¿Cuál es el uso de polvo de ficocianina?

Ficocianinunes ununproteínunpigmento natural celuna estructura única y actividad biológica notable. Se encuentra ampliamente en algascomo espirulina y anabaena[1], y no sólo tiene un color azul encantador, sino que también contiene un rico valor nutricional y medicinAl.En la industria alimentaria, el polvo de ficocianina se puede utilizar como un aditivo de coloración azul natural para agregar un color atractivo a los alimentos. En la industria farmacéutica, lasactividades biológicasantioxidantes y antitumorales de la ficocianina la convierten en un potencial fármaco terapéutico [2]. Senembargo, la tecnología de extracción y purificación es crucial para el uso eficiente de ficocianina. Por lo tanto, la investigación en profundidad y la optimización de la tecnología de extracción y purificación de ficobiliproteínas, y el desarrollo de nuevos procesos de purificación, eficientes, económicos y respetucelel medio ambiente, selde gran importancia para promover la aplicación de ficobiliproteínasen diversos campos. La mayoría de lasrevisiones existentes sobre los procesos de extracción y purificación de ficobiliproteínas introducen una única técnica de extracción o rotura de pared, que carece de un análisis y discusión del flujo general del proceso [3].

Este documento proporciona una descripción detallada de los principios de trabajo, ventajas y desventajas de varios procesos. También se discute el método de congelación y deshielo y los procesos combinados que se espera que cumplan con los requisitos de la producción industrial a gran escala. También se proporciona una revisión integral de la tecnología de extracción y purificación de ficobiliproteínas, analizando las ventajas y desventajas de varios métodos y explorando las tendencias de desarrollo futuro. El estado actual de la aplicación de ficobiliproteínas se resume, señalando las deficiencias actuales y los métodos para su mejora, con el objetivo de proporcionar una referencia para la investigación relacionada y aplicaciones industriales.

1 propiedades de laPhycocyanin

Phycocyanins¿Son proteínas naturales, altamente fluoresc?Que son las principales proteínas de color de recolección de luz en las algas marinas. Se pueden dividir en ficocianina (PC), ficoeritrina (PE) y aloficocianina (APC) de acuerdo con su composición y estructura. Como se muestra en la figura 1, estas proteínas se encuentran en la membrana tilakoide y ensamblen la superficie de la membrana tilakoide.

Polvo de ficobiliproteína es una proteína soluble en agua que es fácilmente soluble en agua, pero insoluble en alcohol y aceite. Contiene el cromóforo ficobiliy aparece como un polvo azul brillante en forma sólida. Una solución acuosa de ficocianina tiene tres picos de absorción ultravioleta en 280, 348 y 620 nm. El pico de absorción más fuerte a 620 nm es característico de ficocianina, mientras que los picos más débiles a 280 y 348 nm se atribuyen a las moléculas de aminoácidos aromáticos y cromóforos en la ficocianina, respectivamente. La pureza de ficocianina se determina basándose en la relación de absorbancia a 620/280 nm (A620/A280), que se puede dividir en grado alimentario (A620/A280 − 0.7), grado reactivo (0.7 − A620/A280 − 3.9) y grado analítico (A620/A280 − 4.0) [4].

La molécula de ficocianina (figura 2) está compuesta por una proteína desprotonada y un cromóforo con una estructura de tetrapirrol enlazcovalentemente a través de un enlace sulfur. La ficocianina contiene dos subunidades polipeptdiferentes, la pequeña subunidad de masa molecular relativa − (12-19 kDa) y la gran subunidad de masa molecular relativa − − (14-21 kDa). Estas dos subunidades pueden formar monómeros − − a través de fuerzas intermoleculares y agregpara formar polímeros (− −)n. Las ficobiliproteínas se encuentran generalmente en las formas trimérica (− −)3 y (− −)6 y otras formas poliméricas [5].

2 extracción y purificación de aguaPhycocyanin

Cómo extraer de manera eficiente y precisa ficobiliproteínas es un requisito previo para su valor. El proceso de extracción de ficobiliproteínas es complejo y afectado por muchos factores, tales como la elección de algas y los medios de interrupción celular [6]. La eficiencia de la extracción de ficobiliproteína depende en gran medida del grado de destrucción de las células de algas. El método de interrupción de las células de algas puede afectar en gran medida la eficiencia y pureza de la extracción de ficobiliproteína. El proceso de romper física, química o enzimáticamente las paredes celulares y membranas celulares de algas adecuadas para liberar ficobiliproteínas de las células se llama ficobiliproteína crudo extracción.

2.1Extracción de ficobiliproteína cruda

En la actualidad, hay muchos métodos que pueden aislar ficobiliproteínas de células de algas complejas. Estos procesos de extracción de crudo se utilizan a menudo como pretratamiento para el aislamiento y la purificación de ficobiliproteínas, incluyendo métodos tradicionales como la molienda, la homogeneia alta presión, y la congelación y descongelación, así como el método ultrasónico emergente. Los diferentes procesos tienen diferentes principios de trabajo, ventajas y desventajas, y por lo tanto los escenarios de aplicación adecuados también son diferentes (tabla 1).con el fende obtener un proceso de extracción más rentable, los principios, ventajas y desventajas de los diversos métodos se exploran en profundidad.

Chen Yu [11] comparó los resultados a través de experimentos de un solo factor y finalmente determinó que la combinación del método de congelación y descongelación y la homogeneia alta presión puede evitar efectivamente el problema de la desnaturalización de ficobiliproteína causada por el uso de la homogeneia alta presión sola. Debido a que la tecnología de extracción de alta presión puede procesar eficientemente grandes cantidades de material a la vez, a menudo se combina con otros procesos de temperatura controlada para la trituración a gran escala de espirulina en las fábricas. Hou Zhaoquan Et al.[12] llevó a cabo un estudio en profundidad sobre el efecto del número de ciclos en el rendimiento y la pureza de ficobiliproteínas extraídas de espirulina, y encontró que la mejor condición fue 4 ciclos de congelación-deshielo.

SARANEt al.[13] utilizaron el modelo de espirulina platensis para explorar los efectos del citrato (pH= 5,0), el tampón de ace(pH= 6,0) y el tampón de fosfato sódico (pH= 7,0) como disolventes en la tasa de extracción de ficobiliproteínas. El estudio encontró que el buffer de fosfato sódico tuvo el mejor efecto de extracción, con una tasa de extracción de 146,0 mg/g de ficobiliproteína. Yu Xiaolei [14] extrae ficobiliproteína con la ayuda de la tecnología de ultrasonido, reduciendo efectivamente el tiempo de trabajo. Se encontró que la tecnología de ultrasonido tiene las características de buena reproducibilidad, bajo consumo de disolvente y baja temperatura de operación, y puede mantener la actividad de ficobiliproteína en la mayor medida.

2.2 purificación de ficobiliproteína

El extracto crudo obtenido por la serie de operaciones anteriores contiene una gran cantidad de proteínas de impurezas. Sin embargo, para algunas industrias específicas, las materias primas de ficobiliproteínas utilizadas deben estar por encima de grado reactivo. Por lo tanto, después del pretratamiento de algas, el extracto crudo necesita ser separado y puripara obtener ficobiliproteínas de mayor pureza. En la actualidad, los métodos comúnmente utilizados para la purificación de ficobiliproteínas incluyen cromato, extracción de dos fases, extracción de tres fases, y adsorde carbón activado.

cromatografía

Como el método más comúnmente utilizado para puriproteínas, la cromatoha cumplido básicamente los requisitos para la producción industrial de extracto de espirulina crudo purificado. AMARANTE etAl.[20] desarrolló un proceso de purificación de un solo paso para la extracción de ficocianina de espirulina mediante la combinación de la eludel gradiente de pH con cromatode iones. Este proceso se utilizó para obtener ficocianina con puridades de 4.2 y 3.5, con tasas de recuperación de 32.6% y 49.5%, respectivamente. La cromatode filtración en Gel puede separar sustancias de acuerdo a su masa molecular relativa. La mayoría de los materiales de embalaje son materiales inertes con una estructura de red porosa. La hidroxiapatita (HAP) es un cristal natural de fosfato de calcio compuesto de calcio y fósforo. Tiene iones de calcio y iones de fosfato en la superficie, y los iones de calcio pueden intercambiar iones con ficobiliproteínas y los iones de fosfato pueden adsorber con ficobiliproteínas [21]. La HAP también tiene una alta resistencia alcalina y un mecanismo de separación único, y es el único relleno cromatoinorgánico que puede ser utilizado directamente para la purificación de proteínas y ácidos nucle. Además, HAP puede separar y purificobiliproteínas y otras ficobiliproteínas simultáneamente. Por lo tanto, el HAP se utiliza a menudo como un relleno en cromatode afinpara la separación y purificación simultánea de las dos proteínas [22].

2.2.2 extracción con disolvente en dos fases

Además de utilizar una solución acuosa única para extraer ficobiliproteínas, también hay un método de extracción de solución acuosa especial llamado extracción por solvente de dos fases. En general, la extracción acuosa se refiere al uso directo de una sola solución acuosa como disolvente para disoly extraer la sustancia objetivo. Aunque el método de extracción por solvente de dos fases también se lleva a cabo en un medio acuoso, utiliza un sistema especial con dos componentes que forman fases acuosas inmiscibles. Los sistemas comunes de dos fases se muestran en la tabla 4 [23]. La determinación del sistema de dos fases generalmente depende del coeficiente de partición (Kp) de la proteína. En comparación con otras técnicas de separación, el método de extracción por solvente de dos fases tiene las ventajas de una alta biocompatibilidad, condiciones de operación suaves, velocidad de extracción rápida y la idoneipara la ampliación

Procesos, y es ampliamente utilizado en la extracción de ficobiliproteínas. CHETHANunetAl.[24] realizaron un estudio en profundidad sobre el proceso de extracción y purificación de ficobiliproteínas utilizando la tecnología de extracción por solvente de dos fases, y obtuvieron ficobiliproteínas con una pureza de 4,32 y una tasa de recuperación de 79% en condiciones estandari.

2.2.3 método de extracción trifásica

unfinales del siglo XX, PANADARE etAl.[25] propusieron el método de extracción trifásico (TPP), que se puede utilizar para extraer y puriproteínas de forma sencilla y rápida. En comparación con los métodos tradicionales, TPP, como una técnica emergente de separación biológica no cromatográfica, puede superar muchas de las limitaciones asociadas.

Cuando el extracto crudo de ficobiliproteína se mezcla uniformemente con una cantidad adecuada de solución tampón y reactivo orgánico, la mezcla puede formar tres fases. La fase orgánica superior puede recoger pigmentos y lípidos, la fase media contiene precipittales como proteínas, y la fase acuosa inferior contiene componentes polares tales como azúcares. En comparación con otros reactivos orgánicos, el tert-butanol tiene un alto punto de ebulli, es menos inflamable y tiene una estructura de cadena ramiespecial que impide la desnaturalización de proteínas. Por lo tanto, tert-butanol se utiliza a menudo como un reactivo orgánico en la técnica de TPP para la extracción y purificación de ficobiliproteínas [26]. Como una técnica de extracción simple, efectiva, relativamente barata y promete, el TPP se ha utilizado en procesos de purificación de biomoléculas aguas arriba y aguas abajo. Al mismo tiempo, esta tecnología es más respetuosa con el medio ambiente y se puede utilizar para la preparación a gran escala. Se trata de una nueva tecnología de purificación con gran potencial de desarrollo.

La ultrafiltración 2.2.4

El principio de la ultrafiltración es utilizar una membrana de ultrafiltración con un tamaño de poros específico para separar y purisustancias basadas en las diferencias en tamaño molecular y forma. Al purificar ficobiliproteínas, la solución que contiene ficobiliproteína debe ser pretratada primero, como la eliminación de impurezas, ajustar el pH y la fuerza iónica de la solución, etc, para optimizar el efecto de ultrafiltración. Una membrana de ultrafiltración con un tamaño de poros más pequeño que el tamaño molecular de ficobiliproteínas se selecciona para asegurar que las ficobiliproteínas se retienen en un lado de la membrana, mientras que las moléculas de impurezas más pequeñas y solventes pueden pasar a través de la membrana.

Durante la ultrafiltración, se aplica una cierta presión o se utiliza la centrifupara forzar la solución a través de la membrana de ultrafiltración.

Las ficobiliproteínas se retienen en el lado concentrado, mientras que las impurezas y pequeñas moléculas pasan a través de la membrana y entran en el lado perme, logrando así la separación y purificación preliminar. La ultrafiltración tiene las ventajas de ser simple de operar, de poder ser aplicada a gran escala y de poder mantener relativamente bien la actividad de las proteínas. Sin embargo, también hay algunas limitaciones, como la disminución de la eficiencia de separación debido a la contaminación de la membrana y el posible efecto de separación insatisfactorio en impurezas con masa molecular relativa similar [27]. En resumen, la ultrafiltración es un método eficaz para la purificación de ficobiliproteínas, pero en las aplicaciones prácticas, varios factores deben ser considerados de forma integral, y a menudo es necesario combinar con otros procesos para obtener productos purificados de alta calidad.

2.2.5 adsorción por carbón activo

El carbón activo es un adsoradsorcon una fuerte capacidad de adsorque se obtiene a través de un proceso artificiAl.Según su forma, se puede dividir en carbón activo en polvo con un diámetro de menos de 0,18 mm y carbón activo granular con un diámetro de > 0,18 mm. El carbón activo tiene una estructura de poros desarrollada. Los poros con una abertura de más de 50 mm se llaman macroporos, los poros con una abertura de menos de 2 mm se llaman microporos, y los poros entre los dos se llaman mesopores. Entre ellos, los microporos también se llaman poros de adsorción, que son los principales poros de adsordel carbón activo y juegan un papel decisivo en el rendimiento de adsordel carbón activo [28]. El carbón activo ha demostrado un buen valor de aplicación en aspectos ambientales como el tratamiento de aguas residuales y la eliminación de formaldehído. En los últimos años, se ha encontrado que el carbón activo tiene un valor potencial de aplicación en la separación y purificación de ficobiliproteínas [29].

2.2.6 electroforesis de flujo libre

La electroforesis de flujo libre es una importante técnica de electroforesis para la separación y purificación continua de macromoléculas tales como proteínas bajo condiciones suaves, que pueden mantener la integridad y la actividad biológica de la estructura objetivo. El principio de funcionamiento de esta técnica se muestra en la figura 3. La cámara de separación consta de dos placas paralelas que están muy juntas, que forman una cámara de separación muy delgada. Cuando el buffer entra en la cámara de separación a través de la bomba de presión, se forma un flujo laminar estable. Cuando no hay campo eléctrico, el extracto crudo que contiene la proteína objetivo entra en la cámara de separación y fluye con el tampón hasta el extremo de salida. Cuando se aplica un campo eléctrico perpendicular a la dirección del flujo del buffer, las partículas cargadas en el extracto crudo migran a diferentes velocidades debido a la electroforesis, lo que resulta en que los componentes se mueven a diferentes distancias en la cámara de separación y se recogen en diferentes posiciones en el extremo de salida. Esto logra la separación y purificación de la proteína objetivo.

Los dispositivos tradicionales de electroforesis de flujo libre tienen una estructura compleja, pocas entradas de amortigu, y una larga distancia desde la entrada a la cámara de separación antes de que se pueda establecer un flujo laminar estable, lo que resulta en una pobre separación y purificación. En los últimos años, un gran número de mejoras se han hecho al dispositivo de flujo libre, y un dispositivo de amortigugas-líquido y un colector de equilibrio inducido por la gravedad se han desarrollado para formar el flujo laminar en la cámara de separación, resolviendo el problema de que el fluido buffer tenga que viajar una larga distancia en la cámara de separación antes de que el flujo laminar pueda formarse. Este dispositivo se ha utilizado para separar y purimateria orgánica, células y proteínas en muestras biológicas naturales.

Con el fin de mejorar aún más el rendimiento del dispositivo de electroforesis de flujo libre, YANG etal. [30] mejoraron el método de inyección, lo que resulta en la estructura emergente del dispositivo de electroforesis de flujo libre. La introducción de la tecnología de inyección de flujo de vaina simplifica el proceso de operación, mejora eficazmente la eficiencia de separación de proteínas, y evita la contaminación del amortigugaslíquido causada por la muestra en el dispositivo tradicional. El equipo utilizó el método mejorado de inyección de flujo de vaina para separar y purifibiliproteínas a partir de extracto de espirulina crudo. La pureza de la ficobiliproteína obtenida alcanzó 4,60, y la tasa de recuperación fue 79% [31]. La aplicación exitosa de esta tecnología proporciona un nuevo medio para la producción a gran escala de ficobiliproteínas de grado analítico.

3 proceso combinado de extracción y purificación

En aplicaciones prácticas, la extracción y purificación de ficobiliproteínas no puede obtener ficobiliproteínas de alta pureza en un solo proceso. Por lo tanto, a menudo es necesario combinar dos o más estructuras de proceso para obtener ficobiliproteínas de alta pureza con altos rendimientos. Debido a que el método de congelación y descongelación es sencillo de operar, de bajo costo y se puede aplicar a gran escala, a menudo se utiliza en el proceso actual para la extracción y purificación de ficobiliproteínas para pretratar ficobiliproteínas y obtener un extracto de ficobiliproteína crudo. El extracto crudo de ficobiliproteína obtenido por el método de congelación y descongelación tiene baja pureza y requiere purificación posterior para mejorar aún más la pureza de la ficobiliproteína.

3.1 combinación de salazón y otros métodos

La solución crude de ficocianina obtenida por el método de congelación y descongelación tiene baja pureza y requiere un tratamiento posterior para mejorar aún más la pureza de la ficocianina. La salazón es un método tradicional de purificación de proteínas. El proceso actual es relativamente maduro, la fuente de materiales es relativamente amplia, la operación es sencilla y es fácil lograr la producción industrial. Por lo tanto, al tratar la solución crude de ficocianina obtenida por el método de congelación y descongelación, la combinación de salazón con otros métodos en el proceso puede mejorar en gran medida la pureza y la tasa de recuperación de ficocianina.

3. 1. 1 purificación del líquido bruto por método de salado combinado con cromatografía

Después de que los investigadores trataron las cianobacterien el lago Chaohu con deshielo, obtuvieron un extracto crudo de ficocianina por método de dos pasos de salsal, y luego purila la ficocianina por cromatode gel, cromatode intercambio iónico y cromatode afin, respectivamente [15,32-33]. En primer lugar, se utilizó un experimento de un solo factor para determinar que 1,0 y 1,8 mol/L (NH4)2SO4 se agregen en un paso y dos pasos salsal, respectivamente, para obtener un extracto de ficobiliproteína crudo con una pureza de 2,40. Posteriormente, el extracto crudo fue purimediante los tres métodos cromatográficos. Entre ellos, la tasa de recuperación de la cromatode gel es alta, y la cromatode iones es más económica. Vale la pena mencionar que la cromatode afinpuede purisimultáneamente para obtener ficocianina y ficocianina de grado de reacción. La combinación de salpicado y cromatode afinidad proporciona una nueva idea técnica para la separación y purificación simultánea de ficocianina y ficocianina, que desempeñará un papel guía positivo en la futura producción a gran escala.

3. 1.2 purificación del líquido crudo por salazón combinada con extracción

Yuan Mengyuan etal. [34] realizaron un estudio en profundidad sobre el orden de operación secuencial del método de salsal y el proceso líquido bifásico. En primer lugar, se compararon los efectos de tres agentes salinizantes, sulfato de amonio, citrato de amonio y citrato de potasio, en la extracción bruta de ficobiliproteínas, y se determinó que el sulfato de amonio era el mejor agente salinizante. Ficobiliproteínas con una pureza de 3,0 o superior se obtuvieron por dos pasos salsalcombinado con dos fases de extracción líquida. También se exploró el orden del método de salazón y el método de extracción por solvente de dos fases en el proceso [35]. Los resultados mostraron que el polietilenglicol era difícil de remover del extracto de ficobiliproteína, por lo que se determinó que el proceso fue primero extraído por salazón, y finalmente puripor extracción con disolvente de dos fases. WANG WANGetal. [36] cambiaron la concentración del agente salsal y el sistema del método de extracción de dos fases para obtener una ficobiliproteína fluorescde grado reactivo con una pureza de 4,60 y una tasa de recuperación de 91%. Además de purilas ficobiliproteínas combinándolas con un método de extracción por solvente de dos fases, Wang Xueying [17] obtuvo ficobiliproteínas con una pureza de 3,46 mediante la combinación de salting out con un sistema de extracción por solvente de tres fases, con una tasa de recuperación del 52,41% (tabla 6).cuando el proceso se escaló 10 veces, el sistema de extracción se mantuvo estable, proporcionando una ruta rápida, suave y eficiente para la purificación a escala industrial de ficobiliproteínas.

3.2 el proceso por carbón activo

El método químico requiere la adición de reactivos químicos al sistema, lo que puede conducir fácilmente a la desnaturalización irreversible de la proteína y también aumentar la dificultad de purificación en los procesos posteriores. Por lo tanto, el desarrollo de un método físico combinado proporcionará una nueva idea para mejorar la pureza y el rendimiento de ficobiliproteínas. El carbón activo es un proceso de purificación más rentable, y su combinación con otros procesos puede ayudar a mejorar aún más la pureza de las ficobiliproteínas, proporcionando una idea de proceso más económica para la producción industrial a gran escala. Después de analizar los efectos de purificación de cuatro tipos de carbón activo: cáscara de coco, cáscara de fruta, madera y carbón, con diferentes tamaños de partícula (100, 200, 300, 400 y 500 mallas), y considerando tanto la pureza como la tasa de recuperación de ficobiliproteínas, se concluyó que el experimento de adsorutilizando carbón activo de malla en polvo de 400-500 dio los mejores resultados [37].

Sheng Jingmeng et al. [38] encontraron que la pureza de las ficobiliproteínas obtenidas por un carbón activo combinado y el proceso de extracción fue mucho mejor en comparación con un solo proceso de extracción, aumentando de 1,06 a 3,46. La pureza de las ficobiliproteínas obtenidas por un proceso combinado de carbón activo y salino no sólo fue mucho mayor que la obtenida por un solo proceso de salino, sino que la tasa de recuperación también aumentó de 67% a 72% [37]. En comparación con el método combinado de salado y extracción, el método combinado de carbón activo y cromatoes más adecuado para la producción industrial de ficobiliproteínas de grado reactivo [39]. Después de obtener ficobiliproteínas de grado primario mediante el método de congelación y descongelación y el método de adsorpor carbón activado en polvo, el extracto de ficobiliproteína se concentrmediante ultrafiltración y, finalmente, se purificó mediante cromatohap para aumentar la pureza de la ficobiliproteína hasta el nivel de reactivo (tabla 7). Pero la cromatode HAP de un solo paso no es suficiente para eliminar completamente pequeñas impurezas moleculares y proteínas extrañas de la solución de ficocianina.

4 aplicaciones de ficocianina

La ficocianina contiene 17 aminoácidos esenciales y no esenciales, excepto el triptófano, y es una fuente ideal de proteínas para los seres humanos. Debido a sus exclusivas propiedades fisicoquímicas y actividad biológica, la ficocianina tiene un buen desempeño en los campos de la alimentación, la medicina y la cosmética.

4.1 ámbito alimentario

El azul es un color indispensable en los alimentos. Actualmente, las sustancias azules naturales son relativamente escasas, y China permite el uso de pigmentos azules sintéticos en los alimentos. El polvo de ficocianina no es tóxico y tiene buena solubilidad en agua, por lo que se utiliza como un agente coloralimentario natural en lugar de pigmentos sintéticos. Cumple con consumidores y consumidores#39; La demanda de alimentos naturales e inocuos y, por lo tanto, está atrayendo una amplia atención en la industria alimentaria. Sin embargo, es difícil para ficocianina mantener un estado estable durante mucho tiempo en soluciones acuosas o fosfato. A medida que la subunidad de ficocianina continúa despolimeri, la forma agregada de ficocianina cambiará gradualmente de (− −)6 a − − monómeros, lo que llevará a una desviación en el color. En los últimos años, los investigadores han mejorado la luz y la estabilidad térmica de ficocianina al combincon polisacáridos, añadiendo proteína de suero de leche o formando micelas.

Las propiedades antibacterianas y antioxidantes de la ficocianina la hacen popular en la industria del envasado de alimentos. GOLMAKANIet al. [47] utilizaron el electrospinning para obtener nanofibras de proteína zeína cargadas con ficocianina. La estructura química y la estabilidad térmica de GSPE obtenida mediante la tecnología electrospinning se mejoraron significativamente, y sus buenas propiedades bactericidas y antioxidantes se utilizaron de manera destacada en el campo del envasado activo de alimentos.

4.2 campo farmacéutico

Además de su brillo azul, las ficobiliproteínas son ampliamente utilizadas en el campo médico debido a sus propiedades antioxidantes, antitumorales, hemostáticas y fluorescnaturales.

La alta biocompatibilidad y las propiedades fotodinámicas del polvo de ficocianina han llevado a su uso generalizado en el estudio de fotosensibilizadores. SHEN et al. [48] extrajeron ficocianina rica en selenio (Se-PC) de espirulina platensis rica en selenio, que demostró reducir la tasa de supervivencia de las células de cáncer de pulmón de ratón, proporcionando un fotosensibilipotencialmente eficaz para el tratamiento del cáncer de pulmón (figura 5).para mejorar la especificidad de la ficocianina contra las células cancerosas, a menudo se convierte en nanopartículas con diferentes propiedades. Aunque esto puede mejorar la expresión del fotosensibilizador en las células, ha habido pocos informes sobre fotosensibilique se dirigen al ambiente de orgánulos de las células cancerosas. Además de usar ficocianina como el cuerpo principal para destruir células cancerosas mediante la terapia fotodinámica, la terapia combinada también es un aborcomún para el tratamiento de células cancerosas. En comparación con el efecto de un solo medicamento original, la combinación de ficocianina alivíaen gran medida el daño del medicamento original al cuerpo y aumenta el efecto de la Apoptosis apoptosisde las células cancerosas.

Polvo de alginina puede emitir una fuerte señal fluorescdespués de absorber la luz de excitación. Comparado con otros agentes fluorescnaturales, tiene un mayor rendimiento cuán, un cambio de Stokes más grande y un coeficiente de extinción molar más alto. Por lo tanto, también se utiliza en la producción de sondas fluorescpara realizar aún más in situ visualización de imágenes de fluorescencia en las células o tejidos biológicos, proporcionando nuevas ideas para las pruebas ambientales y el diagnóstico de enfermedades. HOU et al. [52] desarrollaron una sonda fluorescpara la detección de iones de mercurio usando ficobiliproteína como materia prima. La sonda mostró buenos resultados en la detección de iones mercurio en mariscos (ostry bagres), proporcionando un nuevo medio para la detección de contaminantes ambientales. SHAO et al. [53] notificaron una nanosonda de punto ficobiliproteino-carbono capaz de medir la fluorescratimétrica del peroxinitrito, proporcionando una nueva solución para explorar la patogéde enfermedades como el cáncer y la neurodegeneración. Aunque el desarrollo de las sondas ficobiliproteínas ha visto algunos avances en los últimos años, el número de resultados de la investigación es mucho menor que el de ficocianina y otras sondas ficobiliproteínas, lo que puede atribuirse al hecho de que la luz y la estabilidad térmica de ficobiliproteínas no se ha resuelto con eficacia.

Los materiales naturales no tóxicos con propiedades hemostáticas están en el corazón del diseño de los vendajes. AZAZA et al. [54] usaron sustancias como quitosano y ficocianina para sintetizar un compuesto hidrogel HG-20, que mostró cierta capacidad para promover la cicatride heridas en experimentos con ratas, proporcionando una nueva idea de investigación para apósitos de heridas rentables.

Además de las aplicaciones mencionadas anteriormente en el campo farmacéutico, el buen desempeño de la ficocianina en modelos celulares para la protección del sistema reproductivo, la antidiabetes y la prevención del cáncer de colon la ha hecho ampliamente utilizada en la producción de medicamentos para el cuidado de la salud [55-56].

Productos cosméticos

Algunos aditivos sintéticos en cosméticos y productos para el cuidado de la piel a menudo entran en contacto con la piel humana, causando alergias en algunos usuarios. A medida que la gente se preocupa cada vez más por los efectos sobre la salud de los productos químicos utilizados en cosméticos, los productos derivados de fuentes naturales son cada vez más populares en todo el mundo. Como fuente natural de pigmentos, el polvo de ficocianina también se considera una alternativa atractiva para formulcosmédebido a sus propiedades antioxidantes y antiinflamatorias. La C-ficocianina extrade espirulina tiene un efecto anti-melanina mediante la regulación de la expresión de tirosinasa en la célula de melanoma de ratón (B16F10) línea celular, por lo que se añade a la industria cosmética como un agente blanquede la piel [57]. KRASEASINTRA et al. [58] usaron ficocianina natural como tinte para el cabello para evitar el problema de los usuarios#39; Alergias causadas por tintes químicos para el cabello. ADLI et al. [59] usaron la fundición con disolvente para procesar un material compuesto de poli (ácido lác), ficocianina y alginato en un parche cosméno tóxico y antioxidante. El parche cosméfabricado con este material es biodegradable, evitando la no biodegradabilidad de los parches cosméticos tradicionales y la consiguiente contaminación ambiental.

Otros campos

La ficocianina es verde y barata, y no sólo muestra buena aplicación en los campos de alimentos, medicina y cosméticos, sino también en el campo agrícola. VARIA et al. [60] utilizado espirulina extracto rico en ficocianina como un bioestimulante para el cultivo hidropónico de lechuga. El ciclo de crecimiento de la lechuga se acortó en 6 d, y el rendimiento se incrementó en 12,5%. Estos datos muestran que se espera que el polvo de ficocianina se convierta en un bioestimulante económico y ambientalmente amigable para el crecimiento y desarrollo de cultivos.

5 conclusión y perspectivas

Como pigmento natural con importante actividad biológica y valor de aplicación, el continuo desarrollo del proceso de extracción y purificación de polvo de ficocianina garantiza su aplicación en los campos de la alimentación, la medicina y la cosmética. A través de la investigación y la comparación de varios métodos de extracción y técnicas de purificación, se ha descubierto que aunque la extracción física es fácil de operar, la eficiencia de extracción es baja; Los métodos químicos pueden mejorar la tasa de extracción, pero pueden afectar a la estructura y actividad de las proteínas; Los métodos biológicos son respetucon el medio ambiente y suaves, pero el costo es alto. En términos de purificación, la cromatose ha convertido en el método principal debido a su alta eficiencia y selectividad, pero también necesita ser combinada con otras técnicas para mejorar aún más la pureza y la recuperación. El método apropiado de extracción y purificación debe ser seleccionado en base a múltiples factores tales como las características de la materia prima, la pureza objetivo, y el costo.

Se espera que la tecnología de extracción y purificación de ficobiliproteínas logre avances en los siguientes aspectos: en la actualidad, las algas seleccionadas para ficobiliproteínas son relativamente simples, y el proceso de extracción y purificación de ficobiliproteínas adecuadas para otras algas se puede explorar en el futuro; Se puede desarrollar un método más eficiente, verde y de bajo costo para romper paredes celulares, y se puede utilizar un nuevo proceso combinado de extracción y purificación de ficobiliproteínas para lograr un efecto de purificación más eficiente y de alta pureza, reduciendo al mismo tiempo los costos operativos.

Además, con la investigación en profundidad sobre la actividad biológica y la función de las ficobiliproteínas, sus aplicaciones en los campos de la medicina, la alimentación y los cosméticos seguirán creciendo. Algunas de las deficiencias de ficobiliproteínas deben ser mejor, por ejemplo: la pobre estabilidad fototérmica y química de ficobiliproteínas limita su desarrollo como fotosensibilizadores y sondas fluorescentes; Ficobiliproteínas se someterá a la despolimerien soluciones acuosas con el tiempo, lo que resulta en desviaciones de color en el producto.

Cómo obtener ficobiliproteínas de alta pureza, altamente estables y diversas de forma económica y verde será el foco de la futura investigación. Se cree que, a través de la investigación y la innovación continuas, se prestará un mayor apoyo a la producción y aplicación a gran escala de ficobiliproteínas, lo que aportará mayores beneficios económicos y sociales a las industrias relacionadas.

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