紫外-可见吸收光谱法不仅可以应用于分析藻胆蛋白种类以及纯度, 还可以用于分析并指导其提取纯化过程。 以巢湖新鲜蓝藻为实验原料, 以CellufineA-500与羟基磷灰石为填料, 运用柱层析法精致纯化藻蓝蛋白和别藻蓝蛋白; 根据两种填料对应的洗脱峰在洗脱曲线上的特点, 充分利用藻红蛋白、 藻蓝蛋白、 别藻蓝蛋白与核酸、 类胡萝卜素、 一般蛋白质的紫外-可见光谱特性的差别, 研判洗脱峰组分与含量的动态变化。 通过紫外-可见吸收光谱法分段研究两种填料柱层析法精致纯化藻胆蛋白洗脱峰的光谱学特征及其变化规律, 能够定性定量地判断出各洗脱峰的组分和含量变化; 结合两种填料的特性, 能够分析出藻蓝蛋白、 别藻蓝蛋白、 藻红蛋白等的电荷特性与配位能力强弱, 从而揭示两种柱层析填料分段洗脱的内在机理和本质。 在CellufineA-500纯化藻胆蛋白过程中, 随着洗脱液的更换, 洗脱曲线上会出现4个洗脱峰, 经扫描取样点的紫外-可见吸收光谱分析后发现: Ⅰ峰主要成分为带正电荷或电中性的杂蛋白与类胡萝卜素; Ⅱ峰主要成分为带少量负电荷的藻红蛋白、 杂蛋白与核酸; Ⅲ峰主要成分为带有较多负电荷的高纯度藻蓝蛋白及少量别藻蓝蛋白, 且由于藻蓝蛋白与别藻蓝蛋白未能完全分离, 制约了藻蓝蛋白纯度的进一步提高; Ⅳ峰主要成分为带有大量负电荷的杂蛋白与低纯度藻蓝蛋白。 在羟基磷灰石纯化藻胆蛋白过程中, 随着洗脱液的更换, 洗脱曲线上出现3个洗脱峰, 经扫描取样点的紫外-可见吸收光谱后发现: Ⅰ峰主要表征为阳离子或碱性蛋白质的杂蛋白、 核酸与类胡萝卜素成分等; Ⅱ峰主要表征为与钙离子结合生成较弱配位键的高纯度藻蓝蛋白成分, 且由于藻蓝蛋白与别藻蓝蛋白能完全分离, 有利于藻蓝蛋白纯度的进一步提升; Ⅲ峰主要表征为与钙离子结合生成较强配位键的高纯度别藻蓝蛋白成分。

为了解决周期性爆发的巢湖水华蓝藻难以处置的问题, 同时改善低密度聚乙烯材料降解周期长的现状, 以低密度聚乙烯(LDPE)为基体, 以巢湖新鲜水华蓝藻制得的蓝藻粉为生物材料, 以马来酸酐接枝聚乙烯 (PE-g-MAH)为增容剂, 以聚乙烯蜡和白油为润滑剂制备复合材料。 设置蓝藻粉含量和增容剂含量2个因素作为实验因素, 实验材料按一定比例充分混合后, 双螺杆挤出制得了复合材料颗粒, 再经过注塑方式获得待测样条。 通过紫外-可见光谱扫描(UV-VIS)联合傅里叶变换红外光谱扫描(FTIR)的光谱学方法了解水华蓝藻粉、 增容剂和复合材料的光谱学特征, 分析复合材料制备过程中的结构变化, 能够先决性判断该种实验方法对制备新型生物材料的可行性。 并以力学性能测试和扫描电镜(SEM)等方法作为辅助手段, 与光谱分析的结果相互反馈, 充分分析水华蓝藻粉、 增容剂含量对复合材料结构与性能的影响。 结果显示: 通过紫外可见光谱分析, 蓝藻初提液在260和620 nm处出现藻蛋白质的特征吸收峰, 表明了蓝藻细胞液中藻蛋白的存在, 具备作为生物反应材料的基本条件。 红外光谱分析可知, 蓝藻粉在1 630, 1 540和1 440 cm-1附近出现特征吸收峰, 符合酰胺键的出峰规律, 在3 300 cm-1附近出现O—H的特征吸收峰, 进一步验证了蓝藻粉活性位点的存在; 马来酸酐的红外光谱图中, 酸酐在1 850和1 740 cm-1处出现CO基的特征峰, 环状酸酐中C—O—C的伸缩振动特征峰出现在1 200 cm-1附近; 而经过反应所得的复合材料红外光谱中, 除聚乙烯的特征吸收峰以外, 蓝藻粉中的酰胺键和O—H, 以及马来酸酐对应得特征吸收峰都已减弱或消失了, 基本可以推测马来酸酐与—OH发生了开环酯化反应, 马来酸酐在生物复合材料的制备过程中起到了连接两个不同反应体系的作用。 而且, 通过扫描电镜可直观的看出, 蓝藻粉含量增加将会导致复合体系中成团现象加剧, 增容剂的加入增强了复合体系界面的粘结性; 力学性能测试的结果为蓝藻粉含量的增加导致复合材料力学性能下降, 尤其冲击性能下降显著降幅达54.10%; 当蓝藻粉的添加量为15.00%时, 随着增容剂用量的增加, 材料的拉伸强度、 弯曲性能和冲击性能均呈现先增大后减小的趋势。 扫描电镜和力学性能的结果也从侧面验证了光谱分析结果的前瞻性和正确性, 避免了盲目实验带来的资源浪费等问题。 综合考虑, 该生物复合材料可选取蓝藻粉含量15.00%, 增容剂含量3.00%, 聚乙烯蜡和白油用量3.00%和1.00%的配方, 此时的力学性能为: 拉伸强度为11.70 MPa, 冲击强度为20.00 kJ·m-2, 弯曲强度为8.80 MPa, 弯曲模量为220.00 MPa。

以巢湖新鲜蓝藻为处理对象, 采用冻融破壁方法获得藻蓝蛋白粗提液, 采用两步盐析结合两步柱层析的方法纯化藻蓝蛋白粗提液, 以最终获得试剂级藻蓝蛋白。 分别将纯化过程中各阶段得到的藻蓝蛋白溶液和杂质液进行紫外-可见光谱扫描。 经光谱扫描发现: 藻蓝蛋白溶液经一步盐析、 二步盐析、 一步柱层析和二步柱层析的四步纯化实验过程中, 在250～300 nm吸收谱带中, 吸收峰从260 nm红移至280 nm; 在500～700 nm吸收谱带中, 吸收峰从617 nm红移至620 nm, 并表现为最大特征吸收峰。 对四步纯化工艺过程中分别得到的不同杂质液同样进行250～700 nm全波段光谱扫描, 分析判断得出: 一步盐析杂质液成分主要含有杂蛋白和部分藻蓝蛋白; 二步盐析的杂质液中主要成分为核酸和维生素类物质; 一步柱层析分离的先出组分主要成分为藻红蛋白; 二步柱层析分离的后出组分主要成分为别藻蓝蛋白。 经四步纯化工艺后, 最终得到了纯度大于4以上的试剂级藻蓝蛋白。 由此可见, 两步盐析的工艺主要作用在于去除杂蛋白、 核酸和维生素类物质; 两步柱层析工艺主要作用在于分离出和藻蓝蛋白性质接近的藻红蛋白和别藻蓝蛋白。