천연식용색소 Phycocyanin 이란?

스피루리나는 영양 및 생체 이용 가치가 높은 수생 식물로, 동물 사료 [1] 및 화장품 [2]에 일반적으로 사용되며, 양질의 단백질과 천연 색소는 식품 업계에서 많은 관심을 끌고 있다 [3-4].스피룰리나의 담즙단백질은 흡수 스펙트럼에 따라 주로 피코시아닌 (phycocyanin), 알부민 (albumin), 피코시아닌 (phycocyanin)으로 분류된다.그 중 피코시아닌 (phycocyanin, PC)은 수용성 식물 단백질 [5]로, [6] 공급원에 따라 C-phycocyanin (시아노박테리아에서 획득), R-phycocyanin (적조류에서 획득), R-phycocyaninII (공생균에서 획득)로 분류할 수 있다.

피코시아닌의 푸른색은 티오에테르 결합을 통해 단백질 부분에 붙은 테트라피롤 크로포어 (tetrapyrrole chromophore) 때문이다.현재, 그것은 phycocyanin에는 두이 포함 되어 있다고 믿었비교적 상동 펩타이드 사슬 α와 β, α에 위치 한 3 chromophores으로 연결 되어 있였던-subunit Cys84의, 그리고에 β-subunit의 Cys84, Cys155, 각각 α와 β아 단위 형성 되 는지를 단일 단위로 (α β) 간의 상호작용을 통해 분자이다.하위 단위의 집합체 형태는 환경에 영향을 받으며, 대부분은 모노머, 트리머, 헥사머이다 [7-8].

피코시아닌은 영양가가 높은 식물 추출물이다식품, 화장품 등에 천연 색소로 사용될 수 있는 단백질의 특성을 가지고 있습니다.한편, 형광성이 있기 때문에 형광시약, 프로브, 추적자 물질 등으로 만들 수 있으며 임상의학, 면역학, 생물학 분야에서 사용되고 있다.또한 최근 연구에 따르면 phycocyanin은 항산화, 항암, 박테리아 정균 및 기타 기능성 활성을 가지고 있으며, 건강 관리의 의약품 성분으로 사용될 수 있을 뿐만 아니라 독성 부작용이 없는 이상적인 광감작제로도 사용할 수 있다 [9-11].따라서, 녹청색 단백질은 천연 색소 또는 기능성 활성 성분으로서 매우 중요하다.본 논문에서는 이의 추출, 정제, 안정성 및 강화 방법, 생리활성 등을 종합적으로 검토하였다.

1 추출 Phycocyanin의

알락청색 단백질에는 표준화된 추출법이 없으며, 국내외에서 일반적으로 사용되는 방법으로는 동결해동법, 초음파파쇄법, 용해법, 화학시약법 등이 있다.HADIYANTO 등 13)은 추출율과 항산화 활성 (EC50)을 반응변수로 사용하였고, 초음파 주파수, 시간, 온도의 반응표면을 최적화하였다.그 결과 초음파는 미세조류 phycocyanin의 추출율을 유의적으로 증가시킬 수 있었으며, 최적조건은 추출온도 52.5 ℃, 42 kHz 초음파 주파수 42분간, 수율은 15.7%에 도달할 수 있었고, EC50은 85.78 mg/mL 이었다.

장정 등 14)은 호태후에서 채취한 cyanobacteria를 연구대상으로 하여 동결-해동법, 초음파법, 분해법, 아세톤법을 반복하여 녹조청색단백질의 특징적인 흡수피크와 농도를 지수로 하여 추출효과를 비교하였으며, 4가지 방법의 추출효과가 다양한 정도로 녹조청색단백질을 얻을 수 있음을 확인하였다,반복동결해동법으로 추출한 알갱이 단백질의 양이 가장 많고, 초음파법으로 추출한 알갱이 단백질의 양이 가장 낮고, 두 방법의 해당 값의 농도 변이의 계수가 <0.6으로 비교 결과 반복동결해동법이 최적의 방법임을 알 수 있었다.

두 방법의 변동계수는 <0.6 이었으며, 반복동결과 해동방법이 최적의 방법으로 나타났다.Pang 등 15)은 액화질소를 이용한 반복동결-해동방법에서의 buffer 종류를 더 비교하였고, cyanobacterial 단백질의 추출을 위하여 Asolctin-CHAPS buffer (AC), phosphate buffer, trimethylolpropane-hydrochloride buffer를 사용하였으며, AC와 phosphate buffer의 추출효율이 더 유의하였고, AC buffer 가 가장 높은 추출효율을 보였으나, 비용이 많이 들고, 준비과정이 복잡하였다.AC buffer 가 추출 효율이 가장 높지만, 비용이 많이 들고 준비하기가 복잡하므로 alginate 추출에는 phosphate buffer 가 더 적합하다.

또한, 두 가지 이상의 방법을 병용하는 연구도 있는데, Hou Zhaoqian 등 [16]은 동결융해 방법과 초음파 방법에 대해 별도의 최적화 시험을 수행하였고, 이를 바탕으로 동결융해 후 초음파를 이용하여 녹조 단백질 추출에 도움을 주었으며, 단독으로 사용한 두 방법보다 추출률이 상당히 높은 것으로 밝혀졌다.

유장풍 등 (17)은 Spirulina 세포를 파괴하기 위해 swelling-ultrafine shear 법, 초음파법, 반복동결-해동법 및 초음파전단법을 사용하였으며, 8.9%, 7.4%, 8.0%, 8.3%, 9.2%, 8.9%로 가장 높은 수율을 보였고, 운영조건과 결합하여 최종적으로 용해-초미립전단법을 선택하였고, 12시간 동안 swelling-ultrafine shear 시간 5분이 가장 좋은 파단효과를 얻을 수 있다.5분간 초미세 깎기를 통해 최고의 벽 파괴 효과를 얻었다.후슈앵페이 [18]는 스피루리나 담체 단백질을 추출하기 위해 동결해동 및 초음파 균질화, 초음파 결합 아임계 물 추출을 반복하고 온도, 초음파 동력, 시간의 반응표면을 최적화한 두 가지 방법을 사용하였으며, 첫 번째 방법의 단백질 추출률은 45.76%, 스피루리나 담체 단백질의 최적화된 초음파 결합 아임계 물 추출은 74.02%로 높았다.

2 정화 방법 Phycocyanin의

알긴산염은 순도에 따라 식품등급, 약품등급, 분석등급 등으로 분류할 수 있으며, 국내외에서 일반적으로 사용되는 정제방법에는 황산암모늄 강수, 등전점 강수, 구배 염화, 이온교환 컬럼 크로마토그래피, 하이드록시아파타이트 컬럼 크로마토그래피, 팽창층 흡착, 이중상 수용액 추출, 다양한 방법의 조합 등이 있다.

2.1단일 기술에 의한 Phycocyanin의 정화

Xu Run [19]은 황산암모늄등급 강수와 등전점 강수를 이용하여 녹조 단백질의 조추출물을 정제하고, 순도와 회수량을 비교하였다.phycocyanin의 순도와 회수는 ammonium sulfate 포화도와 양의 상관관계를 보였으며, 40%로 포화된 황산암모늄이 가장 효과적이어서 phycocyanin의 정제를 위한 최적의 황산암모늄 포화도는 30%~50% 범위;등전점 강수법의 시험에서는 pH3.5에서 가장 많은 강수량을 얻었으나 황산암모늄 강수법에 비하여 순도 및 회수가 극히 낮았으며 시험중 산도의 변화는 phycocyanin의 변성이 용이하였다.

그러나 황산암모늄 강수법에 비해 순도 및 회수가 매우 낮았고, 시험중 산도의 변화는 알긴산을 쉽게 변성시키므로이 방법은 권장하지 않았다.이빙등 (20)은 조류 청색 단백질의 추출 및 정제를 최적화하기 위하여 Spirulina obtusususus를 원료로 사용하였는데, 우선 50% 황산암모늄을 이용하여 조단백질 추출물을 침전시키고, 추출물의 순도는 hydroxyapatite (HA) 컬럼 크로마토그래피 후 2.56에 도달할 수 있었으며, 이후 얻어진 조류 청색 단백질 분획은 Sephacryl HR-200 컬럼 겔 크로마토그래피 후 다시 HA 컬럼 크로마토그래피로 정제할 수 있었다.phycocyanin의 단일 용출 피크를 얻었으며,이 때 순도는 4.71로 높았다.

유수근 등 (21)은 시약 등급 알긴산의 정화단계를 단순화하고자 첫째, 포화도가 30%, 50%인 2단계 황산암모늄 강수법을 강수에 사용한 후 0.01 mol/L 인산염 완충액으로 투석을하고, 둘째 단계에서 투석된 알긴산 청색용액을 HA 컬럼에 첨가하여 구배 용출을 수행한 후, 셋째 단계에서,알긴산 단백질 중 순도와 함량이 가장 높은 피크를 농축한 후 DEAE-Sephadex-A-25 크로마토그래피 컬럼에 두 번째로 정제하였다.세 번째 단계에서는 alginate의 순도와 함량이 가장 높은 정점을 DEAE-Sephadex-A-25 크로마토그래피 컬럼에 농축하여 정제하였다.

각 단계별 phycocyanin의 순도와 추출율은 각각 0.87과 23.6%, 2.1과 49.3%, 5.4와 63.1%로 나타나 상기 단계를 통해 reagent-grade phycocyanin을 얻을 수 있었으며, 산업생산에 적합한 정제공정에 대한 추후 연구를 위한 이론적 지침을 제시하였다.나시멘토 등 [22]은 폴리 (에틸렌 글리콜)에 인산칼륨, 황산암모늄, 구연산나트륨을 질량비가 다른 상태로 혼합한 후, 비스수화 과정을 거쳤다.

NASCIMENTO 등 [22]은 폴리탄올과 인산칼륨, 황산암모늄, 구연산나트륨을 다른 질량비로 혼합하여 녹조 담체 단백질의 쌍방향 추출을 수행하였다.13% polyethanol-14% potassium phosphate의 양액계를 이용하여 칸디다를 추출하고, 13% polyethanol-14% sodium citrate의 양액계를 이용하여 Cichlidium variegatum을 추출하여 가장 좋은 결과를 얻는 것을 확인하였다.Wang Y 등 [23]은 Sephadex G-200, DEAE-Sephadex A-25, HA, Sephadex G-200 공정을 이용하여 국내외에서 보고된 가장 높은 값인 순도 14의 알조시아노박테리아를 정제하였다.

복합기술을 통한 Phycocyanin의 정화 2.2

장파유 [24]는 차오후호로부터 시아노백 단백질의 원유 추출물을 정제하고 정제하기 위해 분절염출, 이중수상추출, 크로마토그래피 등 세 가지 방법을 선택하였다.각 염화 단계에서 사용된 (NH4)2SO4의 몰농도가 정제효과에 미치는 영향을 비교하고, UV-visible spectroscopy로 성분을 분석한 결과, 6단계 염화법의 홀수 염화법은 1.0 mol/L (NH4)2SO4를 사용하여 불순물을 제거하고, 짝수 염화법은 1.8 mol/L (NH4)2SO4를 사용하여 알갈색의 cyanobacterial 단백질을 침전시켜 염화를 수행한 것으로 확인되었다.6단계 염장처리방법에서 0.4 alginate의 순도는 2단계 염장처리 후 2.26으로 증가하였고, 4단계 염장처리 후 3.48로 높은 순도를 보였으나, 분절염장처리 6단계 후에는 3.71로 순도만 증가하였고, 회수량이 크게 감소하였다.이는 분절된 염장아웃 방법이 알긴산을 잘 정제할 수 있고, 2단계 염장아웃 방법이 일반적인 정제방법으로 사용될 수 있으며, 4단계 염장아웃 방법이 제약등급 알긴산을 얻을 수 있음을 보여준다.

또한, 2 상 수용액 추출과 병용한 2단계 염 크로마토그래피를 실험한 결과, 알긴산의 순도는 폴리에틸렌 글라이콜-암모늄 황산 2 상 수용액을 최적 시스템 하에서 사용함으로써 1.969에서 2.619로 증가했을 뿐이었고, 폴리에틸렌 글리콜은 제거하기가 쉽지 않았기 때문에이 방법은 절묘한 방법으로 알긴산의 정제에는 적합하지 않았다. 

컬럼 크로마토그래피의 종류 및 염기서열에 초점을 맞추어 컬럼 크로마토그래피와 병용한 2단계 염기 시험에서 최종적으로 셀룰fine A-500을 예비정제에 사용한 후 HA 컬럼 크로마토그래피를 2회 정제한 후 약제급 c-알부민과 c-알로코시아닌을 얻을 수 있음을 확인하였다.GUO 등 (25)은 알조시아노박테리아의 분리 및 정제를 위해 고정층 크로마토그래피와 병행한 확장 베드 (expanding-bed) 방법을 사용하였으며, 알조시아노박테리아의 원액 추출물을 Sereamline DEA 가 장착된 컬럼에 주입하였다.GUO 등 (25)은 alginate를 정제하기 위해 expanded bed coupled fixed bed chromatography 방법을 사용하였으며, alginate의 crude 추출물을 Sereamline DEAE 가 장착된 컬럼에 주입하여 순도를 8.8배까지 증가시킬 수 있었고, 그 후 expanded bed에 농축된 alginate 용액을 XAD7HP fixed bed를 이용하여 이질단백질을 제거하여 얻어진 alginate의 순도를 2.36배까지 증가시켰다,그리고 alginate의 총 회수는 34.96%까지 될 수 있습니다.

안정성 연구 3

3.1 안정성에 영향을 준다

정제된 녹청색소는 분해가 쉽고, 가공 및 저장 중 빛, 열, pH 값 등에 영향을 받고 변색되기 쉽다. spirulina의 중간 배양 생산에서 CHAIKLAHAN 등 [26]은 식품 등급의 녹조 청색 단백질 분말의 제품 추출, 여과 및 정제, 안정성에 미치는 온도의 영향을 탐색하고, 온도가 높을수록 녹조 청색 단백질 분해 속도가 급격히 증가하는 47 ℃에서 매우 안정적이라는 것을 발견했다.

청차오 등은 원료인 Spirulina divaricata의 녹조 담체 단백질의 색도 및 함량에 미치는 환경적 인자의 영향을 연구하여 녹조 담체 단백질의 분해 kinetics와 그 색도를 확립한 결과, 열분해 과정이 1차 kinetics에 준하였으며, 녹조 담체 단백질은 pH 3에서 가시광선 영역에서 특징적인 흡수 피크가 거의 없다는 것을 발견하였다,그리고 pH 4에서 색소용액의 Hunter-b 가 가장 작고 가장 푸른 색상이었다는 것이다.류유환 등 (28)은 Spirulina major의 cyanobterial 단백질의 안정성을 연구하여 pH5~7, 실내 가시광선이나 어두운 빛 조건에서 cyanobterial 단백질이 더 안정하였으며, 일반적으로 사용되는 식품첨가물은 cyanobterial 단백질에 큰 영향을 미치지 않았으며, Na+, K+ 및 Mg2+의 영향은 크지 않았다,그리고 cyanobacterial 단백질의 안정성은 낮은 농도의 Fe3+, Al3+, Zn2+에 의해 큰 영향을 받지 않았으나 cyanobacterial 단백질의 농도는 큰 영향을 받지 않았다.

낮은 농도의 Fe3+, Al3+ 및 Zn2+ 가 녹조 단백질의 안정성에 미치는 영향은 크지 않았으나 0.002 mol/L 이상의 농도는 녹조 단백질의 강수를 유발하여 녹조 단백질의 안정성에 심각한 손상을 주게 된다.Bi 등 [29]은 자외선 조사 후 Spirulina obtususus의 PC 함량과 순도가 감소하였으며, chromophore의 구조를 변화시켰다.또한 이들 연구에서 시아노박테리아의 최적 조건은 조금씩 달랐는데, 이는 추출원이 다른 것과 관련이 있을 것으로 보인다.

안정성 향상을 위한 방법 3.2

녹조 청색 단백질은 영양가가 높은 천연 색소로서 시장 전망이 넓지만 가공 및 저장 중 환경의 영향을 받고 변색되기 쉬우며 이러한 단점은 응용을 크게 제한한다.현재 알갈색단백질의 안정성을 향상시키기 위한 방안으로는 주로 안정제의 첨가 및 미세봉지 기술 등이 있다.

3.2.1 안정제 추가하기

양리홍 등 (30)은 Cichlidium spp. 로부터 순도 1.958의 알칼리 청색 단백질을 추출하여 식품첨가물이 저장안정성에 미치는 영향을 조사한 결과, 식품첨가물별로 저장안정성에 미치는 영향이 다르게 나타났으며, 설탕, 벤조산, 에리트리톨 등은 알칼리 청색 단백질에 대한 보호효과가, 에탄올, 구연산, 소르브산 칼륨 등은 알칼리 청색 단백질의 색과 광택에 파괴효과가 있는 것으로 나타났다.

Hadiyanto 등 31)은 40, 60, 80 ℃에서 Spirulina cyanobacteria의 색상에 대한 glucose, sucrose 및 fructose의 보호효과를 조사하고 열분해작용에 대한 kinetic analysis를 분석한 결과, glucose는 IC50 값을 낮추어 cyanobacteria의 중합 활성화 에너지를 4배 증가시키고 cyanobacteria의 항산화 활성을 18.47% 증가시킬 수 있었으며, fructose는 80 ℃에서 가장 큰 보호효과를 나타내었다.

FAIETA 등 (32)은 sucrose와 alginate의 농도 차이가 alginate의 열적 안정성에 미치는 영향을 연구하였고, 그 결과 sucrose 가 동일 농도에서 alginate보다 더 현저한 보호효과를 나타냈으며, alginate의 색의 소실 현상은 원형 디크로니즘을 통한 단백질의 구조적 불안정성과 밀접한 관련이 있음을 알 수 있었다.Martelli et al [33]은 더 나아가 꿀이나 높은 당 농도가 알긴산의 열적 안정성에 미치는 영향을 고온에서 알긴산에 꿀이나 높은 당 농도를 첨가하여 연구하였다.MARTELLI 등 [33]은 추가적으로 alginate 용액에 꿀을 첨가하거나 높은 당 농도를 고온에서 첨가할 경우 C-alginate의 청색 저하를 효과적으로 방지할 수 있음을 조사하였다.이 자료를 통해 C-phycocyanin의 청색에 대한 설탕의 안정화 효과는 설탕의 종류보다는 첨가된 설탕의 최종 농도와 관련이 있음을 알 수 있었다.

Lv Pingping 등 34)은 4가지 화장품 첨가제가 alginate 용액에 미치는 영향을 조사한 결과, 0.1 mg/mL의 alginate 용액에 glycerol 12%, butylene glycol 3%, sodium sodium chloride, 0.15% sodium benzoate를 첨가한 후, 25 ℃ 에서의 광회피, 25 ℃ 에서의 광노출, 40 ℃ 에서의 광회피 환경에서 각각 76.02%, 78.24%, 57.80%, 57.80%로 색소침전유지율이 증가되었다.또한, ZHANG 등 [35]은 alginate의 산 안정성을 향상시키기 위해 whey protein, egg white protein 및 완두콩 단백질을 첨가하여 산성 조건에서의 alginate의 응집 문제를 해결하였으며, whey protein 용액의 첨가가 pH3에서의 alginate의 강수 및 응집 방지에 가장 효과적임을 밝혀내었는데, 이는 whey protein과 alginate 간의 정전기 또는 소수성 상호작용이 환경으로부터 분리되었기 때문인 것으로 보인다.FALKEBORG 등 36)이 pH에 따른 phycocyanin의 색변화에 미치는 sodium dodecyl sulfate (SDS)의 영향을 조사한 결과 SDS 용액 중 0.7%의 임계 미셀 농도에서 phycocyanin의 딸기형태의 형성을 방지하여 phycocyanin의 청색형성이 안정됨을 보였다.작용 메커니즘은 분자가 미셀에 내장되어 소수성 상호작용에 의해 안정화되는 것일 수 있다.

마이크로 캡슐화 기술 3.2.2

YAN 등 (37)은 압출법으로 알긴산 나트륨과 키토산을 이용하여 캡슐화하였으며, 최적화된 공정은 1:1.5 알긴산 나트륨 (2.5%) 대 알긴산, 염화칼슘 2% 대 키토산, 키토산 2% 대 키토산/알긴산 나트륨/키토산 및 알긴산/나트륨 알긴산의 마이크로 캡슐을 각각 제조하였다.이상의 분석 결과, 두 가지 모두 alginate의 내산성을 향상시킬 수 있었으며, alginate/sodium alginate/chitosan의 구조는 alginate/sodium alginate 마이크로 캡슐보다 밀도가 높았으며, alginate의 열 손실을 크게 줄일 수 있었다.Lv 샤오링 등 [38]은 젤라틴과 말토덱스트린을 벽면 재료로 선택했고, 에어 서스펜션 코팅 방식을 채택해 알진산염 마이크로 캡슐을 준비했다.alginate의 마이크로캡슐은 온도 80 ℃, 분무압력 0.15 MPa, 중심부-벽면비 1:1.5 (벽면 재료에 젤atin이 20% 첨가된 경우)로 제조하였으며 안정성 시험을 수행한 결과 광, 열 및 저장 안정성이 상당히 향상되었음을 알 수 있었다.

생리활성 연구 4

phycocyanin은 천연색소로서의 이용 외에도 항산화, 항암, 항염증 및 면역조절 효과 등의 생리활성을 보유하고 있는 것으로 알려져 있다.

4.1 항산화 활성 연구

Liu Q 등 39)은 생쥐에서 x 선 복사에 의한 산화적 손상에 대한 phycocyanin의 보호효과를 조사한 결과, phycocyanin은 생쥐의 혈장과 간에서 항산화 효소, superoxide dismutase, glutathione peroxidase의 활성을 유의적으로 증가시키고, 간 조직 내 반응성 산소 함량을 낮추었으며,phycocyanin이 생체의 항산화 능력 강화를 통해 방사선 피폭에 의한 산화적 손상을 약화시킬 수 있음을 시사한다.유지아 등 (40)은 게시안 쌀로부터 추출한 녹조 담즙단백질 조추출물, 녹조 시아닌 및 녹조 헤모글로빈에 대한 in vitro 항산화 시험을 실시하고, hydroxyl 라디칼 (-OH), superoxide 음이온 라디칼 (O2-)의 소거능 및 지질과산화 억제능을 조사한 결과, 세 가지 단백질은 항산화 활성이 좋지만, 세 가지 단백질의 작용 방식이 서로 다른 것을 확인하였다.

왕 Xingping과 핑 [41]에 체외 항 산화 테스트를 non-liposomal 항 산화 테스트 및를 실시 Gossypium alginatum, 및 chemiluminescence 방법의 청소 능력을 확인하 하기 위해 사용 되었Gossypium alginatum O2-에,-roo 농도와 연관 되어 긍정적으로 H2O2는 특정 한 농도의 범위, 396의 IC50 값으로, 185과 139 μ g/mL,그리고 Gossypium alginatum은 간 미토콘드리아의 손상에 대한 보호효과를 가질 수 있었고 혈장 항반응성 산소화 능력에 크게 영향을 미칠 수 있었다.IC50 값은 396, 185, 그리고 139 μ g/mL, 각각, 그리고이 것은 보호 간에 영향을 미치이 미 토 콘 드리아 손상에 쥐, 그리고 그것은 플라 즈 마에 크게 영향을 미 칠 수 있는 산소 용량 anti-reactive 합니다.

Zhao Yanjing 등 42)은 Brassica napus 로부터 cyanobacterial 단백질에 대해서도 상기 free radical 소거능이 관찰되었으며, O2-에 대해서는 33.79%,-OH에 대해서는 92.71%의 소거율을 보였다.Chen 등 (43)은 항산화 메커니즘을 더욱 확인하기 위해 phycocyanin과 소 혈청 알부민 간의 결합 방식을 조사한 결과, 형광분광법과 분광광도법으로 phycocyanin의 농도가 소 혈청 알부민의 형광강도에 반비례한다는 것과, phycocyanin이 소 혈청 알부민과 결합하면서 발생하는 정적형광 폭발,결합상수 K = 1.22 × 106 L/mol 이고 결합부위 수 n = 1.14이다.

항종양 활성 연구 4.2

현재 많은 국내외 문헌을 통해 phycocyanin이 체내 및 체외에서 항암효과가 있음을 확인하였다.LI et al. (44)은 phycocyanin이 생체 내 A549세포의 성장을 억제하고 인간 배아 폐세포의 증식을 억제할 수 있으며, 재조합 인간 세포주기 단백질 의존성 kinase의 mRNA 수준을 감소시키고 cysteine protease-3의 발현을 upregulate 하여 all-trans-retinoic acid (ATRA)와 함께 사용할 때 세포 사멸을 유도할 수 있음을 증명하였다.all-trans-retinoic acid (ATRA)와 병용할 경우, ATRA는 재조합 인체 세포주기 단백질 의존성 키나제 (CDK) mRNA의 수준을 낮추고 시스테인 프로테아제3의 발현을 up-조절하여 세포사멸을 유도할 수 있으며,이 두 약물의 병용은 사람에서 ATRA의 독성 부작용을 효과적으로 감소시킬 수 있다.

Subhashini et al. [45] 다는 것을 발견 50 μ mol/L의 고순도 alginate 유의하게 인간의 성장과 확산 억제 만성 골수 성 백혈병 (만성 골수 성 백혈병) K562 세포와 세포 증식의 49% 한 감소 행동의 48 시간 후, 전자현미경과 형광 세포 증식 상당히 줄어들었다는 것을 보여주었습니다.형광 및 전자현미경을 통해 세포수축과 핵응집 등의 세포사멸적 특징을 보였으며, flow cytometry와 protein blotting에 의한 추가적인 연구를 통해 phycocyanin이 DNA 보수효소를 쪼개고 B-lymphoblastoma-2 유전자를 하향조절함으로써 K562세포에서 세포사멸을 유도함을 알 수 있었다.

왕수청 등 [46]은 녹조 청색 단백질의 항암 활성 기전을 조사하고 단백질 형성 변화와 항암 특성의 관계를 연구하였다.Tetrazolium salt colorimetric assay와 enzyme-linked immunosorbent assay 결과 phycocyanin과 그 소화제들은 cysteine protease-3의 활성을 증가시킬 수 있었으며 caspase-3의 활성은 100 mg/L PC를 사용하여 HeLa 세포를 12 h 처리하였을 때 급격히 증가하여 최고점에 도달하였다.

HeLa 세포에서 caspase-3의 저해율은 29.9%, 1-h 소화물의 생성물은 56.5% 였으나, 효소시간이 3 h~4 h로 연장되면 저해율이 감소하였으며, 1-h 소화물의 생성물 저해율은 감소하였다.그러나 소화시간이 3-4시간으로 연장되면 억제율이 감소하였는데, 이는 적절한 소화가 chromophore moiety를 노출시켜 항암 활성을 강화시키는 반면, 과도한 효소화는 펩타이드의 손실로 활성구조의 변화를 초래하고 종양억제능력의 상실로 인한 것으로 보인다.또한, phycocyanin이 간세포암종 세포인 SMMC-7721, 후두암종 세포인 HEp-2 [47], 흑색종 세포 [48], 폐암 세포 [49]의 성장과 증식을 억제할 수 있다는 것이 여러 실험을 통해 입증되었다.

항염증 및 면역 조절 연구 4.3

LEDON 등 (50)은 미세조류에서 추출한 phycocyanin의 항염증 효과를 생쥐에서 부종을 유도하고 phycocyanin 존재시 prostaglandin E2 (PGE 2) 농도와 phospholipase A2 (PLA 2) 활성의 변화를 조사하였다.phycocyanin의 항염증 효과가 부분적으로 PGE 2의 생성과 PLA 2 활성의 완만한 저해에 기인한다는 것이 처음으로 입증되었다.HAO 등 (51)은 SiLAD dynamic proteomic 기술을 이용하여 phycocyanin이 lipopolysaccharide-induced RAW264.7대식세포에 미치는 영향을 분석하여, phycocyanin이 세포사멸을 유도하는 PDCD5-NF-kB 신호를 down-조절함으로써 염증을 감소시킨다는 사실을 밝혔다.

당미 등 (52)은 셀레늄이 농축된 녹조 단백질을 배양하여 생리활성을 탐색하고, 체외 실험을 통해 림프구의 전환율을 높일 수 있으며, 생쥐 실험에서 진공화된 용혈세포의 용혈 능력을 높일 수 있다는 것을 발견했는데, 이는 셀레늄이 농축된 녹조 청색 단백질이 생체의 세포 면역과 체액 면역 기능을 높일 수 있음을 의미한다.ZHAO et al[53]은 d-갈락토스가 유발한 노망 생쥐 모델을 확립하고, 생쥐에 다양한 용량의 녹조 청색 단백질을 처리하여 대조군과 비교하였다.

ZHAO 등 (53)은 D-galactose-induced aging mouse model을 확립하고, alginate를 다른 용량으로 마우스에 처리하여 대조군과 비교하여 혈청 superoxide dismutase 활성, malondialdehyde 함량, thymus index 및 spleen index를 측정한 결과, Zostera marina 로부터 alginate 가 model mouse의 thymus index 및 spleen index를 유의적으로 증가시켜 mouse의 면역기능을 향상시킬 수 있었으며,그리고 혈청 superoxide dismutase의 활성을 증가시키고 혈청의 malondialdehyde 함량을 현저히 낮추고 활성산소를 제거함으로써 노화과정을 지연시킨다.초보적인 결론은 강력한 안티에이징 효과가 있다는 것이다.

학자들의 연구를 통해 알갱이 시아노박테리아 단백질의 의학적인 가치가 점점 더 높아지고 있으며, 알갱이 시아노박테리아 단백질로부터 기능성 펩타이드를 추출하는 것이 주요 연구 핫스폿, 스피루리나와 알갱이 시아노박테리아 단백질로부터 활성 펩타이드를 추출하고이 펩타이드의 아미노산 서열을 마스터하기 위한 많은 실험이 진행되고 있다.류리반 등 [54]은 펩신과 트립신을 이용하여 PC를 소화시켜 그 소화물이 안지오텐신 전환 효소를 억제하는지를 알아보았다.

그 결과 트립신이 42 ℃, 1:50 효소대 기질비, pH 8, 6% 기질질량분획에서 PC를 가수분해하여 안지오텐신 전환효소를 93.54% 억제하였다.Minic 등 (55)은 펩신이 소화된 phycobilirubin의 펩타이드를 분리, 확인하고 생리활성을 확인하였으며, 얻어진 5개의 펩타이드 분획물이 상당한 항산화 및 금속 킬레이트 활성을 보유하고 있음을 보였다.얻어진 5개의 펩타이드 분획물은 상당한 항산화 및 금속 킬레이트 활성을 보유하고 있었다.

장경희 [56]는 스피룰리나 단백질 유래 바이오 펩타이드를 제조하여 피부의 광노화 방지 기전을 조사하였다.항산화 및 광노화 방지 활성이 강한 성분으로부터 6개의 펩타이드가 확인되었으며, 그 중 펩타이드 1 (GMCCSR)이 인간 적혈구 보호에 가장 효과적이었으며, 노화된 피부층의 섬유모세포의 증식과 콜라겐의 생성을 현저히 촉진할 수 있었다.

왕수청 등 (57)은 옥수수의 직화 및 분화 전분의 노화에 미치는 녹조 청색단백질과 가수분해물의 기능적 활성에 대한 연구와 더불어 옥수수의 직화 및 분화 전분의 노화에 미치는 영향을 조사한 결과 10% PC의 첨가는 직화 및 분화 전분의 재성장율을 각각 60.4%와 69.6% 증가시켰다;가수분해 펩타이드는 동일용량 투여시 직쇄형 및 분쇄형 전분의 재성장율을 각각 184.7% 및 47.7% 증가시켰다.가수분해 펩타이드는 동일용량 투여시 각각 184.7%, 47.0% 증가하였다.본 연구는 기능성 단백질이 전분 재생에 개입할 수 있는 새로운 분야를 열었으며, 이는 다기능성 건강식품을 개발하고 녹조 청색 단백질과 옥수수 전분의 응용 분야를 넓힐 수 있는 새로운 방법이다.

5 결론

피코시아닌은 진귀한 천연청색색소로서 식품, 의약, 화장품 등 분야에서 중요한 응용가치가 있다.진귀한 천연 청색색소로서 식품, 의약, 화장품 등 분야에서 중요한 응용가치가 있다.독특한 색상, 풍부한 영양, 항산화, 항종양, 항염증 및 기타 생리 기능을 갖춘 알갈 시아닌 단백질은 개발 및 응용에 대한 광범위한 전망을 가지고 있습니다.그러나 현재 발전의 관점에서 볼 때, 녹조 청색 단백질의 정화 기술은 여전히 개선되어야 하며, 안정성 문제가 잘 해결되지 않아이 색소의 광범위한 응용을 심각하게 제한하므로, 녹조 청색 단백질의 준비 및 안정화 기술은 깊이 연구 및 탐구되어야 한다.

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