螺旋藻藻蓝蛋白稳定性的实验研究
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广东化工 2019年第5期 · 60· www.gdchem.com 第46卷总第391期
螺旋藻藻蓝蛋白稳定性的实验研究 吕平平1,2,3，李传茂1,3，杨登亮1,2,3，林盛杰1,3，刘德海1,3 (1．广东丹姿集团有限公司，广东广州 510410； 2．广州市科能化妆品科研有限公司，广东广州 510890；3．广州市白云联佳精细化工厂，广东广州 510445) [摘要]在室温避光、室温光照、40 ℃避光下，对4种化妆品添加剂对藻蓝蛋白水溶液稳定性的影响进行了研究。结果表明，光照和高温(40 ℃)均可以降低藻蓝蛋白的稳定性，甘油、丁二醇、氯化钠及苯甲酸钠在化妆品用的含量范围内可以有效提高藻蓝蛋白的稳定性，在室温避光、室温光照、40 ℃避光下，分别放置10天后，藻蓝蛋白色素保存率均有所提高，其中氯化钠提高的幅度最大，而将四种物质进行组合后，在三种条件下藻蓝蛋白的色素保存率都明显得到了改善，分别提高至78.24 %、57.80 %和76.02 %。 [关键词]螺旋藻；藻蓝蛋白；稳定性；化妆品添加剂 [中图分类号]TQ [文献标识码]A [文章编号]1007-1865(2019)05-0060-02 The Research of the Stability of Phycocyanin from Spirulina Platensis Lv Pingping1,2,3, Li Chuanmao1,2, Yang Dengliang1,2, Lin Shengjie1,3, Liu Dehai1,3 (1. Gongdong Danz group Co., Ltd., Guangzhou 510410；2. Guangzhou Keneng Cosmetics Scientific Research Co., Ltd., Guangzhou 510890； 3. Guangzhou Baiyun Lianjia Fine Chemistry Factory, Guangzhou 510445, China) Abstract: The effects of four cosmetic additives on the stability of phycocyanin aqueous solution were studied at room temperature in the dark, at room temperature lighting, and at 40 ℃ in the dark. The results showed that both light and high temperature (40 ℃) can reduce the stability of phycocyanin. We could also see that Glycerin, butanediol, sodium chloride and sodium benzoate can effectively improve the stability of phycocyanin in the range of cosmetic content. At room temperature in the dark, at room temperature lighting, and at 40 ℃ in the dark, the phycocyanin pigment retention rate all increased with the four additives after 10 days, and the sodium chloride increased the most. While the four substances were combined, the pigment retention rate of phycocyanin was significantly improved under the three conditions, which increased to 78.24%, 57.80% and 76.02%, respectively. Keywords: spirulina platensis；phycocyanin；stability；cosmetic additives 藻蓝蛋白氨基酸组成齐全，必需氨基酸可占到总量的37.2 %。研究表明，藻蓝蛋白在抗氧化、抗炎症、抗辐射、增强免疫力、抑制酪氨酸酶活性和黑色素生成方面具有很好的效果[1-5]。因此藻蓝蛋白在食品、化妆品添加剂、保健食品生产等方面具有广阔的应用前景，其天然的亮蓝色应用在化妆品中是一个很大的卖点。但是藻蓝蛋白稳定性较差，在细菌污染的情况下，会快速降解；在高温、光照条件下易破坏藻蓝蛋白的结构使其蓝色变淡，限制了其在实际生产中大规模应用[6]。因此，研究藻蓝蛋白的稳定性，具有很重要的生产应用价值。 已有研究表明，柠檬酸、糖类、苯甲酸钠可作为藻蓝蛋白溶液的稳定剂[7-8]，但是仍然不能满足藻蓝蛋白长期保存的要求；较高浓度的甘油(含量不低于40 %)对于藻蓝蛋白的稳定性也有保护作用[9]，但是在化妆品中甘油的浓度很难用到40 %，而且藻蓝蛋白溶解于甘油的过程比较困难，操作步骤复杂。因此，本试验在以往试验的基础上，进行了不同化妆品添加剂以及复配添加剂对藻蓝蛋白稳定性影响的研究。同时，化妆品配方的稳定性测试条件包括40℃和光照，所以本文也测试了40 ℃和光照对藻蓝蛋白稳定性的影响。 1 材料与方法 1.1 材料与主要仪器 螺旋藻藻蓝蛋白(购自浙江宾美生物科技有限公司)，甘油(化妆品级，斯文化工)、丁二醇(化妆品级，美国OXEA)、氯化钠(化妆品级，广州化学试剂厂)及苯甲酸钠(化妆品级，武汉有机实业有限公司)；Evolution 220紫外分光光度计。 1.2 藻蓝蛋白稳定性的实验研究 1.2.1温度对藻蓝蛋白稳定性的影响 100 ppm的藻蓝蛋白水溶液即可形成漂亮的亮蓝色，应用于化妆品中。将0.1 g藻蓝蛋白溶于
1000 g水中，测定其在620 nm处的吸光度A0，分别放置在室温避光、40℃恒温避光的环境中，10天后再分别测定藻蓝蛋白组合物的水溶液在620 nm处的吸光度A1和A2，计算其色素保存率，色素保存率按下式进行计算： 1.2.2光照对藻蓝蛋白稳定性的影响 将0.1 g藻蓝蛋白溶于1000 g水中，测定其在620 nm处的吸光度A0，分别放置在室温避光、室温光照的环境中，10天后再分别测定藻蓝蛋白组合物的水溶液在620 nm处的吸光度A1和A2，计算其色素保存率。 1.2.3化妆品添加剂对藻蓝蛋白稳定性的影响 在100 ppm的藻蓝蛋白溶液中，按照2015年《化妆品安全技术规范》规定的化妆品添加剂的用量以及化妆品配方中化妆品添加剂的常用量，加入下列添加剂：12 %甘油、9 %丁二醇、3 %氯化钠和0.15 %苯甲酸钠，分别放置在室温避光、室温光照、40 ℃避光的环境中，10天后比较藻蓝蛋白色素保存率的变化。将其进行复配，按以上方法进行实验，观察其色素保存率的变化。 2 结果与分析 2.1 温度对藻蓝蛋白稳定性的影响 温度对藻蓝蛋白稳定性的影响见图1。 由图1可得，在室温避光、40 ℃避光的环境中放置10天后，藻蓝蛋白的色素保存率分别降为最初的28.57 %和24.89 %。由测定的结果可知，藻蓝蛋白的色素保存率较低，而高温即40 ℃可能破坏了藻蓝蛋白的结构，更不利于藻蓝蛋白的稳定性。
图1 温度对藻蓝蛋白稳定性的影响 Fig.1 Effect of temperature on the stability of phycocyanin 2.2 光照对藻蓝蛋白稳定性的影响 光照对藻蓝蛋白稳定性的影响见图2。 由图2可得，在室温避光、室温光照的环境中放置10天后，藻蓝蛋白的色素保存率分别降为28.57 %和19.34 %。由测定的结果可知，光照同样也会破坏藻蓝蛋白的结构，降低藻蓝蛋白的色素保存率。甚至光照对藻蓝蛋白的稳定性影响还要大于高温的影[收稿日期] 2018-12-29 [基金项目] 广州市科技计划项目(201807010053)；广州市科技计划项目(201803010118) [作者简介] 吕平平(1991-)，女，河南人，硕士研究生，主要研究方向为化妆品配方研发。 2019年第5期广东化工第46卷总第391期 www.gdchem.com · 61 ·
响。
图2 光照对藻蓝蛋白稳定性的影响 Fig.2 Effect of illumination on the stability of phycocyanin 2.3 化妆品添加剂对藻蓝蛋白稳定性的影响 化妆品添加剂对藻蓝蛋白稳定性的影响见图3和图4。 由图3可得，取四份100 ppm的藻蓝蛋白溶液，分别加入12 %甘油、9 %丁二醇、3 %氯化钠和0.15 %苯甲酸钠，分别放置在室温避光、室温光照、40 ℃避光的环境中，10天后加入甘油的色素保存率分别为44.93 %、29.65 %和39.75 %，加入丁二醇的色素保存率分别为47.30 %、30.94 %和42.01 %，加入氯化钠的色素保存率分别为54.41 %、40.28 %和46.88 %，加入苯甲酸钠的色素保存率分别为46.23%、29.58 %、40.29 %，可以看出甘油、丁二醇、氯化钠和苯甲酸钠可以提高藻蓝蛋白的色素保存率，四种物质中，氯化钠提高的幅度最大。 由图4可得，在100 ppm的藻蓝蛋白溶液中，加入12 %甘油、9 %丁二醇、3 %氯化钠和0.15 %苯甲酸钠，分别放置在室温避光、室温光照、40 ℃避光的环境中，10天后色素保存率分别为78.24 %、57.80 %和76.02 %，说明了藻蓝蛋白的色素保存率得到了较大幅度提升，这可能是因为甘油和丁二醇多元醇可以一定程度上使藻蓝蛋白这种蛋白质稳定化并且阻止其聚集[9]。而氯化钠和苯甲酸钠是很好的防腐剂，可以降低细菌生长，降低了藻蓝蛋白的降解程度[7]。
图3 化妆品添加剂对藻蓝蛋白稳定性的影响 Fig.3 Effect of cosmetic additives on the stability of phycocyanin
图4 组合化妆品添加剂对藻蓝蛋白稳定性的影响 Fig.4 Effect of compound cosmetic additives on the stability of phycocyanin 3 结论 温度和光照会影响藻蓝蛋白的色素稳定性，其中，光照对藻蓝蛋白的色素稳定性影响会大于温度的影响。适当浓度的甘油、丁二醇、氯化钠和苯甲酸钠可以对藻蓝蛋白的色素起到保护作用，其中氯化钠对藻蓝蛋白的保护作用最明显。将四种物质进行组合，在室温避光、室温光照、40 ℃避光的环境中，藻蓝蛋白的色素保存率提高到78.24 %、57.80 %和76.02 %，对藻蓝蛋白色素的储存稳定性有明显的改善作用。添加了复合添加剂的藻蓝蛋白溶液可以直接应用在化妆品中。 参考文献 [1]ROMAY C，GONZALEZ R，LEDON N，et al．C-phycocyanin：abiliprotein with antioxidant，anti-inflammatory and neuroprotective effects[J]．Current Protein and Peptide Science，2003，4(3)：207-216． [2]赵艳景，汤云成．条斑紫菜藻蓝蛋白的分离纯化及其抗衰老作用研究[J]．食品科学，2012，33(17)：94-97． [3]汪兴平，谢笔均，潘思轶，等．葛仙米藻蓝蛋白抗氧化作用研究[J]．食品科学，2007，28(12)：458-461． [4]李济平．藻蓝蛋白对免疫系统的活性的研究[J]．中国公共卫生，2000，16(7)：647-648． [5]Wu L C，Lin Y Y，Yang S Y，et al．Antimelanogenic effect of c-phycocyanin through modulation of tyrosinase expression by upregulation of ERK and downregulation of p38 MAPK signaling pathways[J]．Journal of Biomedical Science，2011，18(1)：74-74． [6]Berns D S，Maccoll R．Phycocyanin in physical chemical studies[J]．Chemical Reviews，1989，89(4)：807-825． [7]Mishra S K，Shrivastav A，Mishra S．Effect of preservatives for food grade C-PC from Spirulina platensis[J]．Process Biochemistry，2008，43(4)：339-345． [8]Chaiklahan R，Chirasuwan N，Bunnag B．Stability of phycocyanin extracted from Spirulina sp．：Influence of temperature，pH and preservatives[J]．Process Biochemistry，2012，47(4)：659-664． [9]F·波特谢．藻蓝蛋白的提取和稳定化方法以及其应用[P]．中国，CN201380057914．5，2015． (本文文献格式：吕平平，李传茂，杨登亮，等．螺旋藻藻蓝蛋白稳定性的实验研究[J]．广东化工，2019，46(5)：60-61) (上接第25页) [6]郭玉红，王宇双．取代基对烯烃亲电加成反应取向及反应活性的影响[J]．辽宁师范大学学报：自然科学版，1996(1)：81-85． [7]王新灵，高巍．Gaussian03软件在有机化学教学中的应用[J]．新课程研究(中旬刊)，2011(10)：173-174． (本文文献格式：陶俊宇，杨静，曹孝蕊，等．一取代乙烯亲电加成反应的理论计算研究[J]．广东化工，2019，46(5)：24-25)
