走进超市或餐厅，我们能看到红色的苹果、黄色的香蕉、绿色的蔬菜……但你有没有发现，除了蓝莓等个别例子，我们几乎找不到蓝色的天然食物？
回忆一下，超市摊位上，是不是很少看到蓝色的果蔬？ 图片来源：视图网
这个现象并不是巧合，而且在水果和蔬菜上更加明显。天然果蔬的蓝色大多来自花青素类色素，这种色素不仅具备特殊的分子结构，还要搭配特定酸碱度的细胞环境等条件，才能稳定呈现蓝色；与此同时，自然界的果实颜色主要服务于种子传播，多数取食果实的动物对红、橙、黄等暖色调更敏感，蓝色果实的视觉吸引力在多数生境中没有占到演化优势。种种因素之下，天然呈蓝色的食物种类就显得格外稀少。
蓝莓是为数不多的天然呈蓝色的水果 图片来源：视图网
但很少有人知道，在海洋世界里，早就诞生了一种纯天然的蓝色蛋白色素。它既是参与蓝藻光合作用的重要成分，也是如今食品界极为稀缺的天然蓝色原料——这就是被称为 “蓝色黄金”的藻蓝蛋白。
藻蓝蛋白粉末 图片来源：中国科学院青岛生物能源与过程研究所微生物制造工程中心
来自海洋的蓝色礼物
藻蓝蛋白是一种来源于蓝藻（如螺旋藻）的天然色素蛋白，英文名“Phycocyanin”源于希腊语词根“phyco-”（藻类）和“kyanos”（蓝色），因提取为固体物质后，拥有标志性的亮蓝色外观而得名。
藻蓝蛋白的蓝色源自源于其分子内独特的四吡咯环结构，它能够吸收波长范围约550-650纳米、橙红色到黄色的光。根据光学中的互补色原理，物体最终呈现的色彩，是未被吸收的光线经反射或透射后进入人眼的结果。藻蓝蛋白在吸收了橙红色光后，剩余未被吸收的可见光主要集中在波长为450至490纳米的蓝色光区域。这些光线被反射或透射后，藻蓝蛋白在视觉上就呈现出纯净而鲜明的蓝色。
上：藻蓝蛋白单聚体 下：藻蓝蛋白中的藻蓝素化学式，含有四个吡咯环
工业上，藻蓝蛋白主要萃取自螺旋藻。螺旋藻不是海藻，而是一种蓝细菌，外表为青绿色，在显微镜下呈螺旋状。
图片来源：中国科学院青岛生物能源与过程研究所微生物制造工程中心
食用色素中的“蓝色黄金”
在当前全球食用色素市场中，色谱分布呈现出显著的失衡状态——红色系天然色素（例如胭脂虫红、甜菜红）与黄色系天然色素（如姜黄素、β-胡萝卜素）占据了市场的主导地位，而蓝色系天然色素则长期面临供应短缺的问题。正是在这样的背景下，藻蓝蛋白以其独特的天然特性和合规的发展路径，开始重塑全球蓝色食用色素市场的格局。
市场上常见的合成蓝色素主要包括亮蓝和靛蓝，它们均属于人工合成色素，以煤焦油或芳香烃化合物为原料，通过化学合成制得；与之相比，藻蓝蛋白是天然色素，实验室在理想培养条件下，螺旋藻中藻蓝蛋白含量达到 5.53 ± 0.26%，其提取过程复杂且技术要求高，因此也被誉为“蓝色黄金”。
藻蓝蛋白的一大突出优点是安全性。欧盟食品安全局（EFSA）2021年评估报告指出，亮蓝的每日允许摄入量（ADI）为6 mg/kg bw，即每公斤体重、每日允许摄入6毫克；而藻蓝蛋白是天然色素蛋白，欧盟认定为属于着色食品原料而非添加剂，无需设定ADI值，美国FDA更将其列为“一般认为安全”（GRAS）物质，至今未发现任何不良反应报告。中国疾控中心营养与健康所的实验显示，即使以5000 mg/kg bw的高剂量喂食大鼠90天，其肝肾功能、血常规指标均无异常，展现出极高的生物安全性。
某品牌巧克力豆曾经使用亮蓝进行染色（上），2008年后改由藻蓝蛋白进行染色（下） 图片来源：Wikipedia
除了安全性，藻蓝蛋白更是拥有显著的功能性优势。不同于合成色素仅能给食品“上色”的单一作用，藻蓝蛋白是自然界中少见的“色素-营养-活性”三位一体的天然物质。它富含人体必需的8种氨基酸，必需氨基酸组成均衡，蛋白质营养价值较高，与人体氨基酸需求模式具有较好的匹配性。不过需要说明的是，藻蓝蛋白在食品中作为天然着色剂的添加量极低，通常含量仅为每千克食品0.05-0.5克，不能依赖如此微小的摄入量来补充日常生活所必需的蛋白质。
藻蓝蛋白不仅在天然着色领域表现卓越，在抗氧化领域同样展现出非凡的实力：其氧自由基吸收能力（ORAC 值）高达 28000 μmol TE/100 g，分别是维生素C的18倍、茶多酚的5倍，抗氧化能力十分突出。
藻蓝蛋白的抗炎功效已通过多维度的小鼠实验研究得到充分验证：100 μg/mL 的藻蓝蛋白可使脂多糖（LPS）诱导的巨噬细胞一氧化氮（NO）释放量降低 62%，能有效减轻炎症反应。在动物模型中，它能降低脂多糖诱导的小鼠炎性巨噬细胞组织胺水平，阻断NF-κB通路激活；对结肠炎小鼠，可改善腹泻症状并下调IL-6、TNF-α等促炎因子表达；还能通过降低耳鸣相关基因转录水平，缓解听力损伤症状。
藻蓝蛋白在动物试验中还表现出抗癌活性，对肺癌、恶性黑色素瘤等多种肿瘤细胞展现出抑制效果。藻蓝蛋白通过多靶点协同作用抑制肿瘤生长，其机制包括直接杀伤癌细胞、阻断增殖信号、抑制转移相关通路，并对肝癌、乳腺癌等多种癌症显示浓度依赖性抑制效果。在体外培养的细胞实验和小鼠等动物模型中，高浓度藻蓝蛋白可显著降低癌细胞存活率，且对正常细胞无毒性，展现出作为肿瘤辅助治疗候选物质的潜力，目前虽然尚处于研究阶段，但前景令人期待。
走进日常生活的藻蓝蛋白
藻蓝蛋白作为一种天然蓝色色素，凭借其安全稳定、营养丰富的特性，已广泛融入日常生活：在食品领域，它成为酸奶、冰淇淋、糖果等产品的天然着色剂，替代人工合成色素，为饮品和甜点增添梦幻蓝色；在烘焙中，它与螺旋藻粉结合，打造出“蓝色星球”主题的蛋糕和慕斯；在化妆品行业，藻蓝蛋白被用于面膜、精华液中，作为天然成分助力肌肤的抗氧化护理……
含有藻蓝蛋白的“白马王子汤”
藻蓝蛋白，这个来自古老微藻的蓝色精灵，正以其独特的魅力，为我们描绘出一幅更天然、也更富想象力的未来食品图景。
参考文献：
[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., Assumpção 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.
来源：科学大院
编辑：Amyyy
转载内容仅代表作者观点
不代表中科院物理所立场
如需转载请联系原公众号
热门跟贴