《Food Chemistry》：Characterization of indochrome C: a novel blue pigment with cryoprotective potential from
Arthrobacter antioxidans QL17T isolated from Mount Everest
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•无盐分离印色原C——一种C-糖苷二氮缩酚蓝颜料。•印色原C可提高细菌的冻融存活率并降低氧化应激。•溅冷法显示其具有浓度依赖性的冰再结晶抑制作用。•分子动力学模拟揭示了其在冰-水界面通过氢键介导的吸附作用。•印色原C在pH 4–10及高达60°C范围内稳定，且无急性毒性。引言
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无盐分离印色原C——一种C-糖苷二氮缩酚蓝颜料。
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印色原C可提高细菌的冻融存活率并降低氧化应激。
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溅冷法显示其具有浓度依赖性的冰再结晶抑制作用。
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分子动力学模拟揭示了其在冰-水界面通过氢键介导的吸附作用。
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印色原C在pH 4–10及高达60°C范围内稳定，且无急性毒性。
引言
低温保存广泛应用于食品加工、生物医学保存和微生物资源保藏等领域，因为它通过降低酶促反应和微生物生长来维持生物活性和结构完整性（Jiang et al., 2025）。然而，冻结和融化过程中的冰晶形成与再结晶可导致严重的结构损伤，包括膜破裂、蛋白质变性和细胞死亡，从而降低产品质量和生物活力（Tirado-Kulieva et al., 2022）。因此，开发高效、安全且符合食品级的冷冻保护剂已成为低温生物技术领域的重大研究优先事项（Chang et al., 2025; Chen et al., 2024; Maliwan et al., 2025）。
甘油、蔗糖和聚乙二醇等传统冷冻保护剂因其冰抑制效应而被广泛使用。然而，这些试剂可能存在安全隐患并引入不良的感官变化，限制了其在食品相关领域的应用（Tan et al., 2025）。在自然界中，生物体已进化出多种策略来抵御冻害。冰结合蛋白（IBPs），包括抗冻蛋白（AFPs）和抗冻糖蛋白（AFGPs），是研究最为透彻的一类生物冷冻保护剂。这些蛋白通过与冰晶特定晶面结合，以非依数性机制抑制冰的生长和再结晶（Bar Dolev et al., 2016; Davies, 2014）。源自鱼类、昆虫、植物和微生物的IBPs和AFGPs在食品体系中已展现出良好的冷冻保护效果，包括保持冷冻面团质地和抑制冰淇淋中的冰再结晶（Gruneberg et al., 2021; Regand & Goff, 2006）。然而，高生产成本、监管障碍和潜在免疫原性等问题限制了其广泛应用，凸显了开发具有多功能性和良好生物相容性的天然小分子替代物的必要性（Huang et al., 2025; Majewska et al., 2025; Mu?oz-Coyotecatl et al., 2025）。
在天然小分子候选物中，颜料因其不仅具有作为着色剂的美学价值，还具有抗氧化、抗菌和细胞保护等生理功效而备受关注（Arslan et al., 2025; Dharmaraj et al., 2009; Sajjad et al., 2020）。这些特性与消费者对清洁标签和无添加剂产品日益增长的需求高度契合。尽管源自植物和微生物来源的红色、黄色和绿色颜料已取得商业成功，但稳定的天然蓝色颜料仍然极为稀缺（Santos & Bicas, 2021; Sen et al., 2019）。在目前可用的天然蓝色颜料中，藻蓝蛋白（源自蓝藻和微藻）和栀子蓝（源自Gardenia jasminoides果实）是最具商业价值的品种，已在多个司法管辖区获批用于食品。藻蓝蛋白表现出强抗氧化和抗炎生物活性（Mao et al., 2024），而栀子蓝具有良好的水溶性。然而，这两种颜料在某些加工条件下对热、光或极端pH敏感，限制了其应用范围（Jespersen et al., 2005）。近期的包埋和配方策略在一定程度上提高了其稳定性（Xue et al., 2024; Yuan et al., 2022），但对具有补充稳定性特征和额外功能特性的新型稳定天然蓝色着色剂的需求仍然强烈。因此，发现具有互补稳定性特征和额外功能性（特别是冷冻保护活性）的新型水溶性蓝色颜料具有重要的战略意义。
在本研究中，我们报道了一种从珠穆朗玛峰冰川土壤（28.02°N, 86.56°E；海拔6350 m）中分离获得的新型水溶性蓝色颜料的鉴定与结构表征。我们证明了其低温增强合成特性，利用重离子束诱变产生的缺色素和过表达突变体验证了其冷冻保护功能，并表明外源补充可恢复冻融抗性。印色原C表现出浓度依赖性的冰再结晶抑制活性，DSC分析揭示了其降低可冻结水分比例和降低冰点的能力。分子动力学模拟进一步表明印色原C通过持久氢键与冰-水界面相互作用。此外，印色原C表现出良好的pH和热稳定性，毒理学测试确认了其安全性。综合而言，这些发现表明印色原C是一种具有冷冻保护和低温生物技术潜在应用前景的双功能天然蓝色颜料。
各节摘要
菌株及不同初始温度对生长条件的影响
A. antioxidans QL17T分离自珠穆朗玛峰北坡（28.02°N, 86.56°E；海拔6350 m）采集的冰川土壤，分别保藏于日本微生物保藏中心（JCM）和中国微生物菌种保藏管理中心（CDMCC），保藏号分别为JCM 35246T和CDMCC 1.2948T（Yu et al., 2022）。
为评估温度依赖性的生长和色素合成，培养在R2A液体培养基中进行（15°C，48 h），在新鲜培养基中以1:100稀释后，分别于5°C、15°C和25°C下培养（160 rpm）。生物量（OD600）
印色原C的鉴定与结构解析
基于高分辨电喷雾电离质谱（HR-ESI-MS）、核磁共振（NMR）和红外（IR）光谱分析，该蓝色颜料被鉴定为一种新型化合物——印色原C。HPLC纯化后在tR = 4.33 min处获得单一且分离良好的峰（图1A）。HR-ESI-MS分析显示去质子化分子离子[M–H]?的m/z值为496.1214，精确对应于分子式C20H23N3O12，质量偏差为2 ppm（图1B）。NMR
结论
本研究报道了印色原C——一种来源于A. antioxidans QL17T的水溶性蓝色颜料，以无盐（无抗衡离子）形式分离，结构表征为一种带有C-连接吡喃糖型糖基的糖基化二氮缩酚，与先前报道的印色原颜料不同。本研究中未确定该糖基的特定身份和绝对构型，有待进一步确认。低温条件下色素产量增强，且
作者贡献声明（CRediT）
许学：写作 – 初稿撰写，数据整理。张伟：监督指导，调查分析，经费获取。蒋坎：方法学，形式化分析。张高森：监督指导。吴玉杰：可视化，验证。吴思宇：可视化，验证。牛晓敏：可视化，验证。杨立国：可视化，验证。董舒青：监督指导。冯齐：监督指导。陈拓：监督指导。刘广秀：监督指导，调查分析，经费获取。
资金支持
本工作得到国家自然科学基金（32501497）、甘肃省科学计划项目（25ZDWA005、24JRRA085）和中国载人航天工程空间应用系统（KJZ-YY-WSM05）的资助。
利益冲突声明
作者声明不存在可能影响本文所报告工作的已知竞争性经济利益或个人关系。
致谢
我们感谢HIRFL的同事们提供高质量的碳离子束辐照。特别感谢兰州大学吴全香教授在光谱分析化合物结构表征方面提供的专业指导。
Xue Yu|Wei Zhang|Kan Jiang|Gaosen Zhang|Yujie Wu|Shiyu Wu|Xiaomin Niu|Liguo Yang|Shuqing Dong|Qi Feng|Tuo Chen|Guangxiu Liu
