بهینه ­سازی شکست سلولی و استخراج رنگدانه­ های پروتئینی از ریزجلبک porphyridium purpureum

پورفیریدیوم ریزجلبک قرمز تک سلولی است که با قابلیت رشد در آبهای شور پتانسیل بالایی در تامین ترکیبات فعال زیستی ارزشمند مانند فیکوبیلی پروتئین ها، با قابلیت کاربرد گسترده در صنایع غذایی، بهداشتی و پزشکی را دارد. در این پژوهش، بهترین روش استخراج فیکوبیلی پروتئین ها شامل رنگدانه های فیکواریترین، فیکوسیانین و آلوفیکوسیانین با استفاده از حلال های استخراج متفاوت شامل محلول nacl (1/0، 5/0 و 1 درصد)، بافر فسفات (25، 50، 75 و 100 میلی مولار (5/6 = ph))، آب مقطر، گلیسرول %10 و همچنین روش های فیزیکی انجماد-انجمادزدایی در ℃20- و نیتروژن مایع (تا 7 بار)، سونیکاسیون (1، 5، 7 و 10 دقیقه) و تغییر نسبت حجم حلال به جلبک مورد ارزیابی قرار گرفت. بر اساس نتایج، nacl 1% و گلیسرول 10% کارایی بهتری در استحصال رنگدانه های پروتئینی داشتند. بیشترین مقدار فیکواریترین (226/0 میلی-گرم در میلی لیتر) با nacl 1% به روش انجماد-انجمادزدایی در ℃20- و فیکوسیانین (0501/0 میلی گرم در میلی لیتر) و آلوفیکوسیانین (0189/0 میلی گرم در میلی لیتر) با گلیسرول 10% استخراج شد. بالاترین خلوص فیکواریترین (786/2)، فیکوسیانین (326/0) و آلوفیکوسیانین (185/0) نیز با استفاده از nacl 1% به دست آمد که به ترتیب در انجماد-انجمادزدایی در ℃20-، سه بار انجماد-انجمادزدایی در نیتروژن مایع و دو بار انجماد-انجمادزدایی در نیتروژن مایع ثبت شد.همچنین با افزایش غلظت سلولی نسبت به حجم حلال (10، 25، 50 و 100 میلی گرم در میلی لیتر)، غلظت فیکوبیلی پروتئین ها افزایش یافت. در تمام روش ها، رنگدانه صورتی فیکواریترین بیشترین مقدار و خلوص فیکوبیلی پروتئین ها را داشت. با توجه به اهمیت تجاری فیکواریترین، یافته‌های این پژوهش امکان استخراج این متابولیت با کیفیت بالا را در مقیاس 300 لیتر فراهم آورد.

optimization of the cell disruption method and protein pigments extraction from porphyridium purpureum

porphyridium purpureum is a single-celled and marine red microalga rich in valuable bioactive compounds such as phycobiliproteins, with potential applications in the food, health, and medical industries. this study aimed to evaluate the best method for extracting phycobiliproteins, including phycoerythrin, phycocyanin, and allophycocyanin, using various solvents: nacl solution (at 0.1%, 0.5%, and 1%); phosphate buffer (at 25, 50, 75, and 100 mm (ph 6.5)); distilled water; and 10% glycerol. physical methods such as freeze-thawing at -20°c and liquid nitrogen (to 7 times), sonication (1, 5, 7, and 10 minutes), and varying the volume ratio of solvent to algae were also assessed. results indicated that 1% nacl and 10% glycerol were more efficient in extracting protein pigments. the highest content of phycoerythrin (0.226 mg/ml) was obtained with 1% nacl using freeze-thawing at -20°c, while the highest amounts of phycocyanin (0.0501 mg/ml) and allophycocyanin (0.0189 mg/ml) were extracted with 10% glycerol. the highest purity levels of phycoerythrin (2.786), phycocyanin (0.326), and allophycocyanin (0.185) were achieved using 1% nacl with freeze-thawing at -20°c, three cycles of freeze-thawing in liquid nitrogen, and two cycles of freeze-thawing in liquid nitrogen, respectively. additionally, increasing the cell concentration relative to the solvent volume (10, 25, 50, and 100 mg/ml) led to higher protein pigment concentrations. phycoerythrin (pink pigment) showed the highest quantity and purity among the phycobiliproteins. considering the commercial importance of phycoerythrin, the findings of this research provide an efficient method for extracting this metabolite with high quality at 300l scale.