avec des taux de récupération de 32,6 % et 49,5 %, respectivement. La chromatographie par filtration sur Gel permet de séparer les substances en fonction de leur masse moléculaire relative. La plupart des matériaux d’emballage sont des matériaux inertes à structure en réseau poreuse. L’hydroxyapatite (HAP) est un cristal naturel de phosphate de calcium composé de calcium et de phosphore. Il a des ions calcium et des ions phosphate à la surface, et les ions calcium peuvent échanger des ions avec les phycobiliprotéines et les ions phosphate peuvent adsorber avec les phycobiliprotéines [21]. HAP a également une résistance élevée aux alcalis et un mécanisme de séparation unique, et est le seul remplissage de chromatographie inorganique qui peut être directement utilisé pour la purification des protéines et des acides nucléiques. En outre, HAP peut simultanément séparer et purifier les phycobiliprotéines et d’autres phycobiliprotéines. Par conséquent, le HAP est souvent utilisé comme charge dans la chromatographie d’affinité pour la séparation et la purification simultanées des deux protéines [22].

2.2.2 extraction au solvant en deux phases

En plus de l’utilisation d’une solution aqueuse unique pour extraire les phycobiliprotéines, il existe également une méthode d’extraction de solution aqueuse spéciale appelée extraction par solvant biphasique. En général, l’extraction aqueuse désigne l’utilisation directe d’une solution aqueuse unique comme solvant pour dissoudre et extraire la substance cible. Bien que la méthode d’extraction au solvant biphasé ait également lieu dans un environnement aqueux, elle utilise un système spécial avec deux composants qui forment des phases aqueuses immiscibles. Les systèmes biphasés communs sont présentés dans le tableau 4 [23]. La détermination du système biphasé dépend généralement du coefficient de partage (Kp) de la protéine. Par rapport à d’autres techniques de séparation, la méthode d’extraction au solvant biphasé présente les avantages d’une biocompatibilité élevée, de conditions de fonctionnement douces, d’un taux d’extraction rapide et d’une aptitude à la mise à l’échelle

Processus, et est largement utilisé dans l’extraction des phycobiliprotéines. CHETHANA Aet Al., et al.[24] ont mené une étude approfondie sur le procédé d’extraction et de purification des phycobiliprotéines à l’aide de la technologie d’extraction par solvant biphasé, et ont obtenu des phycobiliprotéines d’une pureté de 4,32 et d’un taux de récupération de 79% dans des conditions normalisées.

2.2.3 méthode d’extraction triphasée

À la fdansdu xxe siècle, PANADARE et Al., et al.[25] ont proposé la méthode d’extraction triphasée (TPP), qui peut être utilisée pour extraire et purifier les protéines simplement et rapidement. Par rapport aux méthodes traditionnelles, la PTP, en tant que technique émergente de séparation biologique non chromatographique, peut surmonter bon nombre des limites associées.

Lorsque l’extrait brut de phycobiliprotéine est mélangé uniformément avec une quantité appropriée de solution tampon et de réactif organique, le mélange peut former trois phases. La phase organique supérieure peut recueillir des pigments et des lipides, la phase moyenne contient des précipités tels que des protéines, et la phase aqueuse inférieure contient des composants polaires tels que des sucres. Comparé à d’autres réactifs organiques, le tert-butanol a un point d’ébullition élevé, est moins inflammable et a une structure de chaîne ramifiée spéciale qui empêche la dénaturation des protéines. Par conséquent, le tert-butanol est souvent utilisé comme réactif organique dans la technique TPP pour l’extraction et la purification des phycobiliprotéines [26]. En tant que technique d’extraction simple, efficace, relativement peu coûteuse et prometteuse, la TPP a été utilisée dans les processus de purification des biomolécules en amont et en avAl., et al.En même temps, cette technologie est plus respectueuse de l’environnement et peut être utilisée pour la préparation à grande échelle. Il s’agit d’une nouvelle technologie d’épuration avec un grEt en pluspotentiel de développement.

2.2.4 Ultrafiltration

Le principe de l’ultrafiltration est d’utiliser une membrane d’ultrafiltration avec une taille de pores spécifique pour séparer et purifier les substances en fonction des différences de taille et de forme moléculaires. Lors de la purification des phycobiliprotéines, la solution contenant des phycobiliprotéines doit d’abord être prétraitée, par exemple en éliminant les impuretés, en ajustant le pH et la force ionique de la solution, etc., pour optimiser l’effet d’ultrafiltration. Une membrane d’ultrafiltration dont la taille des pores est inférieure à la taille moléculaire des phycobiliprotéines est sélectionnée pour s’assurer que les phycobiliprotéines sont conservées sur un côté de la membrane, tandis que des molécules d’impureté et des solvants plus petsonpeuvent passer à travers la membrane.

Lors de l’ultrafiltration, une certaine pression est appliquée ou la centrifugation est utilisée pour forcer la solution à travers la membrane d’ultrafiltration.

Les phycobiliprotéines sont conservées du côté concentré, tandis que les impuretés et les petites molécules passent à travers la membrane et pénètrent du côté perméat, réalisant ainsi une séparation et une purification préliminaires. L’ultrafiltration présente l’avantage d’être simple à utiliser, de pouvoir être appliquée à grande échelle et de pouvoir maintenir relativement bien l’activité protéique. Cependant, il existe également certaines limites, comme la diminution de l’efficacité de la séparation en raison de la contamination de la membrane et l’effet possible de séparation insatisfaisant sur les impuretés ayant une masse moléculaire relative semblable [27]. En résumé, l’ultrafiltration est une méthode efficace pour la purification des phycobiliprotéines, mais dans les applicationspratiques, divers facteurs doivent être pris en considération de manière globale, et il est souvent nécessaire de combiner avec d’autres procédés pour obtenir des produits purifiés de haute qualité.

2.2.5 adsorption du charbon actif

Le charbon actif est un adsorbant à forte capacité d’adsorption obtenu par traitement artificiel. Selon sa forme, il peut être divisé en charbon actif en poudre d’un diamètre inférieur à 0,18 mm et en charbon actif granulaire d’un diamètre de > 0,18 mm. Le charbon actif a une structure interstitielle développée. Les Pores d’une ouverture de plus de 50 mm sont appelés macropores, les Pores d’une ouverture de moins de 2 mm sont appelés micropores, et les Pores entre les deux sont appelés mésopores. Parmi eux, les micropores sont également appelés pores d’adsorption, qui sont les principaux pores d’adsorption du charbon actif et jouent un rôle décisif dans la performance d’adsorption du charbon actif [28]. Le charbon actif a montré une bonne valeur d’application dans des aspects environnementaux tels que le traitement des eaux usées et l’élimination du formaldéhyde. Au cours des dernières années, il a été constaté que le charbon actif a une valeur d’application potentielle dans la séparation et la purification des phycobiliprotéines [29].

2.2.6 électrophorèse à écoulement libre

L’électrophorèse à flux libre est une technique d’électrophorèse importante pour la séparation et la purification continues de macromolécules telles que les protéines dans des conditions légères, qui peuvent bien maintenir l’intégrité et l’activité biologique de la structure cible. Le principe de fonctionnement de cette technique est représenté à la Figure 3. La chambre de séparation se compose de deux plaques parallèles très proches les unes des autres, qui forment une chambre de séparation très mince. Lorsque le tampon entre dans la chambre de séparation par la pompe à pression, un flux laminaire stable se forme. Lorsqu’il n’y a pEn tant quede champ électrique, l’extrait brut contenant la protéine cible entre dans la chambre de séparation et s’écoule avec le tampon jusqu’à l’extrémité de sortie. Lorsqu’un champ électrique est appliqué perpendiculairement à la direction du flux tampon, les particules chargées dans l’extrait brut migrent à des vitesses différentes en raison de l’électrophorèse, de sorte que les composants se déplacent à des distances différentes dans la chambre de séparation et sont collectés à des positions différentes à l’extrémité de sortie. Ceci permet la séparation et la purification de la protéine cible.

Les dispositifs traditionnels d’électrophorétique à flux libre ont une structure complexe, peu d’entrées tampons et une grande distance de l’entrée à la chambre de séparation avant qu’un flux laminaire stable puisse être établi, ce qui entraîne une mauvaise séparation et une mauvaise purification. Au cours des dernières années, un grEt en plusnombre d’améliorations ont été apportées au dispositif d’écoulement libre, et un dispositif tampon gaz-liquide et un collecteur d’équilibre induit par la gravité ont été mis au point pour former un flux laminaire dans la chambre de séparation, résolvant ainsi le problème que le fluide tampon doit traverser une longue distance dans la chambre de séparation avant de pouvoir former un flux laminaire. Cet appareil est maintenant utilisé pour séparer et purifier la matière organique, les cellules et les protéines dans des échantillons biologiques naturels.

Afin d’améliorer davantage les performances du dispositif d’électrophorèse à écoulement libre, YANG et Al., et al.[30] ont amélioré la méthode d’injection, ce qui a entraîné l’émergence de la structure du dispositif d’électrophorèse à écoulement libre. L’introduction de la technologie d’injection de flux de gaine simplifie le processus d’opération, améliore efficacement l’efficacité de séparation des protéines, et évite la contamination du tampon gaz-liquide causée par l’échantillon dans le dispositif traditionnel. L’équipe a utilisé la méthode améliorée d’injection à flux de gaine pour séparer et purifier les phycobiliprotéines de l’extrait brut de spiruline. La pureté de la phycobiliprotéine obtenue atteignait 4,60, et le taux de récupération était de 79% [31]. L’application réussie de cette technologie fournit un nouveau moyen pour la production à grande échelle de phycobiliprotéines de qualité analytique.

3 procédé combiné d’extraction et de purification

Dans les applications pratiques, l’extraction et la purification des phycobiliprotéines ne peuvent pEn tant queobtenir des phycobiliprotéines de grande pureté en un seul procédé. Par conséquent, il est souvent nécessaire de combiner deux ou plusieurs structures de processus pour obtenir des phycobiliprotéines de haute pureté avec des rendements élevés. Comme la méthode de gel et de dégel est simple à utiliser, peu coûteuse et peut être appliquée à grande échelle, elle est souvent utilisée dans le processus actuel d’extraction et de purification des phycobiliprotéines pour prétraiter les phycobiliprotéines et obtenir un extrait brut de phycobiliprotéines. L’extrait brut de phycobiliprotéine obtenu par la méthode de gel-dégel a une faible pureté et nécessite une purification ultérieure pour améliorer encore la pureté de la phycobiliprotéine.

3.1 combinaison de la vente et d’autres méthodes

La solution brute de phycocyanine obtenue par la méthode de gel et de dégel a une faible pureté et nécessite un traitement ultérieur pour améliorer encore la pureté de la phycocyanine. Le Salting-out est une méthode traditionnelle de purification des protéines. Le processus actuel est relativement mûr, la source des matériaux est relativement large, l’opération est simple et il est facile de réaliser la production industrielle. Par conséquent, lors du traitement de la solution de phycocyanine brute obtenue par la méthode de gel-dégel, la combinaison de salage avec d’autres méthodes dans le processus peut considérablement améliorer la pureté et le taux de récupération de la phycocyanine.

3. 1. 1 Purification du liquide brut par la méthode de Vente à l’extérieurassociée à la chromatographie

Après avoir traité les cyanobactéries du lac Chaohu par congélation, les chercheurs ont obtenu un extrait brut de phycocyanine par salting-out en deux étapes, puis ont purifié la phycocyanine par chromatographie sur gel, chromatographie par échange d’ions et chromatographie par affinité respectivement [15,32-33]. Tout d’abord, une expérience à facteur unique a été utilisée pour déterminer que 1,0 et 1,8 mol/L (NH4)2SO4 ont été ajoutés en une étape et en deux étapes, respectivement, pour obtenir un extrait brut de phycobiliprotéine d’une pureté de 2,40. Par la suite, l’extrait brut a été purifié par trois méthodes chromatographiques. Parmi eux, le taux de récupération de la chromatographie sur gel est élevé, et la chromatographie ionique est plus économique. Il convient de mentionner que la chromatographie d’affinité peut purifier simultanément pour obtenir la phycocyanine de qualité réactif et la phycocyanine. La combinaison de la chromatographie par salaison et de la chromatographie par affinité fournit une nouvelle idée technique pour la séparation et la purification simultanées de la phycocyanine et de la phycocyanine, qui jouera un rôle directeur positif dans la production future à grande échelle.

3. 1.2 Purification du liquide brut par salage combiné avec extraction

Yuan Mengyuan et al. [34] ont mené une étude approfondie sur l’ordre de fonctionnement séquentiel de la méthode de vente et du procédé liquide à deux phases. Dans un premier temps, on a comparé les effets de trois agents de salaison, le sulfate d’ammonium, le citrate d’ammonium et le citrate de potassium, dans l’extraction brute des phycobiliprotéines, et on a déterminé que le sulfate d’ammonium était le meilleur agent de salaison. Les phycobiliprotéines d’une pureté égale ou supérieure à 3,0 ont été obtenues par salage en deux étapes combiné à une extraction liquide biphassique. L’ordre de la méthode de salting-out et de la méthode d’extraction au solvant en deux phases a également été examiné [35]. Les résultats ont montré que le polyéthylène glycol était difficile à éliminer de l’extrait de phycobiliprotéine, de sorte qu’il a été déterminé que le procédé a d’abord été extrait par salaison, puis purifié par extraction au solvant en deux phases. WANG WANGet al. [36] ont modifié la concentration de l’agent de salaison et le système de la méthode d’extraction à deux phases pour obtenir une phycobiliprotéine fluorescente de qualité réactif d’une pureté de 4,60 et d’un taux de récupération de 91%. En plus de purifier les phycobiliprotéines en les combinant avec une méthode d’extraction au solvant biphasé, Wang Xueying [17] a obtenu des phycobiliprotéines d’une pureté de 3,46 en combinant le salage avec un système d’extraction au solvant triphasé, avec un taux de récupération de 52,41% (tableau 6). Lorsque le procédé a été mis à l’échelle 10, le système d’extraction est resté stable, fournissant une voie rapide, douce et efficace pour la purification industrielle des phycobiliprotéines.

3.2 procédé au charbon actif

La méthode chimique nécessite l’ajout de réactifs chimiques au système, ce qui peut facilement conduire à une dénaturation irréversible de la protéine et également augmenter la difficulté de purification dans les processus ultérieurs. Par conséquent, le développement d’une méthode physique combinée fournira une nouvelle idée pour améliorer la pureté et le rendement des phycobiliprotéines. Le charbon actif est un processus de purification plus rentable, et la combinaison avec d’autres processus peut aider à améliorer encore la pureté des phycobiliprotéines, fournissant une idée de processus plus économique pour la production industrielle à grande échelle. Après avoir examiné les effets de purification de quatre types de charbon actif: coquille de noix de coco, coquille de fruits, bois et charbon, avec différentes granulométrie (100, 200, 300, 400 et 500 mailles), et compte tenu de la pureté et du taux de récupération des phycobiliprotéines, on a conclu que l’expérience d’adsorption utilisant 400-500 mailles de charbon actif en poudre à base de charbon a donné les meilleurs résultats [37].

Sheng Jingmeng et al. [38] ont constaté que la pureté des phycobiliprotéines obtenues par un procédé d’extraction combiné au charbon actif était grandement améliorée par rapport à un procédé d’extraction unique, passant de 1,06 à 3,46. La pureté des phycobiliprotéines obtenues par un procédé combiné de charbon actif et d’extraction était non seulement beaucoup plus élevée que celle obtenue par un procédé d’extraction unique, mais le taux de récupération a également augmenté de 67% à 72% [37]. Par rapport à la méthode combinée de salaison et d’extraction, la méthode combinée de charbon actif et de chromatographie convient mieux à la production industrielle de phycobiliprotéines de qualité réactif [39]. Après avoir obtenu des phycobiliprotéines de qualité pharmaceutique par la méthode de gel-dégel et la méthode d’adsorption par charbon actif en poudre, l’extrait de phycobiliprotéine a été ensuite concentré par ultrafiltration, puis purifié par chromatographie HAP pour augmenter la pureté de la phycobiliprotéine au niveau du réactif (tableau 7). Mais la chromatographie HAP en une étape n’est pEn tant quesuffisante pour éliminer complètement les petites impuretés moléculaires et les protéines étrangères de la solution de phycocyanine.

4 Applications de phycocyanine

La phycocyanine contient 17 acides aminés essentiels et non essentiels, à l’exception du tryptophane, et constitue une source de protéines idéale pour l’homme. En raison de ses propriétés physico-chimiques uniques et de son activité biologique, la phycocyanine a une bonne performance dans les domaines de l’alimentation, de la médecine et des cosmétiques.

4.1 domaine alimentaire

Le bleu est une couleur indispensable dans les aliments. Actuellement, les substances bleues naturelles sont relativement rares, et la Chine autorise l’utilisation de pigments bleus synthétiques dans les aliments. La poudre de phycocyanine est non-toxique et a une bonne solubilité dans l’eau, elle est donc utilisée comme colorant alimentaire naturel au lieu de pigments synthétiques. Il rencontre les consommateurs ' La demande en aliments naturels et inoffensifs attire donc une large attention dans l’industrie alimentaire. Cependant, il est difficile pour la phycocyanine de maintenir un état stable pendant une longue période dans les solutions aqueuses ou phosphate. Comme la sous-unité de la phycocyanine continue à se dépolymériser, la forme agrégée de la phycocyanine va progressivement passer de (αβ)6 à des monomères αβ, ce qui entraînera une déviation de la couleur. Ces dernières années, les chercheurs ont amélioré la stabilité à la lumière et à la chaleur de la phycocyanine en la combinant avec des polysaccharides, en ajoutant de la protéine de lactosérum ou en formant des micelles.

Les propriétés antibactériennes et antioxydantes de la phycocyanine la rendent populaire dans l’industrie de l’emballage alimentaire. GOLMAKANI Iet al. [47] ont utilisé l’électrofilage pour obtenir des nanofibres de protéine zéine chargées de phycocyanine. La structure chimique et la stabilité thermique du GSPE obtenu par la technologie de l’électrofilage ont été considérablement améliorées, et ses bonnes propriétés bactéricides et antioxydantes ont été remarquablement utilisées dans le domaine de l’emballage alimentaire actif.

4.2 domaine pharmaceutique

En plus de son éclairage bleu, les phycobiliprotéines sont largement utilisées dans le domaine médical en raison de leurs propriétés antioxydantes, antitumorales, hémostatiques et fluorescentes naturelles.

La biocompatibilité élevée et les propriétés photodynamiques de la poudre de phycocyanine ont conduit à son utilisation répandue dans l’étude des photosensibilisants. SHEN et al. [48] ont extrait la phycocyanine riche en sélénium (Se-PC) de Spirulina platensis riche en sélénium, dont il a été démontré qu’elle réduisait le taux de survie des cellules cancéreuses du poumon de souris, fournissant ainsi un photosensibilisant potentiellement efficace pour le traitement du cancer du poumon (Figure 5). Pour améliorer la spécificité de la phycocyanine contre les cellules cancéreuses, elle est souvent transformée en nanoparticules aux propriétés différentes. Bien que cela puisse améliorer l’expression du photosensibilisant dans les cellules, il y a eu peu de rapports sur les photosensibilisants qui ciblent l’environnement organelle des cellules cancéreuses. En plus d’utiliser la phycocyanine comme corps principal pour tuer les cellules cancéreuses par la thérapie photodynamique, la thérapie de combinaison est également une approche commune au traitement des cellules cancéreuses. Par rapport à l’effet d’un médicament original unique, la combinaison de phycocyanine réduit considérablement les dommages du médicament original au corps et améliore l’effet d’apoptose des cellules cancéreuses.

La poudre d’alginine peut émettre un signal fluorescentefort après absorption de la lumière d’excitation. Comparé à d’autres agents fluorescents naturels, il a un rendement quantique plus élevé, un changement de Stokes plus important et un coefficient d’extinction molaire plus élevé. Par conséquent, il est également utilisé dans la production de sondes fluorescentes pour réaliser davantage d’imagerie de fluorescence de visualisation in situ dans des cellules ou des tissus biologiques, fournissant de nouvelles idées pour les tests environnementaux et le diagnostic de maladies. HOU et al. [52] ont mis au point une sonde fluorescente pour la détection d’ions mercure en utilisant la phycobiliprotéine comme matière première. La sonde a montré de bons résultats dans la détection d’ions mercure dans les fruits de mer (huîtres et silure), fournissant un nouveau moyen de détection des polluants environnementaux. SHAO et al. [53] ont rapporté une nano-sonde dot phycobiliprotéine-carbone capable de mesurer la fluorescence ratiométrique du peroxynitrite, fournissant une nouvelle solution pour explorer la pathogenèse de maladies telles que le cancer et la neurodégénérescence. Bien que le développement des sondes phycobiliprotéines ait connu quelques progrès ces dernières années, le nombre de résultats de recherche est beaucoup plus faible que celui de la phycocyanine et d’autres sondes phycobiliprotéines, ce qui peut être attribué au fait que la stabilité lumineuse et thermique des phycobiliprotéines n’a pEn tant queété efficacement résolue.

Les matériaux naturels non toxiques aux propriétés hémostatiques sont au cœur de la conception des pansements de plaies. AZAZA et al. [54] ont utilisé des substances comme le chitosan et la phycocyanine pour synthétiser un hydrogelcomposite HG-20, qui a démontré une certaine capacité à favoriser la cicatrisation des plaies dans les expériences sur les rats, offrant ainsi une nouvelle idée de recherche pour les pansements rentables des plaies.

Outre les applications susmentionnées dans le domaine pharmaceutique, les bonnes performances de la phycocyanine dans les modèles cellulaires pour la protection du système reproducteur, l’anti-diabète et la prévention du cancer du côlon l’ont largement utilisée dans la production de médicaments de soins de santé [55-56].

4.3 produits cosmétiques

Certains additifs synthétiques dans les cosmétiques et les produits de soins de la peau entrent souvent en contact avec la peau humaine, provoquant des allergies chez certains utilisateurs. Alors que les gens se préoccupent de plus en plus des effets sur la santé des produits chimiques utilisés dans les cosmétiques, les produits dérivés de sources naturelles deviennent de plus en plus populaires dans le monde entier. En tant que source naturelle de pigments, la poudre de phycocyanine est également considérée comme une alternative attrayante pour les formulations cosmétiques en raison de ses propriétés antioxydantes et anti-inflammatoires. La c-phycocyanine extraite de la spiruline a un effet anti-mélanine en régulant l’expression de la tyrosinase dans la lignée cellulaire de la cellule de mélanome de souris (B16F10), elle est donc ajoutée à l’industrie cosmétique comme agent de blanchiment de la peau [57]. KRASEASINTRA et al. [58] ont utilisé la phycocyanine naturelle comme teinture capillaire pour éviter le problème des utilisateurs.#39; Allergies causées par les Les colorantschimiques pour les cheveux. ADLI et al. [59] ont utilisé le moulage au solvant pour transformer un matériau composite composé de poly(acide lactique), de phycocyanine et d’alginate en un Mise à jourcosmétique non toxique et antioxydant. Le patch cosmétique fabriqué à partir de ce matériau est biodégradable, évitant la non-biodégradabilité des patches cosmétiques traditionnels et la pollution de l’environnement qui en résulte.

4.4 autres domaines

La phycocyanine est verte et peu coûteuse, et elle montre non seulement une bonne application dans les domaines de la nourriture, de la médecine et des cosmétiques, mais également dans le domaine agricole. VARIA et al. [60] ont utilisé l’extrait de spiruline riche en phycocyanine comme biostimulant pour la Culture et culturede la laitue hydroponique. Le cycle de croissance de la laitue a été raccourci de 6 d et le rendement a augmenté de 12,5 %. Ces données montrent que la poudre de phycocyanine devrait devenir un biostimulant économique et écologique pour la croissance et le développement des cultures.

5 Conclusion et perspectives

En tant que protéine pigmentaire naturelle avec une activité biologique importante et une valeur d’application, le développement continu du processus d’extraction et de purification de la poudre de phycocyanine fournit une garantie pour son application dans les domaines de l’alimentation, de la médecine et des cosmétiques. La recherche et la comparaison de diverses méthodes d’extraction et techniques de purification permettent de constater que bien que l’extraction physique soit simple à utiliser, l’efficacité de l’extraction est faible; Les méthodes chimiques peuvent améliorer le taux d’extraction, mais peuvent affecter la structure et l’activité des protéines; Les méthodes biologiques sont respectueuses de l’environnement et douces, mais le coût est élevé. En termes de purification, la chromatographie est devenue la méthode dominante en raison de son efficacité et de sa sélectivité élevées, mais elle doit également être combinée avec d’autres techniques pour améliorer encore la pureté et la récupération. La méthode d’extraction et de purification appropriée doit être choisie en fonction de multiples facteurs tels que les caractéristiques de la matière première, la pureté cible et le coût.

La technologie d’extraction et de purification des phycobiliprotéines devrait permettre de réaliser des percées dans les domaines suivants: actuellement, les algues sélectionnées pour les phycobiliprotéines sont relativement uniques, et le processus d’extraction et de purification des phycobiliprotéines adaptées à d’autres algues peut être exploré à l’avenir; Une méthode plus efficace, verte et peu coûteuse de rupture de la paroi cellulaire peut être développée, et un nouveau procédé combiné d’extraction et de purification de phycobiliprotéine peut être utilisé pour obtenir un effet de purification plus efficace et de grande pureté tout en réduisant les coûts d’exploitation.

En outre, grâce à des recherches approfondies sur l’activité et la fonction biologiques des phycobiliprotéines, leurs applications dans les domaines de la médecine, de l’alimentation et des cosmétiques vont continuer à se développer. Certaines carences en phycobiliprotéines doivent être améliorées, par exemple: la faible stabilité photothermique et chimique des phycobiliprotéines limite leur développement en tant que photosensibilisants et sondes fluorescentes; Les phycobiliprotéines subiront une dépolymérisation dans des solutions aqueuses au fil du temps, entraînant des écarts de couleur dans le produit.

Comment obtenir des phycobiliprotéines de grande pureté, très stables et diverses de façon économique et verte sera au centre des recherches futures. On pense que grâce à la recherche et à l’innovation continues, un soutien plus fort sera fourni pour la production à grande échelle et l’application de phycobiliprotéines, apportant de plus grands avantages économiques et sociaux aux industries connexes.

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