我們很少吃到藍色的食物，但這種“藍色黃金”是個例外

走進超市或餐廳，我們能看到紅色的蘋果、黃色的香蕉、綠色的蔬菜……但你有沒有發(fā)現(xiàn)，除了藍莓等個別例子，我們幾乎找不到藍色的天然食物？

回憶一下，超市攤位上，是不是很少看到藍色的果蔬？ 圖片來源：視圖網(wǎng)

這個現(xiàn)象并不是巧合，而且在水果和蔬菜上更加明顯。天然果蔬的藍色大多來自花青素類色素，這種色素不僅具備特殊的分子結(jié)構(gòu)，還要搭配特定酸堿度的細(xì)胞環(huán)境等條件，才能穩(wěn)定呈現(xiàn)藍色；與此同時，自然界的果實顏色主要服務(wù)于種子傳播，多數(shù)取食果實的動物對紅、橙、黃等暖色調(diào)更敏感，藍色果實的視覺吸引力在多數(shù)生境中沒有占到演化優(yōu)勢。種種因素之下，天然呈藍色的食物種類就顯得格外稀少。

藍莓是為數(shù)不多的天然呈藍色的水果 圖片來源：視圖網(wǎng)

但很少有人知道，在海洋世界里，早就誕生了一種純天然的藍色蛋白色素。它既是參與藍藻光合作用的重要成分，也是如今食品界極為稀缺的天然藍色原料——這就是被稱為 “藍色黃金”的藻藍蛋白。

藻藍蛋白粉末 圖片來源：中國科學(xué)院青島生物能源與過程研究所微生物制造工程中心

來自海洋的藍色禮物

藻藍蛋白是一種來源于藍藻（如螺旋藻）的天然色素蛋白，英文名“Phycocyanin”源于希臘語詞根“phyco-”（藻類）和“kyanos”（藍色），因提取為固體物質(zhì)后，擁有標(biāo)志性的亮藍色外觀而得名。

藻藍蛋白的藍色源自源于其分子內(nèi)獨特的四吡咯環(huán)結(jié)構(gòu)，它能夠吸收波長范圍約550-650納米、橙紅色到黃色的光。根據(jù)光學(xué)中的互補色原理，物體最終呈現(xiàn)的色彩，是未被吸收的光線經(jīng)反射或透射后進入人眼的結(jié)果。藻藍蛋白在吸收了橙紅色光后，剩余未被吸收的可見光主要集中在波長為450至490納米的藍色光區(qū)域。這些光線被反射或透射后，藻藍蛋白在視覺上就呈現(xiàn)出純凈而鮮明的藍色。

上：藻藍蛋白單聚體 下：藻藍蛋白中的藻藍素化學(xué)式，含有四個吡咯環(huán)

工業(yè)上，藻藍蛋白主要萃取自螺旋藻。螺旋藻不是海藻，而是一種藍細(xì)菌，外表為青綠色，在顯微鏡下呈螺旋狀。

圖片來源：中國科學(xué)院青島生物能源與過程研究所微生物制造工程中心

食用色素中的“藍色黃金”

在當(dāng)前全球食用色素市場中，色譜分布呈現(xiàn)出顯著的失衡狀態(tài)——紅色系天然色素（例如胭脂蟲紅、甜菜紅）與黃色系天然色素（如姜黃素、β-胡蘿卜素）占據(jù)了市場的主導(dǎo)地位，而藍色系天然色素則長期面臨供應(yīng)短缺的問題。正是在這樣的背景下，藻藍蛋白以其獨特的天然特性和合規(guī)的發(fā)展路徑，開始重塑全球藍色食用色素市場的格局。

市場上常見的合成藍色素主要包括亮藍和靛藍，它們均屬于人工合成色素，以煤焦油或芳香烴化合物為原料，通過化學(xué)合成制得；與之相比，藻藍蛋白是天然色素，實驗室在理想培養(yǎng)條件下，螺旋藻中藻藍蛋白含量達到 5.53 ± 0.26%，其提取過程復(fù)雜且技術(shù)要求高，因此也被譽為“藍色黃金”。

藻藍蛋白的一大突出優(yōu)點是安全性。歐盟食品安全局（EFSA）2021年評估報告指出，亮藍的每日允許攝入量（ADI）為6 mg/kg bw，即每公斤體重、每日允許攝入6毫克；而藻藍蛋白是天然色素蛋白，歐盟認(rèn)定為屬于著色食品原料而非添加劑，無需設(shè)定ADI值，美國FDA更將其列為“一般認(rèn)為安全”（GRAS）物質(zhì)，至今未發(fā)現(xiàn)任何不良反應(yīng)報告。中國疾控中心營養(yǎng)與健康所的實驗顯示，即使以5000 mg/kg bw的高劑量喂食大鼠90天，其肝腎功能、血常規(guī)指標(biāo)均無異常，展現(xiàn)出極高的生物安全性。

某品牌巧克力豆曾經(jīng)使用亮藍進行染色（上），2008年后改由藻藍蛋白進行染色（下） 圖片來源：Wikipedia

除了安全性，藻藍蛋白更是擁有顯著的功能性優(yōu)勢。不同于合成色素僅能給食品“上色”的單一作用，藻藍蛋白是自然界中少見的“色素-營養(yǎng)-活性”三位一體的天然物質(zhì)。它富含人體必需的8種氨基酸，必需氨基酸組成均衡，蛋白質(zhì)營養(yǎng)價值較高，與人體氨基酸需求模式具有較好的匹配性。不過需要說明的是，藻藍蛋白在食品中作為天然著色劑的添加量極低，通常含量僅為每千克食品0.05-0.5克，不能依賴如此微小的攝入量來補充日常生活所必需的蛋白質(zhì)。

藻藍蛋白不僅在天然著色領(lǐng)域表現(xiàn)卓越，在抗氧化領(lǐng)域同樣展現(xiàn)出非凡的實力：其氧自由基吸收能力（ORAC 值）高達 28000 μmol TE/100 g，分別是維生素C的18倍、茶多酚的5倍，抗氧化能力十分突出。

藻藍蛋白的抗炎功效已通過多維度的小鼠實驗研究得到充分驗證：100 μg/mL 的藻藍蛋白可使脂多糖（LPS）誘導(dǎo)的巨噬細(xì)胞一氧化氮（NO）釋放量降低 62%，能有效減輕炎癥反應(yīng)。在動物模型中，它能降低脂多糖誘導(dǎo)的小鼠炎性巨噬細(xì)胞組織胺水平，阻斷NF-κB通路激活；對結(jié)腸炎小鼠，可改善腹瀉癥狀并下調(diào)IL-6、TNF-α等促炎因子表達；還能通過降低耳鳴相關(guān)基因轉(zhuǎn)錄水平，緩解聽力損傷癥狀。

藻藍蛋白在動物試驗中還表現(xiàn)出抗癌活性，對肺癌、惡性黑色素瘤等多種腫瘤細(xì)胞展現(xiàn)出抑制效果。藻藍蛋白通過多靶點協(xié)同作用抑制腫瘤生長，其機制包括直接殺傷癌細(xì)胞、阻斷增殖信號、抑制轉(zhuǎn)移相關(guān)通路，并對肝癌、乳腺癌等多種癌癥顯示濃度依賴性抑制效果。在體外培養(yǎng)的細(xì)胞實驗和小鼠等動物模型中，高濃度藻藍蛋白可顯著降低癌細(xì)胞存活率，且對正常細(xì)胞無毒性，展現(xiàn)出作為腫瘤輔助治療候選物質(zhì)的潛力，目前雖然尚處于研究階段，但前景令人期待。

走進日常生活的藻藍蛋白

藻藍蛋白作為一種天然藍色色素，憑借其安全穩(wěn)定、營養(yǎng)豐富的特性，已廣泛融入日常生活：在食品領(lǐng)域，它成為酸奶、冰淇淋、糖果等產(chǎn)品的天然著色劑，替代人工合成色素，為飲品和甜點增添夢幻藍色；在烘焙中，它與螺旋藻粉結(jié)合，打造出“藍色星球”主題的蛋糕和慕斯；在化妝品行業(yè)，藻藍蛋白被用于面膜、精華液中，作為天然成分助力肌膚的抗氧化護理……

含有藻藍蛋白的“白馬王子湯”

藻藍蛋白，這個來自古老微藻的藍色精靈，正以其獨特的魅力，為我們描繪出一幅更天然、也更富想象力的未來食品圖景。

參考文獻：

[1] Chen, H., Qi, H., & Xiong, P. De novo review of phycobiliproteins: A family of algae-derived biliproteins - Productions, characterization and pharmaceutical potentials. Mar. Drugs 20, 450 (2022).

[2] Fratelli, C., Burck, M., Assump??o de Amarante, M.C., & Braga, A.R.C. Antioxidant potential of nature's “something blue”: Something new in the marriage of biological activity and extraction methods applied to C-phycocyanin. Trends in Food Science & Technology 102, (2020).

[3] PAK W,TAKAYAMA F,MINE M,et al.Anti-oxidative and antiinflammatory effects of spirulina on rat model of non-alcoholic steatohepatitis[J].J Clin Biochem Nutr,2012,51(3):227-234.

[4] LIU Q M, WANG Y Z, CAO M J, et al.Anti-allergic activity of R-phycocyanin from Porphyra haitanensis in antigen-sensitized mice and mast cells[J].International Immunopharmacology, 2015, 25 (2) :465-473.

[5] LI B, GAO M H, CHU X M, et al.The synergistic antitumor effects of all-trans retinoic acid and C-phycocyanin on the lung cancer A549 cells in vitro and in vivo[J].European Journal of Pharmacology, 2015, 749:107-114.

[6] KRASEASINTRA O, TRAGOOLPUA Y, PANDITH H, et al. Application of phycocyanin from Arthrospira (Spirulina) platensis as a hair dye[J]. Frontiers in Marine Science, 2022, 9:1024988.

來源：科學(xué)大院

編輯：Amyyy

轉(zhuǎn)載內(nèi)容僅代表作者觀點

不代表中科院物理所立場

如需轉(zhuǎn)載請聯(lián)系原公眾號