La phycocyanine est une protéine fonctionnelle majeure de la Spiruline, représentant 20 % de la base sèche de la Spiruline.
La phycocyanine peut être utilisée comme colorant naturel et matière première pour les produits de santé nutritionnels dans l'industrie alimentaire ; elle peut être développée comme additif dans l'industrie cosmétique ; elle a également un grand potentiel de développement dans l'industrie pharmaceutique, mais la sensibilité à la lumière et à la chaleur de la phycocyanine, ainsi que son intolérance aux acides et aux alcalis, ont fait que l'application industrielle de la phycocyanine n'a pas été popularisée.
Cependant, ces dernières années, avec les progrès de la science et de la technologie, la technologie de séparation et de purification de la phycocyanine a été continuellement mise à jour et itérée, et la qualité de son produit et son efficacité économique ont été rapidement améliorées, faisant que le domaine de développement et d'application attire progressivement l'attention de diverses industries et universitaires.
La phycocyanine a une activité antioxydante. Des études ont montré que la phycocyanine peut réguler les troubles métaboliques causés par l'élimination et la génération de radicaux libres, et que les radicaux libres sont directement ou indirectement liés à l'apparition de nombreuses maladies.
Étude sur l'extraction de la phycocyanine
La teneur en phycocyanine est liée aux conditions de culture et à la technologie de transformation de la Spiruline.La teneur en phycocyanine de la spiruline obtenue à partir de différents milieux de culture à source d'azote est différente. La teneur en phycocyanine de la spiruline irradiée à la lumière rouge est supérieure à celle de la spiruline irradiée à la lumière bleue. La teneur en phycocyanine de la spiruline cultivée au printemps et en été est supérieure à celle de l'automne. Les méthodes de séchage courantes de la spiruline comprennent le séchage à l'ombre, le séchage au soleil, le séchage au four, le séchage aux micro-ondes, le séchage sous vide, la lyophilisation, le séchage par atomisation, etc. Parmi elles, la lyophilisation, le séchage à l'ombre et le séchage par atomisation sont propices à la stabilité de la phycocyanine.
La phycocyanine est une protéine intracellulaire et l’effet d’extraction est lié à la méthode de rupture de la paroi cellulaire et aux paramètres du processus d’extraction.Les méthodes courantes de rupture mécanique des parois cellulaires comprennent la méthode de gonflement, la méthode de congélation-décongélation répétée, la méthode de rupture des parois cellulaires assistée par ultrasons, la méthode d'homogénéisation à haute pression, la méthode de broyage des tissus, etc., ainsi que la méthode des solvants chimiques, la méthode des enzymes biologiques, etc. Les méthodes de chauffage par champ électrique pulsé et par résistance ont également été utilisées dans l'application de la rupture des parois cellulaires et de l'extraction de phycocyanine ces dernières années. Cependant, dans le fonctionnement réel, afin d'obtenir l'effet idéal de rupture des parois cellulaires, plusieurs méthodes de rupture des parois cellulaires sont généralement couplées et utilisées.
La méthode de gonflement consiste à tremper la poudre de spiruline dans une solution aqueuse. En raison des différentes pressions osmotiques à l'intérieur et à l'extérieur des cellules, l'eau pénètre dans les cellules, brise les parois cellulaires et la phycocyanine se dissout. La méthode de gonflement nécessite un équipement simple et est facile à utiliser, mais l'inconvénient est qu'elle prend beaucoup de temps.
La méthode de congélation-décongélation répétée utilise un environnement de congélation à basse température pour congeler la suspension de spiruline, puis la décongèle à température ambiante, à plusieurs reprises pour obtenir l'effet de rupture cellulaire, de rupture cellulaire et de dissolution de la phycocyanine. La méthode de congélation-décongélation répétée est facile à utiliser, mais l'inconvénient est qu'elle prend beaucoup de temps pour augmenter la production et qu'elle est difficile à réaliser.
La méthode de rupture de paroi assistée par ultrasons utilise principalement la force de cisaillement et l'onde de choc générées par l'effet de cavitation pendant la transmission des ultrasons pour rompre complètement la paroi cellulaire et libérer les protéines intracellulaires. La méthode de rupture de paroi par ultrasons a un cycle expérimental court et un taux de rupture cellulaire élevé. L'inconvénient est que la consommation d'énergie de production en usine est élevée et que la chaleur générée pendant le processus de rupture de paroi par ultrasons provoque une augmentation de la température du matériau, ce qui est facile à provoquer une dénaturation des protéines.
La méthode d'homogénéisation à haute pression utilise le phénomène de cisaillement et d'impact à grande vitesse généré pendant le processus de pressurisation et de décompression soudaine lorsque le matériau dans l'homogénéisateur à haute pression passe à travers la vanne d'homogénéisation à haute pression pour faire en sorte que les matériaux expérimentaux liquide-liquide ou liquide-solide immiscibles forment un état émulsifié extrêmement fin et uniforme pour la dissolution de la phycocyanine.
La méthode de cisaillement à grande vitesse utilise la forte force de cisaillement générée par la lame rotative à grande vitesse pour transférer complètement le matériau brisé et le milieu solvant dans le flux à grande vitesse, favorisant ainsi la dissolution des substances solubles.
Les réactifs chimiques [2-acide (N-morpholino)éthylsulfonique, chlorure de calcium, etc. peuvent détruire directement la structure organisationnelle de la paroi cellulaire, améliorer la perméabilité et permettre aux protéines de s'écouler hors de la cellule. Il y a moins d'impuretés cellulaires dans l'échantillon traité, mais l'introduction de réactifs chimiques n'est pas propice à la purification ultérieure et les réactifs chimiques sont susceptibles d'endommager la structure des protéines.
De plus, la méthode bioenzymatique utilise des bioenzymes pour traiter la paroi cellulaire afin de favoriser la dissolution des substances intracellulaires.
La méthode du champ électrique pulsé expose les cellules à un champ électrique pulsé, formant une tension transmembranaire à l'intérieur et à l'extérieur de la cellule, provoquant des dommages à la membrane cellulaire, dissolvant ainsi les substances intracellulaires. En règle générale, plus la destruction cellulaire est complète, plus le taux de dissolution de la phycocyanine est élevé, mais la dissolution des polysaccharides de la gaine cellulaire de la spiruline rend la séparation et la purification ultérieures de la phycocyanine plus difficiles.
En règle générale, la phycocyanine en poudre est plus stable que la phycocyanine liquide, et la phycocyanine microencapsulée et la phycocyanine modifiée chimiquement sont plus stables. À l'heure actuelle, la phycocyanine comprend généralement deux types de formes posologiques : la phycocyanine liquide et la phycocyanine en poudre. La phycocyanine en poudre est généralement fabriquée par séchage par atomisation ou lyophilisation. Les principaux excipients du produit sont le tréhalose, le glucose et la maltodextrine.
En tant que pigment bleu naturel rare, la phycocyanine a une valeur d'application importante dans l'alimentation, la médecine, les cosmétiques et d'autres domaines. La phycocyanine a une couleur unique, une nutrition riche, des fonctions antioxydantes, anti-inflammatoires et autres fonctions physiologiques, et a de larges perspectives de développement et d'application. Cependant, du point de vue du développement actuel, la technologie de purification de la phycocyanine doit être améliorée. Bien que la séparation et la purification de la phycocyanine aient fait certains progrès ces dernières années, la technologie clé adaptée à la production industrielle à grande échelle doit encore être résolue. De plus, son problème de stabilité n'a pas été bien résolu, ce qui limite sérieusement la large application du pigment. Par conséquent, la technologie de préparation et de stabilisation de la phycocyanine nécessite encore des recherches et une exploration approfondies.
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