螺旋藻藻蓝蛋白的绿色提取纯化与多功能生物活性研究：抗氧化、光防护及抗菌应用

本研究针对藻蓝蛋白传统提取纯化方法的高能耗、低纯度问题，开发了超声辅助冻融结合天然低共熔溶剂（NaDES）的双水相系统（ATPS）纯化新工艺。通过优化ATPS-NaDES与沉淀联用技术（N+P），获得纯度指数（PI）达2.49±0.03的化妆品级藻蓝蛋白，其DPPH清除IC50为38.15±0.56 ppm，SPF值达40.23±0.01（5 mg/mL），对金黄色葡萄球菌等病原菌具有显著抑制效果，为天然化妆品原料开发提供新方案。

　　

在天然活性成分研发热潮中，藻蓝蛋白（Phycocyanin）因其独特的蓝色色素和多重生物功能备受关注。这种源自螺旋藻（Spirulina platensis）的藻胆蛋白不仅赋予饮料鲜艳的蓝调，更在抗氧化、抗炎和光防护等领域展现出惊人潜力。然而，传统提取方法面临纯度与环保的双重挑战——高纯度藻蓝蛋白往往需要离子液体等昂贵试剂，而常规方法难以突破化妆品级（PI>1.5）的纯度瓶颈。

针对这一行业痛点，IPB大学（印度尼西亚茂物农业大学）的研究团队在《Biochemical Engineering Journal》发表创新成果。研究人员设计了一套"绿色组合拳"：先用超声破碎细胞壁提升提取效率，再通过冻融循环释放胞内色素，最后创新性地将天然低共熔溶剂（Natural Deep Eutectic Solvent, NaDES）与双水相系统（Aqueous Two-Phase System, ATPS）联用，并辅以沉淀纯化。这种分级纯化策略既避免了传统色谱法的复杂操作，又克服了单一NaDES纯度不足的缺陷。

关键技术包括：（1）超声-冻融联合破壁技术；（2）基于胆碱氯化物-柠檬酸（ChCl:CA）的ATPS-NaDES系统构建；（3）分步沉淀优化；（4）DPPH/ABTS/FRAP三模型抗氧化评价；（5）紫外分光光度法测定SPF值；（6）琼脂扩散法检测抗菌活性。实验所用螺旋藻母株由实验室自主培养，采用Walne培养基进行14天扩增。

材料与方法
研究选用实验室培养的螺旋藻为原料，通过生长曲线确定最佳收获期为第13天（OD₆₆₀=0.663）。比较了单一ATPS、沉淀及二者联用（N+P）三种纯化路径，其中N+P法采用ChCl:CA（摩尔比1:1）与磷酸钾盐构建ATPS系统。

结果与讨论
纯度提升方面，N+P组合技压群雄——将PI从原料的0.87提升至2.49±0.03，达到化妆品级标准（1.5-2.5），回收率保持69.42%。这种纯度飞跃源于NaDES的选择性分配与沉淀的协同作用：NaDES中的氢键网络优先捕获色素蛋白，而后续沉淀进一步去除杂蛋白。

生物活性测试显示，纯化后藻蓝蛋白的抗氧化性能显著增强。在DPPH清除实验中，IC₅₀为38.15±0.56 ppm，优于许多植物多酚；FRAP实验显示75 ppm样品具有204.33 μg/mL Trolox当量。更令人振奋的是其光防护性能——5 mg/mL浓度时SPF值突破40，媲美化学防晒剂，这归因于藻蓝蛋白特有的发色团可吸收280-400 nm紫外线。

抗菌实验揭示其对痤疮丙酸杆菌（Cutibacterium acnes）的抑制直径达12.3±0.5 mm，为开发天然祛痘成分提供依据。值得注意的是，生物活性与纯度呈正相关，验证了高纯度制备的必要性。

这项研究的意义不仅在于开发出首个ATPS-NaDES-沉淀联用纯化工艺，更开创了螺旋藻高值化利用的新模式。相比传统方法，该技术节能30%以上，且全部采用可生物降解溶剂。研究团队特别指出，PI 2.49的藻蓝蛋白已满足抗衰老面膜、防晒霜等产品的原料标准，而进一步调整NaDES组成有望获得PI>4的医用级产品。随着天然化妆品市场年增率达8.2%，这项技术为东南亚地区螺旋藻养殖产业升级提供了关键技术支撑。