干货收藏！冻干保护剂有哪些？有没有存在必要性？今天一文解答

来源：北京四环起航科技有限公司      分类：成果 2023-12-04 09:55:05 64阅读次数

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在食品、药品和生物制品的冷冻干燥过程中，一般会添加冻干保护剂以保障物料活性及稳定性，改善物料冻干环境，有效缓解物料在冷冻干燥过程中可能受到的损伤。

冻干保护剂通常由营养液、赋形液和抗氧化剂三部分组成，其分类方式有很多，按不同标准可分成不同种类。

1

按渗透性分类

较为传统的按渗透性分类，可分为三类：渗透性保护剂、半渗透性保护剂、非渗透性保护剂。

渗透性保护剂指能够轻易透过细胞膜进入细胞内部发挥作用的物质。如甘油，可进入细胞内部提高细胞膜流动性，抑制细胞内冰晶的形成，从而实现对样品的保护。

半渗透性保护剂指能穿过细胞壁而不能穿过细胞膜发挥作用的物质，能诱导菌体质壁分离，抑制冰晶形成。

非渗透性保护剂指被排除在细胞外部，在细胞外侧为菌体提供保护的物质，包括多糖、海藻糖等大分子，通过在细胞壁外侧形成保护层实现对菌体的保护。

△  北京冻干成品

2

按分子量分类

按分子量分类，可分为低分子化合物和高分子化合物。

一般认为，低分子化合物在冻干过程中直接发挥作用，高分子化合物用来促进低分子化合物发挥作用。

所以在配置保护剂配方时，一般将低分子化合物和高分子化合物配合起来使用。

3

按功能作用分类

冻干保护剂按功能分类，还可分为赋形剂、填充剂、缓冲剂等。

冻干试剂中最常用的赋形剂是糖，常用的有单糖、低聚糖、多糖等。其结构中具有许多羟基，可以取代蛋白质和水之间的氢键来提供稳定的效果。

此外，大多数糖在冷冻干燥条件下不结晶，这也使得冻干蛋白质制剂复溶效率更高。

目前，蔗糖广泛应用于蛋白质制剂配方；海藻糖因为具有更高的玻璃化转变温度，因而被认为是比蔗糖更优异的冻干保护剂。蔗糖和海藻糖的高粘度特性也可降低在高于玻璃化转变温度的温度下干燥期间的蛋白质变性速率，从而提高冷冻干燥效率。

填充剂是为了保证样品冷冻干燥后形成良好的结构防止产品塌陷，同时改善配方溶解性。

甘氨酸和甘露醇常用作冻干蛋白质制剂的填充剂，甘氨酸具有高共晶温度的优势，可实现高效冷冻干燥。

甘露醇在慢速冻结时会结晶，且不与活性组分发生反应，可保持物质原有性质不变的同时，为活性组分提供支撑结构。

但，应当注意的是：糖和醇类对生物制品冷冻干燥过程中的保护作用与其添加的浓度直接相关。当浓度达到一定程度后，对蛋白的稳定能力达到极限，超过极限浓度会使冻干过程中蛋白质发生变性。

氨基酸离子具有酸碱两性，能够在生物制品的低温保存和冷冻干燥过程中抑制pH值变化，从而达到保护制品活性组分的目的。因此，大多数氨基酸可以潜在地用作填充剂，防止有效组分随水蒸气一起升华逸散。

为保证冻干物料的环境pH值稳定，冻干制剂的配方中需加入缓冲剂。盐类就常用作缓冲剂。

合理应用冻干保护剂，可防止活性物质失去结构水、阻止结构水形成结晶，降低细胞内外的渗透压差，保持细胞活力。同时还可保护或提供细胞复苏所需的营养物质。

WINTER

冻干工艺知识系统庞大，冻干保护剂的种类及各制剂的应用特性也较为复杂，进行物料冻干实验添加冻干保护剂时，需将理论与实践相结合，不断优化冻干工艺，从而提高冻干效率，获得更好的冻干效果。

四环起航

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