Phycocyanin 분말의 용도는?

Phycocyanin은 독특한 구조와 놀라운 생물학적 활성을 가진 천연 색소 단백질입니다.스피루리나 (spirulina), 아나바에나 (anabaena) [1]와 같은 해조류에서 널리 발견되며, 매력적인 푸른색을 가지고 있을 뿐만 아니라 풍부한 영양과 약효를 함유하고 있다.식품 산업에서 phycocyan에서분말은 음식에 매력적인 색을 더하기 위해 천연 청색 착색 첨가제로 사용될 수 있습니다.제약 산업에서는 phycocyanin의 항산화 및 항종양 생물학적 활성으로 잠재적인 치료약 성분 [2]이 된다.그러나 추출과 정화 기술은 피코시아닌의 효율적인 사용에 중요하다.따라서 phycobiliproteins의 추출 및 정제기술에 대한 심층적인 연구와 최적화, 그리고 새롭고 효율적이며 경제적이며 친환경적인 정제공정의 개발은 phycobiliproteins의 다양한 분야에서의 응용을 촉진하는데 매우 중요하다.phycobiliproteins의 추출 및 정제과정에 대한 기존의 고찰들은 대부분 단일벽깨기나 추출기법을 도입하여 전반적인 공정흐름에 대한 분석 및 논의가 부족한 실정이다 [3].

이 문서에서는 다양한 프로세스의 작동 원리, 장점 및 단점에 대한 자세한 설명을 제공합니다.또한 대규모 산업 생산의 요구 사항을 충족시킬 것으로 예상되는 동결 해동 방법과 복합 공정에 대해서도 설명합니다.phycobiliproteins의 추출 및 정제기술에 대한 종합적인 검토와 다양한 방법의 장단점을 분석하고 향후 개발동향을 탐색한다.phycobiliproteins의 활용현황을 요약하여 현재 미흡한 부분을 지적하고 향후 개선해야 할 방법을 제시함으로써 관련 연구 및 산업적 활용의 참고자료를 제공하는 것을 목적으로 한다.

의 1 속성Phycocyanin

Phycocyanins천연, 고형광 단백질일까요그것은 해조류에 있는 주요한 광채집 색단백질이다.이들은 그 조성 및 구조에 따라 phycocyanin(PC), phy코어리스린 (PE) 및 allophycocyanin(APC)로 구분할 수 있다.그림 1에서 보는 바와 같이이 단백질들은 틸라코이드 막에 위치하여 틸라코이드 막의 표면에 조합된다.

피코빌리프로틴 파우더는 물에 쉽게 녹지만 알코올과 기름에는 녹지 않는 수용성 단백질이다.phycobil에서chromophore를 함유하고 있으며 고체 형태의 밝은 파란색 분말로 나타난다.피코시아닌 수용액은 280, 348, 620 nm에서 3개의 자외선 흡수 피크를 갖는다.620 nm에서 가장 강한 흡수 피크는 phycocyanin의 특성이며, 280과 348 nm에서 가장 약한 피크는 각각 phycocyanin의 방향족 아미노산 분자와 염색체에 기인한다.피코시아닌의 순도는 620/280 nm (A620/A280) 에서의 흡광도의 비율을 기준으로 결정되며, 식품 등급 (A620/A280 ≤ 0.7), 시약 등급 (0.7 ≤ A620/A280 ≤ 3.9) 및 분석 등급 (A620/A280 ≥ 4.0) [4]으로 나눌 수 있다.

phycocyanin(그림 2)의 분자는 탈양성자화된 단백질과 황화결합을 통해 공유적으로 연결된 tetrapyrrole 구조를 가진 chromophore로 구성되어 있다.Phycocyanin에는 두 개의 다른리 펩타이드아 단위,에 상대적인 작은 분자량 α subunit (12-19 kDa)과에 상대적인 큰 분자량 β subunit (21 kD한내주)이다.이 러한 두아 단위들은 α 형성 할 수 있는 β 단 량 체 형성 하기 위해 더 분자 간 힘과 골재을 통해 고분자 (α β) n.Phycobiliproteins는 주로 trimeric에서 발견 된 (α β) 3과 (α β) 6 형태와 다른 polymeric 형태 [5].

의 추출 및 정화 2Phycocyanin

phycobiliproteins을 효율적이고 정확하게 추출하는 방법이 그 가치를 위한 전제조건이다.phycobiliproteins의 추출 과정은 복잡하고 조류의 선택과 세포 분열 수단 [6]과 같은 많은 요인에 의해 영향을 받습니다.phycobili단백질추출의 효율은 조류세포의 파괴 정도에 크게 좌우된다.조류세포 분열 방법은 크게 phycobiliprotein 추출의 효율과 순도에 영향을 줄 수 있다.적합한 조류의 세포벽과 세포막을 물리적, 화학적 또는 효소적으로 부수어 세포로부터 피코빌리단백질 (phycobiliprotein)을 방출하는 과정을 crude phycobiliprotein 추출이라고 한다.

2. 1조잡한 phycobiliprotein 추출입니다

현재 복잡한 조류세포로부터 phycobiliproteins을 분리할 수 있는 방법은 많이 있다.이러한 원유 추출 공정은 phycobiliproteins의 분리 및 정제를 위한 전처리로 많이 이용되고 있으며, 분쇄법, 고압균질화법, 동결해동법 등의 전통적인 방법과 새롭게 등장하고 있는 초음파 방법이 있다.프로세스마다 작동 원리, 장단점이 다르며, 따라서 적합한 응용 시나리오도 다르다 (표 1).보다 비용 효율적인 추출 프로세스를 얻기 위해 다양한 방법의 원리, 장단점을 심도 있게 살펴본다.

천유 [11]는 단일인자 실험을 통해 결과를 비교하였고 최종적으로 동결융해법과 고압 균질화를 병용할 경우 고압 균질화만을 사용함으로써 야기되는 phycobiliprotein 변성 문제를 효과적으로 피할 수 있을 것으로 판단하였다.고압 추출 기술은 많은 양의 물질을 한 번에 효율적으로 처리할 수 있기 때문에 공장에서 스피룰리나의 대규모 분쇄를 위해 다른 온도 제어 공정과 결합되는 경우가 많습니다.허우자오캉 등 12명은 사이클 수가 스피룰리나에서 추출한 피코빌리 단백질의 수율과 순도에 미치는 영향에 대해 심층적인 연구를 진행한 결과 가장 좋은 조건은 4번의 동결융해 사이클인 것으로 나타났다.

SARAN등 13)은 스 피 루 리나platensis 모델을 이용하여 용매로서 citrate (pH=5.0), acetate buffer (pH=6.0) 및 sodium phosphate buffer (pH=7.0) 가 phycobiliproteins의 추출율에 미치는 영향을 탐색하였다.연구결과 인산나트륨 완충구가 추출효과가 가장 우수하였으며, 추출율은 146.0 mg/g의 phycobiliprotein으로 나타났다.유샤오레이 (Yu Xiaolei) [14]는 초음파 기술의 도움으로 phycobiliprotein을 추출해 작업 시간을 효과적으로 줄였다.초음파 기술은 재현성이 우수하고, 용매소모가 적으며, 저온작동이 가능한 특성을 가지고 있으며, phycobiliprotein의 활성을 최대한 유지할 수 있음을 알 수 있었다.

2.2 phycobiliprotein의 정화

상기 일련의 작용으로 얻어진 조추출물에는 불순물 단백질이 다량 포함되어 있다.그러나 일부 특정 산업의 경우 사용되는 phycobiliproteins의 원료가 시약 등급 이상이어야 합니다.따라서 해조류를 전처리한 후,보다 높은 순도의 phycobiliproteins을 얻기 위해서는 조추출물을 추가로 분리 및 정제할 필요가 있다.현재 피코빌리단백질을 정제하는 방법으로는 크로마토그래피, 2 상 추출, 3 상 추출, 활성탄 흡착 등이 일반적으로 사용되고 있다.

2.2.1 크로마토그래피

단백질을 정제하는데 가장 보편적으로 사용되는 방법으로서 크로마토그래피는 현재 정제된 원유 스피루리나 추출물의 공업생산에 필요한 조건을 기본적으로 충족시켰다.아마란테 등은 pH 구배 용출과 이온 크로마토그래피를 결합해 스피룰리나에서 피코시아닌을 추출하는 1단계 정제 공정을 개발했다.이 과정을 통해 순도가 4.2, 3.5인 phycocyanin을 얻었으며, 회수율은 각각 32.6%, 49.5%로 나타났다.겔 여과 크로마토그래피는 상대 분자 질량에 따라 물질을 분리할 수 있다.포장재의 대부분은 다공성 네트워크 구조를 가진 불활성 재료입니다.하이드 록시 아파타이트 (HAP)는 칼슘과 인으로 구성된 천연 인산 칼슘 결정입니다.표면에 칼슘이온과 인산이온을 가지고 있으며 칼슘이온은 피코빌리단백질과 이온교환을하고 인산이온은 피코빌리단백질과 흡착할 수 있다 [21].HAP는 또한 높은 알칼리 저항성과 독특한 분리 메커니즘을 가지고 있으며, 단백질 및 핵산 정제에 직접 사용할 수있는 유일한 무기 크로마토그래피 충전제입니다.또한 HAP는 phycobiliproteins과 다른 phycobiliproteins을 동시에 분리 및 정제할 수 있습니다.따라서 HAP은 두 단백질의 동시 분리 및 정제를 위한 affinity chromatography의 filler로 사용되는 경우가 많다 [22].

2.2.2 2 상 용매 추출

단일 수용액을 이용하여 피코빌리단백질을 추출하는 방법 외에 2 상 용매 추출법이라는 특수한 수용액 추출법도 있다.일반적으로 수용추출은 하나의 수용액을 용매로 직접 사용하여 목표 물질을 녹여 추출하는 것을 말한다.2 상 용매 추출법도 수용액 환경에서 이루어지지만, 불용성 수용상을 형성하는 두 가지 성분을 가진 특별한 시스템을 사용한다.일반적인 2 상 시스템은 표 4 [23]에 나와 있다.2 상계의 결정은 보통 단백질의 분할계수 (Kp)에 의존한다.2 상 용매 추출법은 다른 분리기술에 비해 생체적합성이 높고, 온화한 운전조건, 빠른 추출속도 및 스케일업에 적합하다는 장점이 있다

처리하며, phycobiliproteins의 추출에 널리 사용됩니다.CHETHAN한등 [24]은 2 상 용매 추출기술을 이용하여 phycobiliproteins을 추출하고 정제하는 과정에 대한 심층적인 연구를 수행하였으며, 표준화된 조건에서 순도 4.32, 회수율 79%의 phycobiliproteins을 얻었다.

3 상 추출법 2.2.3

20세기 말 파나다레 등 [25]은 간단하고 빠르게 단백질을 추출하고 정제하는 데 사용할 수 있는 TPP (3 상 추출법)를 제안했다.전통적인 방법에 비해 TPP는 새로운 비크로마토그래피 생물학적 분리 기술로서 이와 관련된 많은 한계를 극복할 수 있다.

phycobiliprotein의 조추출물을 적절한 양의 완충용액과 유기시약과 고르게 혼합하면 혼합물은 3 상을 형성할 수 있다.상기 유기상에는 색소 및 지질을 수집할 수 있고, 중간상에는 단백질과 같은 침전물을 포함하고, 하부의 수용상에는 당과 같은 극성 성분을 포함한다.tert-부탄올은 다른 유기시약과 비교할 때 끓는점이 높고 가연성이 적으며 단백질의 변성을 막는 특수한 분지사슬 구조를 가지고 있다.따라서, tert-부탄올은 phycobiliproteins의 추출 및 정제를 위한 TPP 기술에서 유기 시약으로 자주 사용된다 [26].TPP는 간단하고 효과적이며 비교적 저렴하고 유망한 추출기술로서 업스트림 및 다운스트림 생체분자 정화공정에 사용되고 있다.동시에,이 기술은 더 환경 친화적이며 대규모 준비에 사용될 수 있습니다.이는 발전 잠재력이 큰 새로운 정화 기술이다.

2.2.4 Ultrafiltration

초미세여과의 원리는 특정 세공 크기를 가진 초미세여과막을 이용해 분자 크기와 모양의 차이에 따라 물질을 분리, 정제하는 것이다.phycobiliprotein을 정제할 때는 초미세여과 효과를 최적화하기 위해 불순물을 제거하고, 용액의 pH와 이온강도 등을 조정하는 등의 phycobiliprotein 함유 용액을 먼저 전처리할 필요가 있다.phycobiliproteins의 분자크기보다 작은 pore 크기를 갖는 초미세여과막을 선택하여 phycobiliproteins이 막의 한쪽에 유지되도록 하는 한편,보다 작은 불순분자와 용매가 막을 통과할 수 있도록 한다.

초미세여과 중에는 일정 압력을 가하거나 원심분리를 통해 용액을 강제로 초미세여과 막을 통과시킨다.

Phycobiliproteins은 농축된 면에 유지되는 반면 불순물과 작은 분자들은 막을 통과하여 투과된 면으로 들어오므로 예비 분리 및 정제가 이루어집니다.초미세여과는 조작이 간단하고, 대규모로 적용할 수 있으며, 단백질 활성을 비교적 잘 유지할 수 있는 장점이 있다.하지만 막오염으로 인한 분리효율의 감소와 상대분자량이 비슷한 불순물에 만족스럽지 못한 분리효과가 발생할 수 있는 등의 한계점도 있다 [27].요컨대, 초미세여과는 phycobiliproteins의 정제에 효과적인 방법이지만, 실제 응용에서는 다양한 요소들을 종합적으로 고려해야 하며, 고품질의 정제된 제품을 얻기 위해서는 다른 공정과 결합해야 하는 경우가 많다.

활성탄 흡착 2.2.5

활성탄은 인위적인 가공을 통해 얻은 강한 흡착력을 가진 흡착제이다.그 모양에 따라 0.18 mm 이하의 직경을 갖는 분말활성탄과 >0.18 mm의 직경을 갖는 미세활성탄으로 나눌 수 있다.활성탄은 발달된 세공 구조를 가지고 있다.구경이 50 mm 이상인 모공을 대모공, 2 mm 이하인 모공을 소모공, 둘 사이의 모공을 메소포공이라고 한다.그 중 마이크로 모공은 흡착 모공이라고도 불리는데, 마이크로 모공은 활성탄의 주된 흡착 모공이며 [28] 활성탄의 흡착 성능에 결정적인 역할을 한다.활성탄은 하수처리 및 포름알데히드 제거와 같은 환경적인 측면에서 좋은 응용가치를 보였다.최근 활성탄이 phycobiliproteins[29]의 분리 및 정제에 잠재적인 응용 가치가 있다는 것이 밝혀졌다.

자유유동 전기영동 2.2.6

자유흐름 전기영동은 온화한 조건에서 단백질과 같은 거대 분자를 연속적으로 분리, 정제하는 중요한 전기영동 기술로, 표적 구조의 무결성과 생물학적 활성을 잘 유지할 수 있다.이 기술의 작동 원리는 그림 3에 나와 있습니다.분리실은 매우 가까이 붙어 있는 두 개의 평행한 판으로 이루어져 있으며, 이는 매우 얇은 분리실을 형성한다.완충기가 압력펌프를 통해 분리실에 들어가면 안정적인 층류가 형성된다.전기장이 없을 때, 목적 단백질을 함유한 원유 추출물은 분리실로 들어와 완충제와 함께 출구 끝으로 흐른다.완충흐름의 방향에 수직으로 전기장을 가하면 원액 추출물의 하전입자들이 전기영동으로 인해 다른 속도로 이동하게 되고, 그 결과 성분들이 분리실 내에서 다른 거리를 이동하며 배출구 끝의 다른 위치에 수집된다.이를 통해 목표 단백질의 분리 및 정제를 달성합니다.

기존의 자유류 전기영동 장치는 구조가 복잡하고, 완충용 유입구가 거의 없으며, 안정적인 층류가 형성되기 전에 입구부터 분리실까지의 거리가 멀어 분리 및 정제가 잘 이루어지지 않았다.최근에는 자유류 장치에 많은 개량이 이루어져 분리실 내에 층류를 형성하기 위해 기체-액체 완충장치와 중력에 의한 평형 집진기가 개발되어 층류가 형성되기 전에 완충액이 분리실 내로 먼 거리를 이동해야 하는 문제를 해결하였다.이 장치는 현재 천연 생물 시료에서 유기물, 세포, 단백질을 분리하고 정화하는 데 사용되고 있다.

양 등 30명은 자유흐름 전기영동 장치의 성능을 더욱 향상시키기 위해 주입 방법을 개선하여 자유흐름 전기영동 장치 구조를 새롭게 탄생시켰다.sheath flow injecti에기술의 도입은 작동 과정을 간소화하고 단백질의 분리 효율을 효과적으로 향상시키며 전통적인 장치에서 시료가 야기하는 기-액체 완충제의 오염을 방지합니다.연구팀은 개선된 sheath flow injecti에방법을 이용해 crude spirulin한추출물에서 phycobiliproteins을 분리 및 정제하였다.얻어진 phycobiliprotein의 순도는 4.60에 달하였고, 회수율은 79% [31]였다.이 기술의 성공적인 응용은 분석급 phycobiliproteins의 대규모 생산에 새로운 수단을 제공한다.

추출과 정제 과정을 결합한 3

실제 응용에서는 phycobiliproteins의 추출과 정제로는 단일 공정으로는 고순도의 phycobiliproteins을 얻을 수 없다.따라서 생산량이 높은 고순도 phycobiliproteins을 얻기 위해서는 두 개 이상의 공정구조를 결합해야 하는 경우가 많다.동결해동 방법은 조작이 간단하고 비용이 저렴하며 대규모로 적용할 수 있기 때문에 현재 phycobiliprotein의 추출 및 정제 공정에서 phycobiliprotein을 전처리하고 조제한 phycobiliprotein 추출물을 얻는 데 많이 사용되고 있다.동결융해법으로 얻어진 조제한 phycobiliprotein 추출물은 순도가 낮으므로 phycobiliprotein의 순도를 더욱 향상시키기 위해서는 후속 정제가 필요하다.

염습과 다른 방법의 조합 3.1

동결융해법으로 얻어진 crude phycocyanin용액은 순도가 낮으므로 phycocyanin의 순도를 더욱 향상시키기 위해서는 후속 처리가 필요하다.염분은 전통적인 단백질 정제 방법입니다.지금의 공정은 비교적 성숙되고 재료원천이 비교적 넓으며 조업이 간단하고 공업생산을 달성하기가 쉽다.따라서 동결융해법으로 얻어진 조제된 phycocyanin용액을 처리할 때 공정에 있어서 염분을 다른 방법과 병행하면 phycocyanin의 순도와 회수율을 크게 향상시킬 수 있다.

3. 1. 크로마토그래피와 병용한 염출법에 의한 원액의 정제1

본 연구자는 차오후 레이크에 있는 시아노균을 동결해동 처리한 후, 2단계 염장법으로 피코시아닌의 원액 추출물을 얻은 후, 겔 크로마토그래피, 이온교환 크로마토그래피 및 친화 크로마토그래피로 각각 정제하였다 [15,32-33].먼저 단일인자 실험을 통해 1.0과 1.8 mol/L (NH4)2SO4를 각각 1단계 및 2단계 염장처리에서 첨가하여 순도 2.40의 crude phycobiliprotein 추출물을 얻을 수 있음을 확인하였다.이어서, 세 가지 크로마토그래피 방법으로 원유 추출물을 정제하였다.그 중 겔 크로마토그래피의 회수율이 높고, 이온 크로마토그래피가 더 경제적이다.affinity chromatography를 동시에 정제하여 reagent 등급의 phycocyanin과 phycocyanin을 얻을 수 있다는 것을 언급 할 가치가 있습니다.염분과 친화성 크로마토그래피의 결합은 phycocyanin과 phycocyanin의 동시 분리 및 정제에 새로운 기술적 아이디어를 제공하며, 이는 향후 규모화 생산에 긍정적인 가이드 역할을 할 것이다.

3. 추출과 결합한 염출에 의한 원액의 정화 1.2

위안멍위안 등 34명은 염식 방식과 2 상 액상 공정의 순차 운전 순서에 대해 심도 있는 연구를 진행했다.먼저, phycobiliproteins의 조제추출에서 황산암모늄, 구연산암모늄, 구연산칼륨 등 3가지 염장제의 효과를 비교하였으며, 황산암모늄이 최적의 염장제로 판단되었다.2 상 액상 추출과 결합한 2단계 염색을 통해 3.0 이상의 순도를 갖는 Phycobiliproteins을 얻었다.그 과정에서 염출법과 2 상 용매 추출법의 순서도 탐구하였다 [35].그 결과 phycobiliprotein 추출물에서 polyethylene glycol을 제거하기 어려우므로 먼저 염분하여 추출하고, 최종적으로 2 상 용매 추출을 통해 정제하는 것으로 판단되었다.왕등 (36)은 염장제의 농도와 2 상 추출법의 체계를 변경하여 순도 4.60, 회수율 91%의 형광반응기 급 phycobiliprotein을 얻었다.왕수잉 [17]은 phycobiliproteins을 2 상 용매 추출법과 결합하여 정화한 것 외에도 3 상 용매 추출시스템과 염분을 결합하여 순도 3.46의 phycobiliproteins을 얻었으며 52.41%의 회수율을 보였다 (Table 6). 공정이 10배 확대되었을 때 추출시스템이 안정적으로 유지되어 phycobiliproteins의 산업적 규모의 정화에 신속하고 완만하며 효율적인 경로를 제공하였다.

3.2 활성탄 공정 (Activated carb에process)

화학적 방법은 시스템에 화학 시약을 첨가해야 하는데, 이는 단백질의 비가역적인 변성을 쉽게 초래할 수 있고 또한 후속 공정에서 정제의 난이도를 높일 수 있다.따라서 복합물리방법의 개발은 phycobiliproteins의 순도와 수율을 향상시킬 수 있는 새로운 아이디어를 제공할 것이다.활성탄은보다 비용 효율적인 정제 공정이며, 다른 공정과 결합하면 phycobiliproteins의 순도를 더욱 향상시켜 대규모 산업 생산에보다 경제적인 공정 아이디어를 제공할 수 있습니다.입자크기 (100, 200, 300, 400, 500 mesh)를 달리하여 코코넛 껍질 (coconut shell), 과일 껍질 (fruit shell), 나무 (wood), 석탄 (coal)의 4가지 활성탄의 정화효과를 스크리닝하고, phycobiliproteins의 순도와 회수율을 모두 고려한 결과, 400-500 mesh 분말 석탄기반 활성탄을 이용한 흡착실험이 가장 좋은 결과를 준다는 결론을 내렸다 [37].

현정맹 등 38명은 활성탄과 추출공정을 병행해 얻은 피코베리 단백질의 순도가 1.06에서 3.46으로 높아져 단일 추출공정에 비해 크게 향상됐다고 밝혔다.활성탄과 염화 공정을 병행하여 얻은 phycobiliproteins의 순도는 단일 염화 공정에서 얻은 순도보다 훨씬 높을 뿐만 아니라 회수율 또한 67%에서 72%로 증가하였다 [37].혼합 염분과 추출법에 비해, 혼합 활성탄과 크로마토그래피 방법은 reagent 급 phycobiliproteins [39]의 산업적 생산에 더 적합하다.동결융해법 및 분말활성탄 흡착법에 의해 제약급 phycobiliproteins을 얻은 후, 초미세여과 (ultrafiltration)를 이용하여 추가 농축하고, 최종적으로 HAP 크로마토그래피로 정제하여 phycobiliprotein의 순도를 시약 수준으로 높였으며 (Table 7),이 공정경로는 reagent 급 phycocyanin의 산업적 생산을 위한 가능성을 제공한다,그러나 one step HAP 크로마토그래피로는 phycocyanin 용액에서 작은 분자의 불순물과 외부 단백질을 완전히 제거하기에는 충분하지 않습니다.

phycocyanin의 4 응용

피코시아닌은 트립토판을 제외한 17개의 필수 및 비필수 아미노산을 함유하고 있으며, 인간에게 이상적인 단백질 공급원이다.독특한 물리 화학적 특성과 생물학적 활성으로 인해 phycocyanin은 식품, 의약 및 화장품 분야에서 좋은 성능을 발휘합니다.

4.1 식품 분야

파란색은 음식에 없어서는 안 될 색이다.현재 천연청색물질은 비교적 부족한데 중국은 식품에 합성청색색소를 사용하는것을 허용하고있다.Phycocyanin분말은 독성이 없고 수용성이 좋기 때문에 합성 안료 대신 천연 식품 색소로 사용됩니다.그것은 소비자 &를 충족#39;천연 및 무해한 식품에 대한 수요 및 따라서 식품 업계에서 광범위한 관심을 끌고 있습니다.그러나 수용액이나 인산염 용액에서는 피코시아닌이 안정된 상태를 오랫동안 유지하기가 어렵다.로 phycocyanin subunit은 계속 해서 depolymerize, 집계 된 형태의 phycocyanin 로부터 점차적으로 변화 할 것 (α β) 6 α β 단 량 체, 편차에 색을 야기 할 것이다.최근 연구자들은 피코시아닌을 다당류와 결합시켜 유장 단백질을 첨가하거나 미셀을 형성함으로써 피코시아닌의 빛과 열 안정성을 향상시켰다.

phycocyanin의 항균 및 항산화 특성으로 식품 포장 업계에서 인기가 있습니다.골마카니 등은 전기방사를 이용하여 피코시아닌이 장전된 제인 단백질의 나노섬유를 얻었다.전기방사 기술로 얻은 GSPE의 화학 구조 및 열 안정성이 현저히 향상되었으며, 우수한 살균 및 항산화 특성이 활성 식품 포장 분야에서 탁월하게 사용되었다.

4.2 제약 분야

phycobiliproteins은 푸른 광택 외에도 항산화, 항암, 지혈 및 천연 형광 특성으로 인해 의료 분야에서 널리 사용됩니다.

phycocyanin 분말의 높은 생체적합성과 광역학적 특성으로 인해 감광제 연구에 널리 이용되고 있다.SHEN 등 48은 selenium-rich Spirulin한platensis에서 selenium-rich phycocyanin (Se-PC)을 추출하여 생쥐 폐암세포의 생존율을 감소시켜 폐암 치료에 잠재적으로 효과적인 광감응제를 제공하는 것으로 나타났다 (그림 5). 암세포에 대한 phycocyanin의 특이성을 향상시키기 위해 다양한 특성을 가진 나노입자로 만드는 경우가 많다.이를 통해 세포 내 광감작제의 발현을 개선할 수 있지만, 암세포의 세포기관 환경을 표적으로 하는 광감작제에 대한 보고는 거의 없었다.광선학치료를 통해 피코시아닌을 주체로 하여 암세포를 사멸시키는 외에 병용치료도 암세포치료의 일반적인 접근법이다.단일 오리지널 약물의 효과와 비교할 때, 피코시아닌을 병용하면 오리지널 약물이 체내에 미치는 손상을 크게 완화하고 암세포의 사멸효과를 강화시킨다.

알기닌분말은 흥분광을 흡수한후 강한 형광신호를 방출할수 있다.다른 천연 형광제와 비교하여 양자 수율이 높고 스톡스 이동이 크며 몰 소멸계수가 높다.따라서 형광 프로브의 제작에도 사용되어 한층 더 세포나 생물 조직에서 현장 가시화 형광 영상을 실현하여 환경 테스트와 질병 진단에 새로운 아이디어를 제공합니다.HOU 등 [52]은 phycobiliprotein을 원료로 사용하여 수은 이온을 검출하는 형광 탐침을 개발하였다.탐사결과 해산물 (굴, 메기)의 수은이온 검출에서 좋은 결과를 보여 환경오염물질 검출에 새로운 수단을 제공하였다.SHAO 등 53)은 peroxynitrite의 ratiometric fluorescence 측정이 가능한 phycobiliprotein-탄소dot nano-probe를 보고하여 암과 신경변성 등 질병의 발병 원인을 탐구하는 데 새로운 해결책을 제공하였다.최근 phycobiliprotein 탐침의 개발이 어느 정도 진척되고 있으나, phycocyanin 및 다른 phycobiliprotein 탐침에 비해 연구 결과의 수는 훨씬 낮으며, 이는 phycobiliprotein의 빛 및 열적 안정성에 대한 문제가 효과적으로 해결되지 못한 것에 기인하는 것으로 보인다.

지혈 특성을 가진 무독성 천연 소재는 상처 드레싱 디자인의 핵심입니다.AZAZ한etal.[54]은 키토산 및 phycocyanin과 같은 물질을 사용하여 쥐 실험에서 상처 치유를 촉진하는 특정 능력을 보인 복합 하이드로겔 HG-20을 합성하여 비용 효율적인 상처 드레싱에 대한 새로운 연구 아이디어를 제공하였다.

상술한 제약분야에서의 응용외에도 생식계통의 보호, 당뇨병 방지, 대장암 예방을 위한 세포모델에서의 피코시아닌의 좋은 성능이 보건의료 약품의 생산에 널리 사용되게 되였다 [55-56].

4. 3 화장품

화장품과 피부관리제품의 일부 합성첨가물은 흔히 사람의 피부와 접촉하여 일부 사용자에게 알러지를 유발한다.화장품에 사용되는 화학물질이 건강에 미치는 영향에 대해 사람들이 점점 더 관심을 갖기 시작하면서 전 세계적으로 천연 원료에서 추출한 제품이 점점 더 인기를 끌고 있다.또한 phycocyanin 분말은 천연색소의 원료로서 항산화 및 항염증 특성으로 인해 화장품 제형의 매력적인 대안으로 여겨지고 있다.스피루리나에서 추출한 C-phycocyanin은 생쥐 흑색종 세포 (B16F10) 세포주에서 tyrosinase의 발현을 조절하여 멜라닌 억제 효과가 있어 [57] 피부 미백제로 화장품 업계에 추가된다.크라세진트라 등 [58]은 사용자 &의 문제를 피하기 위해 천연 피코시아닌을 염색약으로 사용했다#39;화학 염색에 의한 알레르기.ADL나는etal.[59]은 poly(lactic acid), phycocyanin 및 alginate의 복합 소재를 무독성 및 항산화 화장품 패치로 가공하기 위해 solvent casting을 사용했다.이 소재로 만든 화장품 패치는 생분해성이 있어 전통적인 화장품 패치의 비생분해성과 이로 인한 환경오염을 피할 수 있다.

4.4기타 분야

피코시아닌은 친환경적이고 저렴하며, 식품, 의약품, 화장품 분야뿐만 아니라 농업 분야에서도 좋은 응용성을 보인다.VARIA 등 [60]은 수경재배 상추 재배를 위한 생장자극제로 phycocyanin이 풍부한 spirulina 추출물을 사용하였다.상추의 생장주기는 6 d 단축되었으며, 수율은 12.5% 증가하였다.이러한 자료들은 phycocyanin 분말이 작물의 생장과 발전을 위한 경제적이고 친환경적인 생물자극제가 될 것으로 기대됨을 보여준다.

결론 및 전망 5

중요한 생물활성과 응용가치가 있는 천연색소 단백질로서 phycocyanin 분말의 추출과 정제공정의 지속적인 발전은 식품, 의약, 화장품 등 분야에서의 응용에 보장을 제공한다.다양한 추출방법과 정제기술의 연구와 비교를 통하여, 물리적 추출은 조작이 간단하지만, 추출효율은 낮은 것으로 나타났다;화학적 방법은 추출율을 향상시킬 수 있지만, 단백질 구조 및 활성에 영향을 미칠 수 있다;생물학적 방법은 환경친화적이고 온화하지만 비용이 비싸다.정제 측면에서 크로마토그래피는 높은 효율과 선택성으로 인해 주류 방법이 되었지만 순도와 회수를 더욱 향상시키기 위해서는 다른 기술과도 결합될 필요가 있다.적절한 추출 및 정제 방법은 원료의 특성, 목표 순도, 비용 등의 여러 요소를 고려하여 선택할 필요가 있습니다.

phycobiliproteins의 추출 및 정제기술은 다음과 같은 측면에서 획기적인 발전을 이룰 것으로 기대된다:현재 phycobiliproteins으로 선택된 조류는 비교적 단일하며, 향후 다른 조류에 적합한 phycobiliproteins의 추출 및 정제과정을 탐색할 수 있다;보다 효율적이고 친환경적이며 저렴한 세포벽 파괴 방법을 개발할 수 있으며, 새로운 복합 피코빌리단백질 추출 및 정제 공정을 통해 운영비를 절감하면서보다 효율적이고 고순도 정화 효과를 얻을 수 있다.

또한 phycobiliproteins의 생물학적 활성과 기능에 대한 심도 있는 연구와 함께 의약분야, 식품분야, 화장품분야 등에 대한 응용이 지속적으로 확대될 것이다.예를 들어, phycobiliproteins의 부족한 부분은 개선되어야 할 필요가 있습니다:phycobiliproteins의 낮은 광열 및 화학적 안정성은 photosensitizers 및 형광탐사 선로서의 개발을 제한합니다;phycobiliproteins은 시간이 지남에 따라 수용액에서 탈중합 (depolymerization)을 거쳐 생성물에 색편차가 발생하게 된다.

고순도, 매우 안정적이며 다양한 phycobiliproteins을 경제적이고 친환경적으로 얻는 방법이 향후 연구의 초점이 될 것이다.지속적인 연구와 혁신을 통해 phycobiliproteins의 대규모 생산과 응용에 더 강력한 지원이 제공되어 관련 산업에 더 큰 경제적, 사회적 효익을 가져다 줄 것으로 생각된다.

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