ALGARIA-Pilot-scale production of phycocyanin and determination of phycocyanin production yield and spectrophotometric characterization of the pigment

IRSA-VB has the necessary expertise to support the phycocyanin (PC) production activity planned in the project. The expertize concerns PC extraction (for example, freeze-thawing, sonication) and purification (for example ammonium sulphate precipitation, ultrafiltration, membrane chromatography), followed by spectrophotometric characterization. UV-Vis spectroscopy, in particular, is routinely used to determine the phycobiliprotein content of the extract and PC purity ratio (APC/A280), that is used to establish the commercial value of the product. The activity regards: o A Lab-scale approach to simulate and improve current phycocianin extraction process o A laboratory training to specialized technician o Analytical (spectrophotometric characterization and, if necessary, ultrafiltration using centrifugal devices with membranes of various molecular weight cutoff) and consultory support to pilot-scale tests for extraction of Phycocyanin by membrane technology o Support in defining the perfomance of pilot-scale tests and acquisition of process data o Analyses (spectrophotometer and mass balance quantification) of all streams to support pilot tests o Spectrophotometric Characterization of phycocyanin blue food-grade product.

La ficocianina (PC) è pigmento blu brillante, altamente fluorescente, facente parte dei complessi antenna del sistema fotosintetico dei cianobatteri e di alcune alghe. PC ha numerose applicazioni biotecnologiche che richiedono diversi gradi di purezza. PC è l'unico colorante naturale blu disponibile in commercio. Il valore di PC sul mercato è determinato dalla particolare applicazione e, perciò, dal suo grado di purezza: Maggiore è la purezza, maggiore è il valore del prodotto. Attualmente, la produzione di PC di elevata qualità su larga scala rimane problematica e costosa, e vi è l'urgente necessità da parte dell'industria di avere a disposizione un metodo semplice ed economicamente sostenibile. I risultati del progetto ALGARIA permetteranno di valutare la sostenibilità economica del processo di estrazione e purificazione di PC estratta da Spirulina proposto nel Progetto. Tale processo è basato sulla rottura della parete cellulare per freeze-thawing, estrazione in soluzione acquosa del pigmento e successiva separazione dalla biomassa per microfiltrazione e ultrafiltrazione, utilizzando un dispositivo realizzato da Membranology (spin out Swansea University, UK). Tuttavia sia il processo di estrazione che quello di separazione/purificazione devono essere messi a punto. La ricerca industriale a tal riguardo verrà condotta da IRSA, e punterà ad ottenere un prodotto di grado alimentare/cosmetico (purezza 1.5-2.5) di elevata qualità, cioè un prodotto in cui la struttura proteica di PC viene preservata, in modo da non alterare la stabilità e la bioattività della molecola. PC, in particolare, è poco stabile alla temperatura ed alla luce; inoltre, la sua struttura quaternaria va preservata evitando processi di estrazione e di purificazione troppo drastici. A PC sono riconosciute proprietà terapeutiche, come antiossidante, antinfiammatorio, neuroprotettivo, epatoprotettivo, antitumorale, antivirale, etc.. Tuttavia esistono pochi studi clinici e, in generale, non sono noti i meccanismi di azione. L'ottenimento di un prodotto che mantenga inalterate le proprie caratteristiche chimoco-fisiche è perciò di interesse non solo economico (per l'industria che lo produce), ma anche scientifico, perchè permetterebbe di avere a disposizione quantità sufficienti di PC di elevata qualità da utilizzare in studi clinici e biomedici in generale, rappesentando, il campo biomedico, uno dei settori in cui è crescente l'interesse verso questa cromoproteina.