藻红蛋白(B-phycoerythrin,B-PE)是紫球藻中一类重要的捕光色素蛋白。因其独特的发光特性,在荧光检测,生物光电材料等领域有着广阔的应用前景。目前对于B-PE的应用研究主要集中在荧光探针方面,作为新型生物光电材料方面的研究还很少。论文针对B-PE的分离纯化、B-PE单层和多层薄膜材料的制备以及相关光谱学性质进行了系统研究,为B-PE在生物光电材料上的应用开发提供理论基础和实验数据。主要研究内容和结果如下： 1.藻红蛋白的分离纯化及纯度鉴定 采用硫酸铵沉淀结合DEAE-Scpharosc FF离子交换柱层析技术分离纯化得到B-PE。经可见吸收光谱和荧光光谱分析,表明纯化后的产物符合天然态下B-PE的光谱特性,Native-PAGE电泳鉴定为单一条带,SDS-PAGE电泳分析α和β亚基的相对分子量为16～18 kDa,γ亚基的相对分子量约为31 kDa。建立了毛细管电泳快速检测B-PE纯度的方法。 2.藻红蛋白亚基的分离及鉴定 采用反相HPLC并结合二极管阵列检测器和荧光检测器对B-PE的三种亚基实现了良好的分离,通过LC-ESI-MS测得α与β亚基的精确分子量分别为18,977 Da和20,330 Da。 3.环境因素对藻红蛋白光谱特性的影响 在pH 4.5～9.5、温度25℃～60℃和日光灯照射下(光强2800 1x)24 h以内B-PE光谱特性相对稳定；025％～1％ β-巯基乙醇使B-PE的光谱特性发生显著变化；10％～70％乙腈和2～8 mol/L脲对B-PE的可见吸收光谱影响较小,但吸收峰的强度有明显的衰减；阳离子型表面活性剂CTAB对B-PE的吸收光谱特性影响较大；SDS阴离子型表面活性剂在低浓度时对B-PE的吸收光谱影响不大,随着SDS浓度的增加,B-PE变性；Triton X-100非离子型表面活性剂对B-PE有一定的增色作用；K+、Na+、Mg2+、Ca2+等金属离子对B-PE的吸收光谱特性影响不大,Cu2+和Co2+对B-PE的吸收光谱特性影响较剧烈；Al3+和Zn2+对B-PE有一定的淬灭作用；随着Fe2+浓度增加,B-PE在573 nm处的共振光散射强度呈线性增强。 4.B-PE/凝胶复合物及其单层薄膜的性质 通过可见吸收光谱和圆二色光谱,对B-PE/明胶复合物和B-PE/海藻酸钠复合物在溶液中的稳定性进行了研究。B-PE在水凝胶溶液中不仅保持其原有构象,且具有良好的稳定性。其中,明胶包埋B-PE的效果要优于海藻酸钠。此外,还结合差示扫描量热法、共振光散射法和原子力显微镜技术对B-PE与凝胶之间的相互作用机制进行了探讨。 通过可见吸收光谱和荧光光谱,对B-PE/凝胶复合物单层薄膜性质的研究显示,B-PE/凝胶单层薄膜仍具有可见吸收光谱和荧光光谱。普通光学显微镜观察,B-PE/凝胶单层薄膜具有均匀、平滑的特点,表明B-PE/凝胶复合物在制备B-PE薄膜方面具有很大的潜力。 5.藻红蛋白多层薄膜的静电组装与性质 利用静电组装技术制备了聚电解质PDDA与B-PE的多层薄膜,确定了静电组装的实验条件为：采用0.05 mol/L pH 5.5醋酸钠缓冲液,分别配置1％(V/V)PDDA和0.5mg/ml B-PE,交替组装时间为20 min。 采用可见吸收光谱和荧光光谱对B-PE多层薄膜的光谱特性进行了研究。所获得的B-PE多层薄膜表现出较好的发光性能,在553 nm处呈现最大吸收峰,573 nm处有强烈的光致发射峰,且吸光度和光致发射强度随着组装层数呈线性增加。通过普通光学显微镜和荧光显微镜观察,发现随着多层薄膜层数的增加,B-PE在薄膜上的排列更加紧密,甚至出现明显的聚集体,这很好的解释了B-PE在薄膜上的发光特性与在溶液中的发光特性有所不同的原因。