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坛紫菜藻红蛋白大规模制备探索

生物技术：严岱原指导教师：蔡春尔

摘要：近年来人们发现，藻胆蛋白在食品、化妆品、医药以及生物工程领域具有广阔的应用前景，因此，如何获得生物活性较高的藻胆蛋白成为国内外研究的热点。当前，藻红蛋白的分离纯化主要采用硫酸铵分级盐析，离子交换柱层析，羟基磷灰石柱层析，凝胶过滤层析相结合的方法进行，分离纯化过程繁琐，操作复杂，耗时长，且成本高。为了解决这一问题，本研究建立了一种快速高效分离纯化红毛藻藻红蛋白的方法，研究了藻红蛋白的光谱学性质、稳定性、抗氧化性和食用安全性等内容，并与坛紫菜藻红蛋白的相关性质进行了比较。实验的首要目的是要找到一种简便快速的分离纯化方法获得高纯度和高得率的藻红蛋白。选择优良的藻红蛋白来源的藻类可以大大的降低分离纯化的工作量，本研究选择了红毛藻为原材料。在分离纯化实验和保存过程中，为了保持藻红蛋白的稳定性，要注意溶液的pH值，实验表明，使用中性缓冲液最佳。温度是影响蛋白质稳定性的重要因素之一，在组织捣碎、超声波破碎等操作时存在升温现象，有可能造成蛋白质变性，故应采取冰浴的方式进行。具体而言，本文主要研究了从坛紫菜中提取，分离，纯化R一藻红蛋白的方法，并对其稳定性进行了分析和探讨。主要研究了我国主要经济红藻之一坛紫菜藻红蛋白大规模制备方法。实验采用“溶胀＋组织捣碎”法破碎坛紫菜叶状体细胞，对比了多次硫酸铵梯度盐析对破碎液中藻红蛋白制备的影响，并进一步用羟基磷灰石层析制备藻红蛋白，最后对所得蛋白做了光谱和电泳鉴定。结果表明，在经过四次盐析后，藻红蛋白吸收光谱纯度达到0.93（A564/A280），每次的最佳盐析浓度分别为15%，50%，10%和40%；7kg阴干紫菜经过四次盐析和一次羟基磷灰石层析后可获得508mg藻红蛋白（A564/A280＞3.2）。本实验为进一步研究规模高效分离纯化藻红蛋白提供了理论与实践参考。

经过研究可以发现，如果采用相同的分离纯化方法，从坛紫菜中纯化藻红蛋白，纯度和得率都比红毛藻藻红蛋白低。坛紫菜藻红蛋白对碱性溶液的稳定性比红毛藻藻红蛋白弱；当温度高于50℃时，该蛋白对温度的稳定性也比红毛藻藻红蛋白弱；短时间可见光、紫外光照射对坛紫菜藻红蛋白的稳定性影响较小，但是，3 h红外光照射后，该蛋白发生变性，而且微波对该藻红蛋白的破坏力也比较强。坛紫菜藻红蛋白也属于R-藻红蛋白，由α、β和γ亚基组成，且具有比红毛藻藻红蛋白略小的荧光强度。坛紫菜藻红蛋白具有清除羟基自由基的能力，但不具有清除过氧化氢的能力，与红毛藻藻红蛋白比较，该蛋白的抗氧化活性弱。同时，本研究首次建立了一种快速高效分离纯化红毛藻藻红蛋白的方法，研究了该蛋白的光谱学性质、稳定性、抗氧化性和食用安全性等，并与坛紫菜藻红蛋白在分离纯化的结果和相关性质上作了比较分析，弥补了以往在藻红蛋白研究方面的不足。

关键词：坛紫菜；藻红蛋白；盐析；层析

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