Как да извлечете фикоцианин от спирулина?

Синя спирулина фикоцианин на прахis a blue-green pigment-protein complex that functions as an accessory pigment in photosynthesis. It belongs to the phycobiliprotein family and is primarily found in cyanobacteria and red algae. As an auxiliary pigment, it efficiently captures light energy and transfers it to chlorophyll. Spirulina, a type of cyanobacterial microalgae, is particularly rich in phycocyanin. Due to its high protein content and purity, Spirulina serves as an ideal raw material for extracting phycocyanin. Guanjie Biotech is a phycocyanin supplier. So, how is phycocyanin extracted from Spirulina?

Структура и свойства на фикоцианин

Синята спирулина фикоцианиновият прах е съставен от и субединици, които нековалентно се свързват, за да образуват хетеродимери . Тези димери допълнително се събират в хексамери . Компонентът на активния пигмент е хромофор, наречен Phycocyanobilin при 615–620 nm и пик на емисиите при 640–650 nm .

В допълнение към своята фотосинтетична функция, фикоцианинът има антиоксидантни, противовъзпалителни и имуномодулиращи свойства, което го прави ценна за употреба в храната, медицината, козметиката и други индустрии .

Подготовка на суровини

1. Събиране и предварителна обработка на спирулина

• Реколта:

Промишленото производство обикновено използва методи като филтрация, утаяване или центрофугиране, за да събира спирулина .

• Измиване:

Спирулина се изплаква с пречистена вода за отстраняване на примеси и утайка, които биха могли да повлияят на чистотата на крайния екстракт .

• Сушене:

Методи като сушене на спрей, сушене на замразяване или изсушаване на въздуха могат да се използват . нискотемпературно сушене се предпочита, за да се предотврати денатурацията, предизвикана от топлината на синя спирулина фикоцианинов прах [1] .

• смачкване:

След като се изсъхне, спирулата се смила в равномерен прах, за да подпомогне разтварянето и извличането на синя спирулина фикоцианинов прах .

Принцип на извличане

Blue spirulina phycocyanin powder is located in the cytoplasm of Spirulina cells. The main challenge in extraction is to break the cell wall effectively without using high temperatures or excessive mechanical force, which could denature or deactivate the protein.

Научна основа за прекъсване и извличане на клетките

Въпреки че Спирулина има сравнително тънка клетъчна стена, тя съдържа полизахариди и други компоненти, които трябва да бъдат нарушени, за да освободят фикоцианин [3] .

Синият спирулина фикоцианинов прах е водоразтворим в неутрални до леко алкални буфери, като фосфатни буферни разтвори с диапазон на рН 6.5-7.5.

Той е чувствителен към киселинни или силно алкални условия и високи температури, така че трябва да се извърши извличане при контролирани, нискотемпературни условия, за да се запази неговата структура и биоактивност .

Ключови технически стъпки и поток на процеса

1. прекъсване на клетъчната стена

Прекъсването на клетъчната стена е критична стъпка в процеса на извличане на синия спирулинен фикоцианин на прах, като пряко влияе както на добива, така и на чистотата на крайния синьо спирулина фикоцианин на прах .

Общи методи за прекъсване на клетъчната стена:

• Цикли за замразяване-размразяване

Този метод разчита на разширяването на водата по време на замръзване, за да се разграждат клетъчните стени ., той е лесен за изпълнение, но отнема време, което го прави по-подходящ за дребномащабна лабораторна употреба .

• Ултразвуково прекъсване

Високочестотните звукови вълни създават кавитационни мехурчета, които разрушават клетъчните стени . Този метод обикновено отнема 30–60 минути и осигурява умерена енергия, което спомага за подобряване на ефективността на извличане, като същевременно запазва активността на протеина .

• Хомогенизация на високо налягане

Клетките са принудени чрез тесен канал под високо налягане, което ги кара да се разкъсат . Тази техника е идеална за мащабно индустриално производство .

• Ензимна хидролиза

Клетъчните стени се разграждат с помощта на ензими като лизозим или целулаза . Този нежен, неразрушителен метод дава висококачествени екстракти, въпреки че е сравнително скъп .

• Смилане на мъниста

Високоскоростното разбъркване в комбинация с шлифовъчни мъниста генерира механична сила за разбиване на клетъчните стени . Този метод за производство на синя спирулина фикоцианинов прах е подходящ както за мокри, така и за сухи материали .

2. Избор на екстракционен разтворител

• Буферно решение:

Обикновено се използва фосфатен буфер (обикновено 0 . 05 m), като pH се поддържа между 6,5 и 7,5, за да се гарантира, че синият спирулинен фикоцианинов прах остава стабилен и разтворим.

• Температура:

Температурата на екстракция трябва да се поддържа между 4 градуса и 25 градуса . по -високите температури могат да доведат до денатуриране на фикоцианина .

• Коефициент на течност към твърд:

Типичното съотношение е 1:10 до 1:30, което означава, че 1 грам сух спирулинен прах се смесва с 10–30 ml буфер, за да се осигури адекватно разтваряне .

3. Процес на извличане

• Добавете разрушения спирулина на прах към подготвения буфер . Разбъркайте сместа равномерно с помощта на магнитна бъркалка или нанесете ултразвукова обработка, за да подобрите екстракцията .

• Времето за извличане обикновено варира от 1 до 4 часа, в зависимост от специфичните експериментални условия .

• Поддържайте ниска температура по време на процеса на синя спирулина фикоцианинов прах, за да сведете до минимум разграждането на протеина .

4. Разделяне на твърдо течност

След екстракция сместа се центрофугира при 3000–10000 об / мин за 15-30 минути или се филтрира, за да се отстранят клетъчните отломки и неразтворимите примеси . Тази стъпка дава изяснен суров екстракт от фикоцианин .

Технология за пречистване

Суровият екстракт от фикоцианин съдържа различни примеси, включително протеини, полизахариди и хлорофил . Процесът на пречистване на синята спирулина фикоцианиновият прах засилва както чистотата, така и цвета, за да отговори на изискванията на различни приложения .

• Амониев сулфатен фракционен утаяване
Амониев сулфат се добавя стъпка по стъпка към екстракта при увеличаване на нивата на насищане (обикновено 20%, 40%, 60%и 80%), за да се утаи последователно протеините на примесите и фикоцианина .
Фикоцианинът обикновено се утаява при 40% -60% насищане . Събраната утайка се центрофугира, разтваря се в буфер и многократно се диализира за отстраняване на остатъчния амониев сулфат .

• Валежи за регулиране на рН
PH на екстракта се регулира на 4 . 0–4 . 5, за да се утаи повечето примеси, докато фикоцианинът остава в супернатантата. След това супернатантата се връща обратно към неутрално рН за по -нататъшно пречистване.

• Технология за ултрафилтрация/микрофилтрационна мембрана
Мембранната филтрация разделя примесите въз основа на молекулното тегло . Този метод спестява време и подобрява чистотата . ултрафилтрационни мембрани с молекулно тегло отрязване на приблизително 10 kDa обикновено се използват .

Хроматографско пречистване

• Хроматография на йонен обмен:

Използва повърхностния заряд на синия спирулина фикоцианинов прах за разделяне, често използвайки катионни обменни колони като DEAE-целулоза .

• Гел филтрационна хроматография:

Разделя молекулите въз основа на размера, като ефективно премахва малки примеси .
Тези методи са подходящи за производство на фикоцианин с висока чист за научна или фармацевтична употреба .

• Двуфазна екстракция
Двуфазна система, съставена от полиетилен гликол (PEG) и сол, концентрира фикоцианин в една фаза [2] .
Този метод е рентабилен и екологичен .

Сушене и съхранение

Пречистеният синя спирулина фикоцианинов разтвор на прах трябва да бъде изсушен за замръзване или изсушаване на спрей при ниска температура, за да се направи прах за лесно съхранение и транспортиране .

Изсушаването на замразяване може по-добре да поддържа протеиновата активност, а процесът на сушене на спрей е по-подходящ за мащабно производство, но може леко да загуби активност .

Температурата на съхранение се препоръчва да бъде под 4 градуса, далеч от светлината и влагата, за да се удължи срокът на годност .

Производствени процеси:

Guanjie Biotech, като синя доставчик на прах от Spirulina Phycocyanin Powd

Фактори, влияещи Ефективност и чистота

• Качество на суровините

Разнообразието, условията на растеж и времето на прибиране на реколтата от спирулина значително влияят на синята спирулина фикоцианин прах съдържание . свежа спируна обикновено съдържа по -високи нива на фикоцианин .

• Ефективност на прекъсване на клетъчната стена

Недостатъчното прекъсване на клетъчната стена води до нисък добив на екстракция, докато прекомерното разрушаване или високите температури могат да причинят разграждане на протеин .

• Условия за извличане

PH, температура и време на екстракция на буфер са ключови фактори за поддържане на стабилността на фикоцианина по време на процеса .

• Процес на пречистване

Неправилните стъпки за пречистване могат да повлияят негативно както на крайната чистота, така и скоростта на възстановяване на фикоцианина .

• Условия за съхранение

Синята спирулина фикоцианиновият прах е силно чувствителен и изисква съхранение на студ, защита от светлина и суха среда за поддържане на стабилност .

Параметри и предпазни мерки на процеса

Стандарт за оценка на чистотата

Чистотата обикновено се оценява чрез съотношението на UV абсорбция A₆₂₀/A₂₈₀:

• Ниска чистота (0,7–1,0):

Използва се основно като хранителна добавка .

• Оценка на храна (1,5–2,0):

Характеризира се с ярък цвят, подходящ за здравни добавки .

•Analytical/Pharmaceutical Grade (>3.0):

Синята спирулина фикоцианинов прах с висока чистота се използва в биологични изследвания и фармацевтични приложения .

Extracting blue spirulina phycocyanin powder from spirulina is a complex process that combines biotechnology and engineering. Selecting the appropriate cell wall-breaking technology and extraction conditions, combined with scientific purification methods, can efficiently obtain high-purity and high-activity phycocyanin products. Guanjie Biotech is a blue spirulina phycocyanin прах . Ние произвеждаме различни спецификации на синия спирулина фикоцианин ., ако имате нуждаinfo@gybiotech.com.

Референции:

[1] Morán, A ., et al . (2007) . Екстракция на фикоцианин от Spirulina platensis с помощта на ултразвука и замразяване - thaw цикли . journal: bioresource технология, 98 (8), 1484 г.

[2]Silveira, S. T., et al. (2007). Title: Isolation and purification of C-phycocyanin from Spirulina platensis in aqueous two-phase systems. Journal: Journal of Chromatography A, 1149(2), 197 - 203.

[3]Patel, A., Mishra, S., & Ghosh, P. K. (2005). Title: Purification and characterization of C-phycocyanin from cyanobacterial species of marine and freshwater habitat. Journal: Protein Expression and Пречистване, 40 (2), 248 - 255.