海藻來源藻膽蛋白研究進展

羌 璽，王立軍，牛建峰，宮相忠，王廣策,

（1.中國海洋大學海洋生命學院，山東青島 266003；2.中國科學院實驗海洋生物學重點實驗室，海洋大科學研究中心，中國科學院海洋研究所，山東青島 266071；3.青島海洋科學與技術試點國家實 驗室，海洋生物學與生物技術功能實驗室，山東青島 266237；4.南通中科海洋科學與技術研究發展中心，江蘇南通 226334）

藻膽蛋白是一種天然的帶有熒光的水溶性色素蛋白，來源于藻類，大多集中在藻膽體內，多分布在藻類中的類囊體膜上。藻膽蛋白主要分為藻紅蛋白、藻藍蛋白、別藻藍蛋白和藻紅藍蛋白四類，含有藻紅色素、藻藍色素、藻尿色素以及藻紫色素[1]。藻膽蛋白在不同種類的海藻中的含量也不同。目前藻膽蛋白價格較高，藻膽蛋白純度＞0.7 為食品級，純度＞3 為藥品級，純度＞4 為試劑級，試劑級的藻膽蛋白價格尤為昂貴。藻膽蛋白提取純化工藝較為復雜，常見凍融破碎、鹽析[2]、層析[3]，費時費力。近年來出現了多種新型提取純化方法，簡化了提取方式，提高了藻膽蛋白的純度。藻膽蛋白具有獨特光學特性和生物活性，可作為天然色素染料[4]、抗氧化劑[5]、熒光探針[6]、光敏劑[7]等廣泛使用。海藻是一種生活在海洋中的孢子植物，其分布廣、品種多、產量大且含有豐富的多糖、蛋白、脂質等活性物質。隨著我國海藻養殖規模的不斷擴大以及人們對海藻研究的日益深入，提高海藻的附加產值成為當前主要的研究課題。本文基于海藻藻膽蛋白的最新研究進展，對其來源、結構組成、提取純化工藝、應用開發等研究進行系統總結，為藻膽蛋白的開發利用及海藻資源高值化利用提供借鑒。

1 藻膽蛋白來源

藻膽蛋白主要存在于紅藻、藍藻、隱藻以及少量甲藻之中，如紫菜（Porphyra）[8]、龍須菜（Asparagus schoberioides）[9]、多管藻（Polysiphonia urceolata）[10]等海藻和螺旋藻（Spirulina platensis）[11]、葛仙米（Nostoc Sphaeroides）[12]、紫球藻（Porphyridium）[13]、微囊藻（Microcystis）等淡水藻類中，其中海藻資源豐富，是藻膽蛋白的重要來源。

藻膽蛋白在不同種屬藻類中的含量也不相同，常見藻類中的藻膽蛋白大約占干重的2%[14]。藻膽蛋白的含量還受到藻類生長階段的影響，如在壇紫菜初始階段，藻膽蛋白的含量約為壇紫菜干重的4.2%，隨著藻類的生長，藻膽蛋白含量逐漸提高，達到成熟期后，藻膽蛋白含量達到頂峰，隨后含量快速減少至干重的0.97%。可能是光合作用時，光需要通過藻膽蛋白進入光系統，因此在成熟期時光合作用最強，繼而藻膽蛋白含量較多，到了末期，紫菜細胞迅速老化，氮源減少，光合作用受限，導致藻膽蛋白數目快速下降。此外，不同地域海藻中藻膽蛋白含量也有不同，北部海域的壇紫菜藻膽蛋白含量為干重的4.2%，與南部海域壇紫菜藻膽蛋白占干重的3.84%相比，北部海域含量較高[15]。所以提取藻膽蛋白時應選用緯度較高區域成熟期的海藻，以便提高藻膽蛋白的提取含量。另外，藻類生長過程中的水體溫度、光照強度、pH、CO2含量、碳氮比等因素都會對藻類的生長代謝產生影響[16-17]，導致藻膽蛋白含量產生波動。藻膽蛋白含量在不同狀態的海藻中亦有區別，將干制條斑紫菜與烤制的條斑紫菜中的藻膽蛋白含量進行了對比，陳科偉等[18]得出結論，干制紫菜中的藻膽蛋白含量為16.2～30.7 g/kg，而烤制紫菜中的藻膽蛋白含量則只有干制紫菜的五分之一；將新鮮海藻與噴霧干燥處理的海藻在同一條件下提取藻膽蛋白，余九九等[19]得出新鮮海藻提取到的藻膽蛋白含量為10.99%，比曬干或加工干燥的海藻中含量高出2.1%。因此尋找適宜狀態下的提取原料就尤其重要。

藻膽蛋白不僅可以從天然海藻中提取，還可以通過基因工程體內合成或體外重組技術獲得[20]。Kim 等[21]以EMS 作為誘導劑，對微藻進行突變誘導處理，并對突變體內的藻膽蛋白進行測定，發現突變體內的藻紅蛋白含量提高至原來的4.4 倍，藻藍蛋白含量提高至4.8 倍，為提高海藻中藻膽蛋白的含量提供了新方法。基因工程技術可以把從海藻中獲得產藻膽蛋白的目標基因在異源載體中表達，從而獲得具有生物學活性的藻膽蛋白[20,22]。衣俊杰等[23]以節旋藻為原料，克隆藻藍蛋白α亞基的5 個基因并附在不同載體上，重組成兩個體系Ⅰ（pACYCDu-etcpcA 及pET-hox1-pcyA）和Ⅱ（pACYCDu-et-cpcAcpcE-cpcF 及pET-hox1-pcyA），并在大腸桿菌中表達，得到的藻藍蛋白通過SDS-PAGE 和熒光分析，表明其不僅有生物活性，而且重組體系Ⅰ藻藍蛋白表達量高于重組體系Ⅱ。基因工程技術提高了藻膽蛋白的得率，增強了熒光特性，且操作簡單，無需傳統提取的繁瑣工藝，為藻膽蛋白的來源提供了新思路。

2 藻膽蛋白的結構和性質

藻膽蛋白是海藻光合作用的重要組成部分，常以藻膽體形式存在，而在隱藻中則是以異二聚體或單體形式存在。藻膽體依附在類囊體膜表面或內腔中，呈現半圓形、橢球形、柱狀或雙圓筒狀[24-25]。藻膽體中分布著四種不同的藻膽素，分別是藻紅素、藻藍素、藻膽紫素和藻尿膽素。如圖1 所示，藻膽素是一類線性開鏈的四吡咯環化合物，根據藻膽蛋白硫醚鍵共價連接脫輔基載體蛋白的半胱氨酸殘基上藻膽素的不同，藻膽蛋白分成藻紅蛋白（phycoerythrin，PE）、藻藍蛋白（phycocyanin，PC）、別藻藍蛋白（allophycocyanin，APC）和藻紅藍蛋白（phycoerythrocyanin，PEC）[26]。如圖2 所示，藻紅蛋白排列在整個藻膽體的最外側，形成的六個分叉結構能增大表面積，吸收更多光，隨后將光能傳給下一級藻藍蛋白，再由藻藍蛋白傳遞給藻膽體中心的別藻藍蛋白，最后由別藻藍蛋白傳遞給光反應中心。藻膽蛋白內存在著兩種或三種亞基，藻膽蛋白通常以兩種（α、β）亞基組合而成的三聚體（αβ）3或者六聚體（αβ）6形式存在，如圖2a所示是藻紅蛋白的α亞基的結構形式。藻紅蛋白除了α、β亞基之外還含有γ亞基，常以六聚體（αβ）6γ的形式存在[27]。α亞基的分子量大致為13～20 kDa，β亞基比α亞基要大，約是14～24 kDa，藻紅蛋白中的γ亞基30～34 kDa，這樣能使藻紅蛋白在藻膽體外側更加穩定[28]。

圖1 藻膽素結構圖[36]Fig.1 Structure of phycobilins[36]

圖2 藻膽體和部分藻膽蛋白結構圖[37-38]Fig.2 Structure diagram of phycobilisome and part of phycobiliproteins[37-38]

藻膽蛋白是一種水溶性酸性蛋白，等電點較低。海生多管藻中藻紅蛋白等電點4.5，藻藍蛋白等電點5.6[29]；紅毛菜中別藻藍蛋白等電點4.42。由于藻藍蛋白、藻紅蛋白、別藻藍蛋白帶有不同的色素基團，導致它們的光吸收峰不同，一般藻紅蛋白吸收峰在490～570 nm，藻藍蛋白吸收峰在610～625 nm，個別一些在553 nm 處產生吸收峰，別藻藍蛋白構造與藻藍蛋白類似，兩者吸收峰接近，別藻藍蛋白吸收峰大致在650～660 nm[30-31]。藻膽蛋白穩定性較差，環境溫度、溶液pH、光照強度、離子強度等環境因素，都會對藻膽蛋白的穩定性和熒光特性產生影響[32]，一般藻膽蛋白環境溫度不超過65 ℃，高溫會破壞蛋白結構，導致變性失活。另外，高濃度的金屬離子、有機溶劑也會使藻膽蛋白氫鍵、次級鍵被破壞，從而失活沉淀。可以通過篩選耐熱菌株生產藻膽蛋白[33]、添加葡萄糖等穩定劑[34]、制成微膠囊[35]等方法，提高藻膽蛋白的穩定性。

3 藻膽蛋白的提取純化方法

3.1 藻膽蛋白的提取

3.1.1 化學破壁法 化學破壁法借助化學試劑將細胞壁、細胞膜中的磷脂層溶解，增加細胞壁和細胞膜的通透性，使得胞內物質溶出。常見的化學試劑有酸、堿、有機溶劑[39]、表面活性劑[40]等。許河山等[41]以江蘺泡堿液為原料，分離純化藻膽蛋白，利用膜過濾去除雜質，得到0.5%～2.0%藻膽蛋白提取液，使得瓊脂生產中的泡堿液得到二次利用。此方法雖然提取速度快、效率高，但是化學試劑會影響藻膽蛋白活性，對后續純化工藝有一定影響，不利于獲得高純度的藻膽蛋白。

3.1.2 物理破壁法 物理破壁法是利用物理作用來破壞細胞的結構，使細胞壁、細胞膜破碎，胞內物質溶解到提取液中。常見的物理破碎法有反復凍融法[42]、滲透壓法[43]、高壓破碎法、研磨法[44]、粉碎破壁法[45]等。反復凍融使細胞液形成冰晶組織，細胞液濃度減少，細胞內滲透壓增大，導致細胞破裂，藻膽蛋白從胞內溶出，此方法操作簡單，能運用到工業化生產中，但具有耗時長、效率低等缺點。與反復凍融法相比，溶脹法耗時較短，提取率略高，王翠芹等[46]比較了不同破碎方法對壇紫菜中藻紅蛋白提取量的影響，用0.01 mol/L Tris-HCl 作溶脹劑提取9 h，得到藻紅蛋白含量為9.71 mg/g，純度0.45，純度高于化學試劑處理法和攪切法。Soni 等[47]在藻體研磨粉碎時加入液氮，隨后用Tris-HCl 緩沖液進行提取，得到了純度為4.52 的藻藍蛋白。液氮可以降低周圍的溫度，避免研磨時摩擦產生的溫度導致藻膽蛋白變性失活，且低溫能使細胞膜脆性增加，有助于細胞壁破碎。液氮法操作簡便、成本低廉，適合實驗室小規模制備，但工業化生產中，液氮使用量高，增加成本。物理破壁法作用條件溫和，但耗時較長。在實際生產中需進一步優化提取時間、溫度、次數等參數。此方法還可與其他方法混用，提高藻膽蛋白提取量。

3.1.3 生物破壁法 酶法是利用細胞自身的酶系或者添加的酶制劑，將細胞壁、細胞膜通過酶催化作用進行消化溶解，提取藻膽蛋白。常見的酶有瓊脂酶、纖維素酶、β-葡聚糖酶、木聚糖酶和果膠酶[48]。張文怡[49]用纖維素酶、果膠酶復合酶制劑，以藻紅蛋白的提取量為比較值，得出當纖維素酶和果膠酶的配比為7:3 時，從紅毛菜中提取的藻紅蛋白達到了13.07 mg/g，遠高于傳統凍融法的7.83 mg/g。相比于傳統的提取方法，酶法簡單快捷，作用條件溫和，酶解效率高，提取的藻膽蛋白生物活性高。隨著優化不同酶的配比、酶反應時間等相關參數，酶法會進一步提高藻膽蛋白提取量，這一方法具有廣泛的應用前景。

3.1.4 輔助破碎法 單一的破壁方法很難對藻膽蛋白進行高質量的提取，往往采用復合的方法來提高藻膽蛋白得率。輔助破碎法是利用超聲、微波方法配合物理、生物破壁法對藻膽蛋白提取。超聲輔助破碎法是利用聲能在液體中傳導使細胞壁受到沖擊破裂，更高效快速的獲得粗提液。Kong 等[50]對超聲時間、功率、pH、料液比等進行響應面優化試驗，酶解與超聲共同提取壇紫菜中的藻紅蛋白，得出pH5，料液比1:40，超聲時間40 min，功率450 W 條件下，藻紅蛋白得率最高1.808%，純度0.46。雖然超聲時易產生熱量，對藻膽蛋白的活性產生一部分影響，但可用冰浴或液氮保持低溫避免藻膽蛋白高溫失活。由于超聲設備容量有限，只適宜實驗室小規模制備，不適用于工業大規模提取。微波輔助破碎法是微波與細胞內極性分子耦合，形成定向加熱，細胞壁失水收縮，得以破壞。朱曉君[51]對比了條斑紫菜在微波輔助前后藻紅蛋白的提取率，加入微波輔助后，藻紅蛋白比之前提取率提高了6.4%，純度達到0.225。微波穿透力強，反應物混合均勻，簡單快速、高效易得，但藻膽蛋白容易受溫度影響，在40 ℃以下時，藻紅蛋白吸收峰均正常，隨著溫度上升至52 ℃時，因蛋白質受熱變性，進而藻膽蛋白的結構被破壞，藻膽蛋白變性失活，導致吸收峰發生偏移[52]。目前微波輔助法由于難以保持低溫環境，易使藻膽蛋白變性失活，使用較少，不過此方法為大規模開發提取藻膽蛋白提供了新方法和新思路。

3.1.5 多針板電暈放電提取法 多針板電暈放電技術是一種全新的提取藻膽蛋白的方法，該裝置利用反應罐口的針電極和罐底電極板放射出負離子和正離子，通過調節電機的快慢，控制釋放能量的強度，使得細胞壁和細胞膜破裂，藻膽蛋白溶出，且圍繞反應罐的外周還設有螺旋形的冷凝管，以降低提取溫度，防止藻膽蛋白因高溫變性失活[53]。電場強度和電場中處理時間將影響膽蛋白提取量，Martínez 等[54]將紫球藻在放置在2～10 kV/cm 不同強度的電場下，處理150 μs，藻紅蛋白得率從5.1 mg/g 提高至25.4 mg/g。這一全新的方法目前仍在實驗室操作階段，還需對電機快慢、放射離子數目、處理時間等參數進一步優化，以便達到工業生產的需求。

3.2 藻膽蛋白的分離純化

由于細胞被破碎，制備得到的藻膽蛋白粗提液中還含有很多細胞內容物以及其他雜蛋白，藻膽蛋白的利用價值隨著純度的增加而提高，所以要得到一定純度的藻膽蛋白，就要進行藻膽蛋白的分離和純化。藻膽蛋白分離純化方法主要分成傳統型和新型方法兩大類。表1 總結了最新的藻膽蛋白提取純化方法。

表1 藻膽蛋白分離純化方法Table 1 Extraction and purification methods of phycobiliproteins

3.2.1 傳統分離純化方法 傳統分離純化的方法是根據蛋白質的性質、分子量來進行分離。例如鹽析法[55]、超濾法[56]、層析法[57]、等電點沉淀法[9]、層析法等。鹽析法是在粗提液中加入大量的強電解質，利用大分子物質溶解度降低而析出，從而進行分離的方法。藻膽蛋白常用硫酸銨鹽析。層析法原理是不同蛋白質性質不同，通過柱子的時間有所差異，分離不同的蛋白質。根據層析柱內的填料不同，分為羥基磷灰石柱、疏水層析柱、陰離子交換柱等。郭凝[58]將粗提后多管藻提取液經過葡聚糖凝膠和DEAE 離子交換層析純化，相比于鹽析法純度低，層析法使藻膽蛋白純度超過4，大幅提高藻膽蛋白純度。層析柱純化效果明顯，低溫環境有利于藻膽蛋白保持生物活性，但層析柱參數優化目前多集中于小規模提取，尚未有中試及大規模提取的參數優化，有待于進一步開發研究。與前兩種方法不同，等電點沉淀法根據不同蛋白質等電點不同且蛋白質位于等電點時溶解度最低的性質來分離。用稀鹽酸作為等電點沉淀介質，馬瑩等[59]得出在pH4.25 的條件下，低溫沉淀藻膽蛋白，干燥后粗蛋白的含量高達35.9 mg/g，等電點沉淀其操作與前兩種相比較為便捷，一次提取量大，稀鹽酸易揮發，適宜工廠化生產。綜上所述，傳統分離純化方法具有純化成本低、工藝簡單及保持生物活性等優勢，但提取效率低的缺點也十分明顯，需要進一步優化傳統方法工藝參數或者探索出新的分離純化的方法。

3.2.2 新型分離純化方法

3.2.2.1 膨化柱法 本課題組發明了膨化柱方法，利用疏水層析與膨化床結合的方式，分別從多管藻、壇紫菜中提取藻紅蛋白，上樣后，用硫酸銨從上至下洗脫，通過優化進樣速度、洗脫劑濃度工藝，分別獲得了純度為3.9 和5.29 的藻紅蛋白[26]。隨后又以細基江蘺為原料，得出藻紅蛋白提取率達到13.83%，純度超過4，且對后續瓊脂開發無影響[60]。膨化柱法改變了傳統層析柱由上方進樣的順序，將粗提液通過蠕動泵從層析柱下方進樣，避免了傳統上方進樣時粗提液中的粘性多糖堵塞層析柱，影響分離效果。膨化柱法雖然只改變了進樣順序，但提高藻膽蛋白純度和回收率，減少層析時間與成本，但對膨化柱洗脫時間、洗脫pH 等因素仍需要進一步的完善優化。

3.2.2.2 利凡諾沉淀法 利凡諾能夠與蛋白質反應形成復合物，用硫酸銨沉淀后其會與其他的雜質分離，再用凝膠過濾的方式去除。這一方法步驟簡單，適宜大規模分離純化，且純度高于用硫酸銨沉淀的純度，無需后續純化操作。但此方法需要增加去除利凡諾的步驟，增加了時間和成本，純化效率較低。在分離純化過程中不同配比的利凡諾、pH、離子強度等因素會影響藻膽蛋白純化效果，仍需要后續進一步優化。目前對于利凡諾去除問題，水楊酸可在去除利凡諾時減少對藻膽蛋白的影響，這也為快速高效去除利凡諾提供了新方法[61]。

3.2.2.3 雙水相萃取法 雙水相萃取的原理是根據蛋白質在兩相之間的靜電、疏水等作用進行選擇性分配。常見的雙體系為聚乙二醇（PEG）和葡聚糖或者聚乙二醇和鹽體系。Nascimento 等[62]比較了聚乙二醇與磷酸鉀、硫酸銨、檸檬酸鈉不同比例體系的萃取效果，發現13%PEG 與14%磷酸鉀體系純化效果較好，且連續萃取比間歇萃取效果好。Rochak 等[63]利用PEG1450-磷酸鉀體系，連續萃取，與PEG3350-磷酸鉀體系相比，前者萃取后的純化效果較好，純度提高了11 倍，得率達到了57%。雙水相萃取法可在低溫環境下操作，有助于保持藻膽蛋白的活性，安全環保。還可與層析法相結合，獲得更高純度的藻膽蛋白。不同比例體系的靜電引力和疏水力不同，純化效果也有所差異，根據目標蛋白選擇合適的分離體系是這一方法要考慮的首要問題。

4 藻膽蛋白的開發與應用

藻膽蛋白顏色鮮艷，安全無毒，可作為天然著色劑用于食品、化工等領域，藻膽蛋白具有抗氧化、抗疲勞、增強免疫力的功效以及獨特的熒光特性，可作為抗氧化劑、熒光標記試劑、腫瘤抑制劑、光敏劑用于醫藥保健、生物檢測、光動力治療等領域。隨著對藻膽蛋白的深入研究，進一步拓展了藻膽蛋白的應用。

4.1 天然著色劑

當今人們越來越追求天然、綠色健康的理念，藻膽蛋白作為一種純天然的色素添加劑，是食品、化妝品等優選的天然色素物質。藻紅蛋白具有鮮艷的紅色，藻藍蛋白是藍色，別藻藍蛋白是孔雀藍，可以將這幾種蛋白按不同的比例進行混合，從而調制出更多不同的顏色，以用于不同的物質。法國已推出B-BLUE的藻藍蛋白功能性飲料，推動了藻藍蛋白發展。藻藍蛋白加入到冰淇淋中，182 d 內可保持顏色穩定，提高了產品抗氧化能力，改善了冰淇淋的風味和品質[68]。將藻藍蛋白添加到酸奶中不僅顏色吸引消費者，而且可以提高酸奶粘度，增加其穩定性，延長保質期，具有不同于普通酸奶獨特優勢[69]。藻膽蛋白還可用于硬糖、餅干、松蛋糕、乳制品、罐頭、飲料、布丁等食品的著色，一般使用量為0.1～0.8 g/kg[70]。食品級藻紅蛋白的開發程度較藻藍蛋白低，但藻紅蛋白的紅色較藍色相比更易被消費者接受，未來可研發以藻紅蛋白為添加劑的飲料、糕點、糖果等產品。隨著3D 打印技術在食品領域的發展，未來可將不同顏色的藻膽蛋白與3D 食品打印相結合，進行個性化定制食品加工。隨著藻膽蛋白提取純化工藝的進一步改進完善，食品級藻膽蛋白價格會下降，藻膽蛋白這一天然色素運用范圍將更加廣泛。

4.2 腫瘤抑制劑

體外實驗表明，藻膽蛋白具有抑制腫瘤細胞生長的作用。褚靜等[71]研究不同濃度的藻藍蛋白對人乳腺癌細胞的抑制作用，得出藻藍蛋白可以抑制乳腺癌MDA-MB-468 細胞的轉移速度和表達，且激活p38 MAPK 和JNK 信號傳導途徑，促進癌細胞的凋亡。此外藻膽蛋白對肺癌、喉癌、肝癌、結腸癌等細胞均有很好的抑制效果。在將藻膽蛋白應用于腫瘤治療中時，可將其光敏特性與其他腫瘤治療方法結合，提高對腫瘤細胞的殺傷效果，減少病人副反應。

4.3 消炎劑

藻膽蛋白與一些非甾體抗炎的藥物成分具有相似的結構，具有消炎的活性，與化學合成消炎藥物相比，藻膽蛋白可減少過敏反應，安全性高。Li 等[72]對肺部纖維化的小鼠灌喂藻藍蛋白，發現藻藍蛋白降低了造成炎癥的細菌數，減輕了輻射造成的肺部炎癥和肺部纖維化，恢復了肺部及腸道正常微生物菌群。這一發現為藻膽蛋白的消炎活性提供了實驗論證。

4.4 抗氧化劑

現代藥理實驗證明藻膽蛋白具有很好的抗氧化活性，Grover 等[73]小鼠實驗表明藻藍蛋白能有效清除OH-和RO-自由基，當藻膽蛋白含量達到500 mg/kg時，有顯著抗氧化、提高免疫的功能，且不會產生毒性。藻藍蛋白還能抑制肝臟微粒脂過氧化物生成，增加體內超氧化物歧化酶和谷胱甘肽的表達，減少肝臟損傷[74]。李文軍等[75]以藻紅蛋白、松花粉為主要材料，以壓片糖果的形式對小鼠進行灌喂，結果得出該壓片糖果能提高小鼠淋巴細胞的活性，清除體內自由基，產生抗氧化、緩解疲勞等作用。哈爾濱捷康生物利用藻膽蛋白的抗氧化活性研制出了美容面膜，該面膜具有延緩面部皮膚衰老等功效，為藻膽蛋白在醫用保健方向的開發利用提供了一定的新思路。

4.5 光敏劑

光動力治療是一種新興治療腫瘤的技術，具有治療效果好、創傷小等優勢。光動力治療利用激光照射光敏劑，光敏劑從基態上升至激發態產生能量和活性氧物質組分，特定殺傷腫瘤細胞，達到治療疾病的目的。傳統光敏劑血卟啉紫外吸收較強，人體代謝緩慢，副作用較大。李冠武等[76]發現藻紅蛋白、藻藍蛋白、別藻藍蛋白光敏毒性都比血卟啉要低，特別是別藻藍蛋白是理想的光敏劑材料。Silva 等[77]證實藻藍蛋白可以特異性抑制宮頸癌細胞增殖，抑制癌細胞轉移。藻膽蛋白作為光敏劑，不僅可以用于光動力治療腫瘤、痤瘡等疾病，還可作為一些害蟲的捕殺劑和抑菌劑。只需4000 μg/mL 的藻膽蛋白，果蠅的死亡率達到93.3%，但傳統血卟啉甲醚在相同條件下果蠅死亡率只有66.66%。利用藻膽蛋白光敏殺蟲，既降低使用量，也減少對生態環境的影響，環保高效。吳亞琴等[78]利用紅毛菜中的藻紅蛋白，發明出一款抗菌防霉型可食用膜，該膜可產生超氧自由基，殺死膜表面的細菌，保持膜內食物的風味。但目前藥品級、試劑級藻膽蛋白的售價較高，高成本限制了藻膽蛋白在光敏劑方面的運用，降低試劑級藻膽蛋白純化成本，對藻膽蛋白的應用開發具有推動作用。

4.6 熒光檢測劑

藻膽蛋白上不同的藻膽色素，通過特定波長光照射，能夠產生熒光。藻膽蛋白產生的熒光大多為橙色或紅色，與檢測的背景形成鮮明的顏色對比，更容易觀察到檢測結果。藻膽蛋白熒光探針可與不同金屬離子結合，用于金屬離子的檢測[79]。Wang 等[80]用條斑紫菜提取的藻紅蛋白作熒光探針，檢測不同水環境下的Hg2+含量，發現峰值與含量呈現線性關系，靈敏度高達0.0130 μmol/L，且穩定性好，相對偏差1.6%。藻膽蛋白熒光探針不僅能檢測離子，還可通過交聯劑與待檢測抗原/抗體結合，對細胞、組織、血清中的抗體/抗原檢測。吳昌義[81]將海洋紅藻的藻紅蛋白用于雞法氏囊病毒檢測中，提高檢測靈敏度；鄭允權等[82]用藻藍蛋白熒光探針來檢測黃曲霉素，實現了快速檢測。與傳統探針相比，藻膽蛋白熒光強度大、Stoke 位移大、靈敏度高、無毒副作用、安全高效[83]，但藻膽蛋白分子量大及易受環境影響的缺點仍需解決，可研究特定剪切的藻膽蛋白肽段來降低藻膽蛋白空間位阻，使藻膽蛋白更易進入細胞內部。

5 結論

海藻在我國的養殖規模大、產量高，但對其的應用目前多集中在海藻食用、干制等初加工，其產品價值較低，較少存在精加工和對海藻天然產物的開發利用；且目前養殖末水海藻浪費嚴重，被大量遺棄在養殖區域；因此可選取養殖末水海藻作原料提取藻膽蛋白，既能夠合理利用資源，又提高了經濟價值。作為海藻中一類重要的活性物質-藻膽蛋白其傳統提取方式耗時長、效率低，新型方法技術尚未成熟，未來探索簡單、廉價、高效的工業規模化制備方法，降低藻膽蛋白價格，有助于藻膽蛋白的開發利用。隨著人們對藻膽蛋白生物活性研究的進一步深入，未來可探索以藻膽蛋白為添加劑的功能飲品、肉制品、功能乳品的規模化生產以及與3D 打印技術結合，個性化制備功能食品，增加市售產品種類，進一步拓寬其應用范圍。已有研究證實藻膽蛋白具有抗氧化、清除自由基、消炎等活性，利用特定的酶切可在保留活性的同時減少分子量，可作為功能因子添加到保健食品中，增強人體吸收，達到保健的效果。藻膽蛋白熒光特性使其在熒光檢測方面具有發展潛力，未來可與不同抗體偶聯，制備成快速方便的試劑盒，以檢測不同的抗原物質。藻膽蛋白還是理想光敏劑材料，應加強在腫瘤治療中的研究，以用于臨床治療。但是藻膽蛋白的不穩定性限制了當下的發展，或許可與水凝膠包埋、納米材料等現代材料技術結合，提高藻膽蛋白的光、熱穩定性。

綜上所述，藻膽蛋白具有非常重要的利用價值和廣闊的開發前景，開發藻膽蛋白可以提高海藻的商業價值和利用率，對海洋生物資源開發和利用具有重要意義。