海藻来源藻胆蛋白研究进展

羌 玺，王立军，牛建峰，宫相忠，王广策,

（1.中国海洋大学海洋生命学院，山东青岛 266003；2.中国科学院实验海洋生物学重点实验室，海洋大科学研究中心，中国科学院海洋研究所，山东青岛 266071；3.青岛海洋科学与技术试点国家实 验室，海洋生物学与生物技术功能实验室，山东青岛 266237；4.南通中科海洋科学与技术研究发展中心，江苏南通 226334）

藻胆蛋白是一种天然的带有荧光的水溶性色素蛋白，来源于藻类，大多集中在藻胆体内，多分布在藻类中的类囊体膜上。藻胆蛋白主要分为藻红蛋白、藻蓝蛋白、别藻蓝蛋白和藻红蓝蛋白四类，含有藻红色素、藻蓝色素、藻尿色素以及藻紫色素[1]。藻胆蛋白在不同种类的海藻中的含量也不同。目前藻胆蛋白价格较高，藻胆蛋白纯度＞0.7 为食品级，纯度＞3 为药品级，纯度＞4 为试剂级，试剂级的藻胆蛋白价格尤为昂贵。藻胆蛋白提取纯化工艺较为复杂，常见冻融破碎、盐析[2]、层析[3]，费时费力。近年来出现了多种新型提取纯化方法，简化了提取方式，提高了藻胆蛋白的纯度。藻胆蛋白具有独特光学特性和生物活性，可作为天然色素染料[4]、抗氧化剂[5]、荧光探针[6]、光敏剂[7]等广泛使用。海藻是一种生活在海洋中的孢子植物，其分布广、品种多、产量大且含有丰富的多糖、蛋白、脂质等活性物质。随着我国海藻养殖规模的不断扩大以及人们对海藻研究的日益深入，提高海藻的附加产值成为当前主要的研究课题。本文基于海藻藻胆蛋白的最新研究进展，对其来源、结构组成、提取纯化工艺、应用开发等研究进行系统总结，为藻胆蛋白的开发利用及海藻资源高值化利用提供借鉴。

1 藻胆蛋白来源

藻胆蛋白主要存在于红藻、蓝藻、隐藻以及少量甲藻之中，如紫菜（Porphyra）[8]、龙须菜（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）等淡水藻类中，其中海藻资源丰富，是藻胆蛋白的重要来源。

藻胆蛋白在不同种属藻类中的含量也不相同，常见藻类中的藻胆蛋白大约占干重的2%[14]。藻胆蛋白的含量还受到藻类生长阶段的影响，如在坛紫菜初始阶段，藻胆蛋白的含量约为坛紫菜干重的4.2%，随着藻类的生长，藻胆蛋白含量逐渐提高，达到成熟期后，藻胆蛋白含量达到顶峰，随后含量快速减少至干重的0.97%。可能是光合作用时，光需要通过藻胆蛋白进入光系统，因此在成熟期时光合作用最强，继而藻胆蛋白含量较多，到了末期，紫菜细胞迅速老化，氮源减少，光合作用受限，导致藻胆蛋白数目快速下降。此外，不同地域海藻中藻胆蛋白含量也有不同，北部海域的坛紫菜藻胆蛋白含量为干重的4.2%，与南部海域坛紫菜藻胆蛋白占干重的3.84%相比，北部海域含量较高[15]。所以提取藻胆蛋白时应选用纬度较高区域成熟期的海藻，以便提高藻胆蛋白的提取含量。另外，藻类生长过程中的水体温度、光照强度、pH、CO2含量、碳氮比等因素都会对藻类的生长代谢产生影响[16-17]，导致藻胆蛋白含量产生波动。藻胆蛋白含量在不同状态的海藻中亦有区别，将干制条斑紫菜与烤制的条斑紫菜中的藻胆蛋白含量进行了对比，陈科伟等[18]得出结论，干制紫菜中的藻胆蛋白含量为16.2～30.7 g/kg，而烤制紫菜中的藻胆蛋白含量则只有干制紫菜的五分之一；将新鲜海藻与喷雾干燥处理的海藻在同一条件下提取藻胆蛋白，余九九等[19]得出新鲜海藻提取到的藻胆蛋白含量为10.99%，比晒干或加工干燥的海藻中含量高出2.1%。因此寻找适宜状态下的提取原料就尤其重要。

藻胆蛋白不仅可以从天然海藻中提取，还可以通过基因工程体内合成或体外重组技术获得[20]。Kim 等[21]以EMS 作为诱导剂，对微藻进行突变诱导处理，并对突变体内的藻胆蛋白进行测定，发现突变体内的藻红蛋白含量提高至原来的4.4 倍，藻蓝蛋白含量提高至4.8 倍，为提高海藻中藻胆蛋白的含量提供了新方法。基因工程技术可以把从海藻中获得产藻胆蛋白的目标基因在异源载体中表达，从而获得具有生物学活性的藻胆蛋白[20,22]。衣俊杰等[23]以节旋藻为原料，克隆藻蓝蛋白α亚基的5 个基因并附在不同载体上，重组成两个体系Ⅰ（pACYCDu-etcpcA 及pET-hox1-pcyA）和Ⅱ（pACYCDu-et-cpcAcpcE-cpcF 及pET-hox1-pcyA），并在大肠杆菌中表达，得到的藻蓝蛋白通过SDS-PAGE 和荧光分析，表明其不仅有生物活性，而且重组体系Ⅰ藻蓝蛋白表达量高于重组体系Ⅱ。基因工程技术提高了藻胆蛋白的得率，增强了荧光特性，且操作简单，无需传统提取的繁琐工艺，为藻胆蛋白的来源提供了新思路。

2 藻胆蛋白的结构和性质

藻胆蛋白是海藻光合作用的重要组成部分，常以藻胆体形式存在，而在隐藻中则是以异二聚体或单体形式存在。藻胆体依附在类囊体膜表面或内腔中，呈现半圆形、椭球形、柱状或双圆筒状[24-25]。藻胆体中分布着四种不同的藻胆素，分别是藻红素、藻蓝素、藻胆紫素和藻尿胆素。如图1 所示，藻胆素是一类线性开链的四吡咯环化合物，根据藻胆蛋白硫醚键共价连接脱辅基载体蛋白的半胱氨酸残基上藻胆素的不同，藻胆蛋白分成藻红蛋白（phycoerythrin，PE）、藻蓝蛋白（phycocyanin，PC）、别藻蓝蛋白（allophycocyanin，APC）和藻红蓝蛋白（phycoerythrocyanin，PEC）[26]。如图2 所示，藻红蛋白排列在整个藻胆体的最外侧，形成的六个分叉结构能增大表面积，吸收更多光，随后将光能传给下一级藻蓝蛋白，再由藻蓝蛋白传递给藻胆体中心的别藻蓝蛋白，最后由别藻蓝蛋白传递给光反应中心。藻胆蛋白内存在着两种或三种亚基，藻胆蛋白通常以两种（α、β）亚基组合而成的三聚体（αβ）3或者六聚体（αβ）6形式存在，如图2a所示是藻红蛋白的α亚基的结构形式。藻红蛋白除了α、β亚基之外还含有γ亚基，常以六聚体（αβ）6γ的形式存在[27]。α亚基的分子量大致为13～20 kDa，β亚基比α亚基要大，约是14～24 kDa，藻红蛋白中的γ亚基30～34 kDa，这样能使藻红蛋白在藻胆体外侧更加稳定[28]。

图1 藻胆素结构图[36]Fig.1 Structure of phycobilins[36]

图2 藻胆体和部分藻胆蛋白结构图[37-38]Fig.2 Structure diagram of phycobilisome and part of phycobiliproteins[37-38]

藻胆蛋白是一种水溶性酸性蛋白，等电点较低。海生多管藻中藻红蛋白等电点4.5，藻蓝蛋白等电点5.6[29]；红毛菜中别藻蓝蛋白等电点4.42。由于藻蓝蛋白、藻红蛋白、别藻蓝蛋白带有不同的色素基团，导致它们的光吸收峰不同，一般藻红蛋白吸收峰在490～570 nm，藻蓝蛋白吸收峰在610～625 nm，个别一些在553 nm 处产生吸收峰，别藻蓝蛋白构造与藻蓝蛋白类似，两者吸收峰接近，别藻蓝蛋白吸收峰大致在650～660 nm[30-31]。藻胆蛋白稳定性较差，环境温度、溶液pH、光照强度、离子强度等环境因素，都会对藻胆蛋白的稳定性和荧光特性产生影响[32]，一般藻胆蛋白环境温度不超过65 ℃，高温会破坏蛋白结构，导致变性失活。另外，高浓度的金属离子、有机溶剂也会使藻胆蛋白氢键、次级键被破坏，从而失活沉淀。可以通过筛选耐热菌株生产藻胆蛋白[33]、添加葡萄糖等稳定剂[34]、制成微胶囊[35]等方法，提高藻胆蛋白的稳定性。

3 藻胆蛋白的提取纯化方法

3.1 藻胆蛋白的提取

3.1.1 化学破壁法 化学破壁法借助化学试剂将细胞壁、细胞膜中的磷脂层溶解，增加细胞壁和细胞膜的通透性，使得胞内物质溶出。常见的化学试剂有酸、碱、有机溶剂[39]、表面活性剂[40]等。许河山等[41]以江蓠泡碱液为原料，分离纯化藻胆蛋白，利用膜过滤去除杂质，得到0.5%～2.0%藻胆蛋白提取液，使得琼脂生产中的泡碱液得到二次利用。此方法虽然提取速度快、效率高，但是化学试剂会影响藻胆蛋白活性，对后续纯化工艺有一定影响，不利于获得高纯度的藻胆蛋白。

3.1.2 物理破壁法 物理破壁法是利用物理作用来破坏细胞的结构，使细胞壁、细胞膜破碎，胞内物质溶解到提取液中。常见的物理破碎法有反复冻融法[42]、渗透压法[43]、高压破碎法、研磨法[44]、粉碎破壁法[45]等。反复冻融使细胞液形成冰晶组织，细胞液浓度减少，细胞内渗透压增大，导致细胞破裂，藻胆蛋白从胞内溶出，此方法操作简单，能运用到工业化生产中，但具有耗时长、效率低等缺点。与反复冻融法相比，溶胀法耗时较短，提取率略高，王翠芹等[46]比较了不同破碎方法对坛紫菜中藻红蛋白提取量的影响，用0.01 mol/L Tris-HCl 作溶胀剂提取9 h，得到藻红蛋白含量为9.71 mg/g，纯度0.45，纯度高于化学试剂处理法和搅切法。Soni 等[47]在藻体研磨粉碎时加入液氮，随后用Tris-HCl 缓冲液进行提取，得到了纯度为4.52 的藻蓝蛋白。液氮可以降低周围的温度，避免研磨时摩擦产生的温度导致藻胆蛋白变性失活，且低温能使细胞膜脆性增加，有助于细胞壁破碎。液氮法操作简便、成本低廉，适合实验室小规模制备，但工业化生产中，液氮使用量高，增加成本。物理破壁法作用条件温和，但耗时较长。在实际生产中需进一步优化提取时间、温度、次数等参数。此方法还可与其他方法混用，提高藻胆蛋白提取量。

3.1.3 生物破壁法 酶法是利用细胞自身的酶系或者添加的酶制剂，将细胞壁、细胞膜通过酶催化作用进行消化溶解，提取藻胆蛋白。常见的酶有琼脂酶、纤维素酶、β-葡聚糖酶、木聚糖酶和果胶酶[48]。张文怡[49]用纤维素酶、果胶酶复合酶制剂，以藻红蛋白的提取量为比较值，得出当纤维素酶和果胶酶的配比为7:3 时，从红毛菜中提取的藻红蛋白达到了13.07 mg/g，远高于传统冻融法的7.83 mg/g。相比于传统的提取方法，酶法简单快捷，作用条件温和，酶解效率高，提取的藻胆蛋白生物活性高。随着优化不同酶的配比、酶反应时间等相关参数，酶法会进一步提高藻胆蛋白提取量，这一方法具有广泛的应用前景。

3.1.4 辅助破碎法 单一的破壁方法很难对藻胆蛋白进行高质量的提取，往往采用复合的方法来提高藻胆蛋白得率。辅助破碎法是利用超声、微波方法配合物理、生物破壁法对藻胆蛋白提取。超声辅助破碎法是利用声能在液体中传导使细胞壁受到冲击破裂，更高效快速的获得粗提液。Kong 等[50]对超声时间、功率、pH、料液比等进行响应面优化试验，酶解与超声共同提取坛紫菜中的藻红蛋白，得出pH5，料液比1:40，超声时间40 min，功率450 W 条件下，藻红蛋白得率最高1.808%，纯度0.46。虽然超声时易产生热量，对藻胆蛋白的活性产生一部分影响，但可用冰浴或液氮保持低温避免藻胆蛋白高温失活。由于超声设备容量有限，只适宜实验室小规模制备，不适用于工业大规模提取。微波辅助破碎法是微波与细胞内极性分子耦合，形成定向加热，细胞壁失水收缩，得以破坏。朱晓君[51]对比了条斑紫菜在微波辅助前后藻红蛋白的提取率，加入微波辅助后，藻红蛋白比之前提取率提高了6.4%，纯度达到0.225。微波穿透力强，反应物混合均匀，简单快速、高效易得，但藻胆蛋白容易受温度影响，在40 ℃以下时，藻红蛋白吸收峰均正常，随着温度上升至52 ℃时，因蛋白质受热变性，进而藻胆蛋白的结构被破坏，藻胆蛋白变性失活，导致吸收峰发生偏移[52]。目前微波辅助法由于难以保持低温环境，易使藻胆蛋白变性失活，使用较少，不过此方法为大规模开发提取藻胆蛋白提供了新方法和新思路。

3.1.5 多针板电晕放电提取法 多针板电晕放电技术是一种全新的提取藻胆蛋白的方法，该装置利用反应罐口的针电极和罐底电极板放射出负离子和正离子，通过调节电机的快慢，控制释放能量的强度，使得细胞壁和细胞膜破裂，藻胆蛋白溶出，且围绕反应罐的外周还设有螺旋形的冷凝管，以降低提取温度，防止藻胆蛋白因高温变性失活[53]。电场强度和电场中处理时间将影响胆蛋白提取量，Martínez 等[54]将紫球藻在放置在2～10 kV/cm 不同强度的电场下，处理150 μs，藻红蛋白得率从5.1 mg/g 提高至25.4 mg/g。这一全新的方法目前仍在实验室操作阶段，还需对电机快慢、放射离子数目、处理时间等参数进一步优化，以便达到工业生产的需求。

3.2 藻胆蛋白的分离纯化

由于细胞被破碎，制备得到的藻胆蛋白粗提液中还含有很多细胞内容物以及其他杂蛋白，藻胆蛋白的利用价值随着纯度的增加而提高，所以要得到一定纯度的藻胆蛋白，就要进行藻胆蛋白的分离和纯化。藻胆蛋白分离纯化方法主要分成传统型和新型方法两大类。表1 总结了最新的藻胆蛋白提取纯化方法。

表1 藻胆蛋白分离纯化方法Table 1 Extraction and purification methods of phycobiliproteins

3.2.1 传统分离纯化方法 传统分离纯化的方法是根据蛋白质的性质、分子量来进行分离。例如盐析法[55]、超滤法[56]、层析法[57]、等电点沉淀法[9]、层析法等。盐析法是在粗提液中加入大量的强电解质，利用大分子物质溶解度降低而析出，从而进行分离的方法。藻胆蛋白常用硫酸铵盐析。层析法原理是不同蛋白质性质不同，通过柱子的时间有所差异，分离不同的蛋白质。根据层析柱内的填料不同，分为羟基磷灰石柱、疏水层析柱、阴离子交换柱等。郭凝[58]将粗提后多管藻提取液经过葡聚糖凝胶和DEAE 离子交换层析纯化，相比于盐析法纯度低，层析法使藻胆蛋白纯度超过4，大幅提高藻胆蛋白纯度。层析柱纯化效果明显，低温环境有利于藻胆蛋白保持生物活性，但层析柱参数优化目前多集中于小规模提取，尚未有中试及大规模提取的参数优化，有待于进一步开发研究。与前两种方法不同，等电点沉淀法根据不同蛋白质等电点不同且蛋白质位于等电点时溶解度最低的性质来分离。用稀盐酸作为等电点沉淀介质，马莹等[59]得出在pH4.25 的条件下，低温沉淀藻胆蛋白，干燥后粗蛋白的含量高达35.9 mg/g，等电点沉淀其操作与前两种相比较为便捷，一次提取量大，稀盐酸易挥发，适宜工厂化生产。综上所述，传统分离纯化方法具有纯化成本低、工艺简单及保持生物活性等优势，但提取效率低的缺点也十分明显，需要进一步优化传统方法工艺参数或者探索出新的分离纯化的方法。

3.2.2 新型分离纯化方法

3.2.2.1 膨化柱法 本课题组发明了膨化柱方法，利用疏水层析与膨化床结合的方式，分别从多管藻、坛紫菜中提取藻红蛋白，上样后，用硫酸铵从上至下洗脱，通过优化进样速度、洗脱剂浓度工艺，分别获得了纯度为3.9 和5.29 的藻红蛋白[26]。随后又以细基江蓠为原料，得出藻红蛋白提取率达到13.83%，纯度超过4，且对后续琼脂开发无影响[60]。膨化柱法改变了传统层析柱由上方进样的顺序，将粗提液通过蠕动泵从层析柱下方进样，避免了传统上方进样时粗提液中的粘性多糖堵塞层析柱，影响分离效果。膨化柱法虽然只改变了进样顺序，但提高藻胆蛋白纯度和回收率，减少层析时间与成本，但对膨化柱洗脱时间、洗脱pH 等因素仍需要进一步的完善优化。

3.2.2.2 利凡诺沉淀法 利凡诺能够与蛋白质反应形成复合物，用硫酸铵沉淀后其会与其他的杂质分离，再用凝胶过滤的方式去除。这一方法步骤简单，适宜大规模分离纯化，且纯度高于用硫酸铵沉淀的纯度，无需后续纯化操作。但此方法需要增加去除利凡诺的步骤，增加了时间和成本，纯化效率较低。在分离纯化过程中不同配比的利凡诺、pH、离子强度等因素会影响藻胆蛋白纯化效果，仍需要后续进一步优化。目前对于利凡诺去除问题，水杨酸可在去除利凡诺时减少对藻胆蛋白的影响，这也为快速高效去除利凡诺提供了新方法[61]。

3.2.2.3 双水相萃取法 双水相萃取的原理是根据蛋白质在两相之间的静电、疏水等作用进行选择性分配。常见的双体系为聚乙二醇（PEG）和葡聚糖或者聚乙二醇和盐体系。Nascimento 等[62]比较了聚乙二醇与磷酸钾、硫酸铵、柠檬酸钠不同比例体系的萃取效果，发现13%PEG 与14%磷酸钾体系纯化效果较好，且连续萃取比间歇萃取效果好。Rochak 等[63]利用PEG1450-磷酸钾体系，连续萃取，与PEG3350-磷酸钾体系相比，前者萃取后的纯化效果较好，纯度提高了11 倍，得率达到了57%。双水相萃取法可在低温环境下操作，有助于保持藻胆蛋白的活性，安全环保。还可与层析法相结合，获得更高纯度的藻胆蛋白。不同比例体系的静电引力和疏水力不同，纯化效果也有所差异，根据目标蛋白选择合适的分离体系是这一方法要考虑的首要问题。

4 藻胆蛋白的开发与应用

藻胆蛋白颜色鲜艳，安全无毒，可作为天然着色剂用于食品、化工等领域，藻胆蛋白具有抗氧化、抗疲劳、增强免疫力的功效以及独特的荧光特性，可作为抗氧化剂、荧光标记试剂、肿瘤抑制剂、光敏剂用于医药保健、生物检测、光动力治疗等领域。随着对藻胆蛋白的深入研究，进一步拓展了藻胆蛋白的应用。

4.1 天然着色剂

当今人们越来越追求天然、绿色健康的理念，藻胆蛋白作为一种纯天然的色素添加剂，是食品、化妆品等优选的天然色素物质。藻红蛋白具有鲜艳的红色，藻蓝蛋白是蓝色，别藻蓝蛋白是孔雀蓝，可以将这几种蛋白按不同的比例进行混合，从而调制出更多不同的颜色，以用于不同的物质。法国已推出B-BLUE的藻蓝蛋白功能性饮料，推动了藻蓝蛋白发展。藻蓝蛋白加入到冰淇淋中，182 d 内可保持颜色稳定，提高了产品抗氧化能力，改善了冰淇淋的风味和品质[68]。将藻蓝蛋白添加到酸奶中不仅颜色吸引消费者，而且可以提高酸奶粘度，增加其稳定性，延长保质期，具有不同于普通酸奶独特优势[69]。藻胆蛋白还可用于硬糖、饼干、松蛋糕、乳制品、罐头、饮料、布丁等食品的着色，一般使用量为0.1～0.8 g/kg[70]。食品级藻红蛋白的开发程度较藻蓝蛋白低，但藻红蛋白的红色较蓝色相比更易被消费者接受，未来可研发以藻红蛋白为添加剂的饮料、糕点、糖果等产品。随着3D 打印技术在食品领域的发展，未来可将不同颜色的藻胆蛋白与3D 食品打印相结合，进行个性化定制食品加工。随着藻胆蛋白提取纯化工艺的进一步改进完善，食品级藻胆蛋白价格会下降，藻胆蛋白这一天然色素运用范围将更加广泛。

4.2 肿瘤抑制剂

体外实验表明，藻胆蛋白具有抑制肿瘤细胞生长的作用。褚静等[71]研究不同浓度的藻蓝蛋白对人乳腺癌细胞的抑制作用，得出藻蓝蛋白可以抑制乳腺癌MDA-MB-468 细胞的转移速度和表达，且激活p38 MAPK 和JNK 信号传导途径，促进癌细胞的凋亡。此外藻胆蛋白对肺癌、喉癌、肝癌、结肠癌等细胞均有很好的抑制效果。在将藻胆蛋白应用于肿瘤治疗中时，可将其光敏特性与其他肿瘤治疗方法结合，提高对肿瘤细胞的杀伤效果，减少病人副反应。

4.3 消炎剂

藻胆蛋白与一些非甾体抗炎的药物成分具有相似的结构，具有消炎的活性，与化学合成消炎药物相比，藻胆蛋白可减少过敏反应，安全性高。Li 等[72]对肺部纤维化的小鼠灌喂藻蓝蛋白，发现藻蓝蛋白降低了造成炎症的细菌数，减轻了辐射造成的肺部炎症和肺部纤维化，恢复了肺部及肠道正常微生物菌群。这一发现为藻胆蛋白的消炎活性提供了实验论证。

4.4 抗氧化剂

现代药理实验证明藻胆蛋白具有很好的抗氧化活性，Grover 等[73]小鼠实验表明藻蓝蛋白能有效清除OH-和RO-自由基，当藻胆蛋白含量达到500 mg/kg时，有显著抗氧化、提高免疫的功能，且不会产生毒性。藻蓝蛋白还能抑制肝脏微粒脂过氧化物生成，增加体内超氧化物歧化酶和谷胱甘肽的表达，减少肝脏损伤[74]。李文军等[75]以藻红蛋白、松花粉为主要材料，以压片糖果的形式对小鼠进行灌喂，结果得出该压片糖果能提高小鼠淋巴细胞的活性，清除体内自由基，产生抗氧化、缓解疲劳等作用。哈尔滨捷康生物利用藻胆蛋白的抗氧化活性研制出了美容面膜，该面膜具有延缓面部皮肤衰老等功效，为藻胆蛋白在医用保健方向的开发利用提供了一定的新思路。

4.5 光敏剂

光动力治疗是一种新兴治疗肿瘤的技术，具有治疗效果好、创伤小等优势。光动力治疗利用激光照射光敏剂，光敏剂从基态上升至激发态产生能量和活性氧物质组分，特定杀伤肿瘤细胞，达到治疗疾病的目的。传统光敏剂血卟啉紫外吸收较强，人体代谢缓慢，副作用较大。李冠武等[76]发现藻红蛋白、藻蓝蛋白、别藻蓝蛋白光敏毒性都比血卟啉要低，特别是别藻蓝蛋白是理想的光敏剂材料。Silva 等[77]证实藻蓝蛋白可以特异性抑制宫颈癌细胞增殖，抑制癌细胞转移。藻胆蛋白作为光敏剂，不仅可以用于光动力治疗肿瘤、痤疮等疾病，还可作为一些害虫的捕杀剂和抑菌剂。只需4000 μg/mL 的藻胆蛋白，果蝇的死亡率达到93.3%，但传统血卟啉甲醚在相同条件下果蝇死亡率只有66.66%。利用藻胆蛋白光敏杀虫，既降低使用量，也减少对生态环境的影响，环保高效。吴亚琴等[78]利用红毛菜中的藻红蛋白，发明出一款抗菌防霉型可食用膜，该膜可产生超氧自由基，杀死膜表面的细菌，保持膜内食物的风味。但目前药品级、试剂级藻胆蛋白的售价较高，高成本限制了藻胆蛋白在光敏剂方面的运用，降低试剂级藻胆蛋白纯化成本，对藻胆蛋白的应用开发具有推动作用。

4.6 荧光检测剂

藻胆蛋白上不同的藻胆色素，通过特定波长光照射，能够产生荧光。藻胆蛋白产生的荧光大多为橙色或红色，与检测的背景形成鲜明的颜色对比，更容易观察到检测结果。藻胆蛋白荧光探针可与不同金属离子结合，用于金属离子的检测[79]。Wang 等[80]用条斑紫菜提取的藻红蛋白作荧光探针，检测不同水环境下的Hg2+含量，发现峰值与含量呈现线性关系，灵敏度高达0.0130 μmol/L，且稳定性好，相对偏差1.6%。藻胆蛋白荧光探针不仅能检测离子，还可通过交联剂与待检测抗原/抗体结合，对细胞、组织、血清中的抗体/抗原检测。吴昌义[81]将海洋红藻的藻红蛋白用于鸡法氏囊病毒检测中，提高检测灵敏度；郑允权等[82]用藻蓝蛋白荧光探针来检测黄曲霉素，实现了快速检测。与传统探针相比，藻胆蛋白荧光强度大、Stoke 位移大、灵敏度高、无毒副作用、安全高效[83]，但藻胆蛋白分子量大及易受环境影响的缺点仍需解决，可研究特定剪切的藻胆蛋白肽段来降低藻胆蛋白空间位阻，使藻胆蛋白更易进入细胞内部。

5 结论

海藻在我国的养殖规模大、产量高，但对其的应用目前多集中在海藻食用、干制等初加工，其产品价值较低，较少存在精加工和对海藻天然产物的开发利用；且目前养殖末水海藻浪费严重，被大量遗弃在养殖区域；因此可选取养殖末水海藻作原料提取藻胆蛋白，既能够合理利用资源，又提高了经济价值。作为海藻中一类重要的活性物质-藻胆蛋白其传统提取方式耗时长、效率低，新型方法技术尚未成熟，未来探索简单、廉价、高效的工业规模化制备方法，降低藻胆蛋白价格，有助于藻胆蛋白的开发利用。随着人们对藻胆蛋白生物活性研究的进一步深入，未来可探索以藻胆蛋白为添加剂的功能饮品、肉制品、功能乳品的规模化生产以及与3D 打印技术结合，个性化制备功能食品，增加市售产品种类，进一步拓宽其应用范围。已有研究证实藻胆蛋白具有抗氧化、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时减少分子量，可作为功能因子添加到保健食品中，增强人体吸收，达到保健的效果。藻胆蛋白荧光特性使其在荧光检测方面具有发展潜力，未来可与不同抗体偶联，制备成快速方便的试剂盒，以检测不同的抗原物质。藻胆蛋白还是理想光敏剂材料，应加强在肿瘤治疗中的研究，以用于临床治疗。但是藻胆蛋白的不稳定性限制了当下的发展，或许可与水凝胶包埋、纳米材料等现代材料技术结合，提高藻胆蛋白的光、热稳定性。

综上所述，藻胆蛋白具有非常重要的利用价值和广阔的开发前景，开发藻胆蛋白可以提高海藻的商业价值和利用率，对海洋生物资源开发和利用具有重要意义。