بررسی ‌عملکرد و ویژگی‌های آنتی‌اکسیدانی و ضدباکتریایی ‌رنگدانه‌های فیکوبیلی‌پروتئینی استخراج شده از اسپیرولینا و گراسیلاریا

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد بیوشیمی، گروه زیست‌شناسی، دانشکده علوم پایه، دانشگاه گیلان، رشت، ایران

2 دانشیار گروه زیست‌شناسی، دانشکده علوم پایه، دانشگاه گیلان، رشت، ایران

3 دانشجوی دکتری بیوشیمی، گروه زیست‌شناسی، دانشکده علوم پایه، دانشگاه گیلان، رشت، ایران

4 دکتری بیوشیمی، گروه زیست‌شناسی، دانشکده علوم پایه، دانشگاه گیلان

10.22124/japb.2026.31694.1578

چکیده

فیکوبیلی‌پروتئین‌ها، دسته‌ای از ترکیبات زیست‌فعال طبیعی مشتق شده از انواع جانداران مانند جلبک‌های قرمز و سیانوباکتری‌ها، به دلیل فعالیت‌های زیستی متنوع مورد توجه قرارگرفته‌اند. این پژوهش به بررسی ساختار‌های دو رنگدانه فیکوسیانین و فیکواریترین، ویژگی‌های طیف نوری و توانایی آنها در مهار رادیکال آزاد و ایجاد خواص آنتی‌اکسیدانی و ضدمیکروبی پرداخته است. این رنگدانه‌ها از جلبک‌های Spirulina platensis و Gracilaria gracilis استخراج شدند. فرایند استخراج شامل چرخه‌های انجماد- ذوب و سپس رسوب با سولفات آمونیوم و دیالیز، برای تخلیص نسبی بود. بررسی طیف‌سنجی، بیشینه جذب برای فیکوسیانین را در طول موج 620 نانومتر و برای فیکواریترین را در طول موج‌های 495 و 545 نانومتر نشان داد. الگوی باندهای SDS-PAGE حضور زیرواحدهای α و β (20-18 کیلودالتون) و γ (31 کیلودالتون) را تایید کرد. طیف FTIR نیز حضور گروه‌های عاملی زیستی از جمله آمید I در 1644 بر سانتی‌متر و ساختارهای تتراپیرولی را نشان داد. آزمون DPPH، فعالیت آنتی‌اکسیدانی هر دو رنگدانه را تایید کرد. درصد مهار رادیکال آزاد برای فیکواریترین و فیکوسیانین به ترتیب 59 درصد و 42 درصد گزارش شد. آزمون انتشار دیسک نشان داد که هر دو رنگدانه دارای اثر ضدمیکروبی علیه Staphylococcus aureus و Escherichia coli بودند. بیشترین فعالیت علیه باکتری گرم مثبت S. aureus توسط فیکواریتین بود و برای باکتری گرم منفی E. coli، فیکوسیانین بیشترین اثر مهاری را داشت. این نتایج، پتانسیل بالای این رنگدانه‌ها را برای کاربردهای دارویی، صنعتی و غذایی نشان می‌دهد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


Bennett A. and Bogorad L. 1973. Complementary chromatic adapt-ation in a filamentous blue-green alga. Journal of Cell Biology, 58(2): 419–435. doi: 10.1083/jcb.58. 2.419
Brabakaran A., Venkatesan S., Jayappriyan K.R., Roselin L.S. and Thangaraju N. 2020. Antioxidant properties of R‑phycoerythrin from red alga Spyridia filamentosa (Wulfen) Harvey collected on the Pudumadam Coast. Advanced Science, Engineering and Medicine, 12(4): 489–498. doi: 10.1166/asem.2020.2542
Chen H., Qi H. and Xiong P. 2022. Phycobiliproteins- a family of algae-derived biliproteins: Productions, characterization and pharmaceuti-cal potentials. Marine Drugs, 20(7): 1–21 (450). doi: 10.3390/md200704 50
Contreras-Martel C., Matamala A., Bruna C., Poo‑Caamano G., Almonacid D., Figueroa M., Martinez‑Oyanedel J. and Bunster M. 2007. The structure at 2Å resolution of phycocyanin from Gracilaria chilensis and the energy transfer network in a PC–PC complex. Biophysical Chemistry, 125(2–3): 388–396. doi: 10.1016/j. bpc.2006.09.014
Coulombier N., Jauffrais T. and Lebouvier N. 2021. Antioxidant compounds from microalgae: A review. Marine Drugs, 19(10): 1–22 (549). doi: 10.3390/md19100549
Duygu D.Y., Udoh A.U., Ozer T.B., Akbulut A., Erkaya I.A., Yildiz K. and Guler D. 2012. Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy for identification of Chlorella vulgaris Beijerinck 1890 and Scenedesmus obliquus (Turpin) Kutzing 1833. African Journal of Biotechnology, 11: 3817–3824. doi: 10.5897/ajb11.1863
Estrada J.P., Bescos P.B. and Del Fresno A.V. 2001. Antioxidant activity of different fractions of Spirulina platensis protean extract. Il Farmaco, 56(5-7): 497–500. doi: 10.1016/S0014-827X(01)01084-9
Hsieh-Lo M., Castillo G., Ochoa-Becerra M.A. and Mojica L. 2023. Phycocyanin and phyco-erythrin: Strategies to improve production yield and chemical stability. Algal Research, 69: 1–18 (103068). doi: 10.1016/j.algal.2019. 101600
Jaeschke D.P., Teixeira I.R., Marczak L.D.F. and Mercali G.D. 2021. Phycocyanin from Spirulina: A review of extraction methods and stability. Food Research International, 143: 1–14 110314. doi: 10.1016/j.foodres.2021. 110314
Kannaujiya V.K., Sundaram S. and Sinha R.P. 2017. Phycobili-proteins: Recent Developments and Future Applications. Springer, Singapore. 151P. doi: 10.1007/978-981-10-6460-9
Kawsar S.M., Fujii Y., Matsumoto R., Yasumitsu H. and Ozeki Y. 2011. Protein R-phycoerythrin from marine red alga Amphiroa anceps: Extraction, purification and characterization. Phytologia Balcanica, 17(3): 347–354.
Lowry O.H., Rosebrough N.J., Farr A.L. and Randall R.J. 1951. Protein measurement with the Folin phenol reagent. Journal of Biological Chemistry, 193(1): 265–275. doi: 10.1016/s0021-9258 (19)52451-6
Mantiri D.M.H., Kepel R.C., Boneka F.B. and Sumilat D.A. 2021. Phytochemical screening, antioxidant and antibacterial tests on red algae, Halymenia durvillaei, and phycoerythrin pigments. Aquaculture, Aquarium, Conservation and Legislation Bioflux, 14(6): 3358–3365.
Mishra S.K., Shrivastav A. and Mishra S. 2011. Preparation of highly purified C-phycoerythrin from marine cyanobacterium Pseudanabaena sp. Protein Expression and Purification, 80: 234–238. doi: 10.1016/j.pep.2011.06. 016
Mohamed S.A. 2018. Biotechnology Research. Retrieved January 1, 2018, Zagazig University, from http://www.journals.zu.edu.eg
Morya S., Kumar Chattu V., Khalid W., Khalid M.Z. and Siddeeg A. 2023. Potential protein phyco-cyanin: An overview on its properties, extraction, and utilization. International Journal of Food Properties, 26(2): 3160–3176. doi: 10.1080/10942912.2023.2 271686
Nguyen H.P.T., Morancais M., Deleris P., Fleurence J., Nguyen‑Le C.T., Vo K.H. and Dumay J. 2020. Purification of R‑phycoerythrin from a marine macroalga Gracilaria gracilis by anion‑exchange chromatography. Journal of Applied Phycology, 32: 553–561. doi: 10.1007/s10811-019-01947-x
Nowruzi B., Anvar S.A. and Ahari H. 2020. Extraction, purification and evaluation of antimicrobial        and antioxidant properties of phycoerythrin from terrestrial cyanobacterium Nostoc sp. FA1. Journal of Microbial World, 13(2): 138–153.
Patil G., Chethana S., Sridevi A.S. and Raghavarao K.S.M.S. 2006. Method to obtain C‑phycocyanin of high purity. Journal of Chromatography A, 1127(1-2): 76–78. doi: 10.1016/j.chroma.2006. 05.073
Pena-Medina R.L., Fimbres-Olivarria D., Enriquez-Ocana L.F., Martinez-Cordova L.R., Del-Toro-Sanchez C.L., Lopez-Elias J.A. and Gonzalez-Vega R.I. 2023. Erythroprotective poten-tial of phycobiliproteins extracted from Porphyridium cruentum. Metabolites, 13(3): 1–29 (366). doi: 10.3390/metabo13030366
Prabakaran G., Sampathkumar P., Kavisri M. and Moovendhan M. 2020. Extraction and characterize-ation of phycocyanin from Spirulina platensis and evaluation of its anticancer, antidiabetic            and antiinflammatory effect. International Journal of Biological Macromolecules, 153: 256–263. doi: 10.1016/j.ijbiomac.2020.03.009
Safari R. and Reyhani Poul S. 2023. Cell culture of Spirulina micro-algae (Spirulina platensis) and comparison the efficiency of enzymatic, ultrasound, freeze-defrosting and mineral solvent methods in extraction of phyco-cyanin pigment. Iranian Food Science and Technology Research Journal, 19(5): 649–661. doi: 10.22067/ifstrj.2023.78800.1204
Shanmugam A., Sigamani S., Venkatachalam H., Jayaraman J.D. and Ramamurthy D. 2017. Antibacterial activity of extracted phycocyanin from Oscillatoria sp. Journal of Applied Pharmaceutical Science, 7(3): 62–67. doi: 10.7324/ JAPS.2017.70310
Sitohy M., Osman A., Ghany A.G. A. and Salama A. 2015. Antibacterial phycocyanin from Anabaena oryzae SOS13. International Journal of Applied Research in Natural Products, 8(4): 27–36. doi: 10.59295/sum1(171)20 24_10
Sonani R.R., Roszak A.W., Ortmann De Percin Northumberland C., Madamwar D. and Cogdell R.J. 2018. An improved crystal structure of C‑phycoerythrin from the marine cyanobacterium Phormidium sp. A09DM. Photosynthesis Research, 135(1): 65–78. doi: 10.1007/s11120-017-0443-2
Soni R.A., Sudhakar K. and Rana R. 2017. Spirulina- From growth to nutritional product: A review. Trends in Food Science and Technology, 69: 157–171. doi: 10.1016/j.tifs.2017.09.010
Torres P., Santos J.P., Chow F. and Dos Santos D.Y. 2019. A comprehensive review of traditional uses, bioactivity potential, and chemical diversity      of the genus Gracilaria (Gracilariales, Rhodophyta). Algal Research, 37: 288–306. doi: 10.101 6/j.algal.2018.12.009
Valand R., Tanna S., Lawson G. and Bengtstrom L. 2020. A review of Fourier Transform Infrared (FTIR) spectroscopy used in food adulteration and authenticity investigations. Food Additives and Contaminants (A), 37(1): 19–38. doi: 10.1080/19440049.2019.1675909
Venkatesan S., Pugazhendy K., Sangeetha D., Vasantharaja C., Prabakaran S. and Meenambal M. 2012. Fourier transform infrared (FT‑IR) spectroscopic analysis of Spirulina. International Journal of Pharmaceutical and Biological Archive, 3(4): 969–972. doi: 10.31254/pharm.2012.3401
Zarrouk C. 1966. Contribution to the study of cyanobacteria: Influence of various physical and chemical factors on growth and photo-synthesis in Spirulina maxima. Ph.D. Thesis, University of Paris, France. 22P. doi: 10.1201/97814822 72970-3