有誰還不知道凍干保護劑的類型及機理

冷凍干燥技術(shù)發(fā)展悠久，適用于多類型樣品（如菌種、藥物和果蔬等）的保存或脫水，該技術(shù)具有應(yīng)用場景廣泛、樣品無損干燥、活性物質(zhì)功能水平穩(wěn)定等特點，集成冷凍干燥技術(shù)的各類型凍干機可在生物工程、醫(yī)學(xué)領(lǐng)域、食品工程、材料化工等多個領(lǐng)域發(fā)揮作用。

在實際使用場景中，用戶可根據(jù)樣品類型、樣品量、保存方式選擇凍干機種類；如根據(jù)樣品量大小選擇實驗型、中試型或生產(chǎn)型凍干機；根據(jù)承載容器類型（西林瓶、茄型瓶、廣口瓶等）選擇壓蓋型或外掛型凍干機等。

但對于用戶而言，根據(jù)樣品狀態(tài)選擇到合適凍干機型號后，仍會出現(xiàn)一些使用問題，具體表現(xiàn)為：

01凍干粉表面出現(xiàn)裂縫

02凍干菌粉復(fù)蘇率低

03凍干蛋白功能性下降

▲出現(xiàn)裂縫的凍干菌粉

以乳酸菌為例，保持較高存活率是乳酸菌凍干粉充分發(fā)揮其功能的重要保障，在冷凍和干燥過程中菌粉失活的原因有以下幾個方面：

01細胞膜通透性增加

02膜流動性降低

03酶及蛋白質(zhì)類物質(zhì)變性

04遺傳物質(zhì)改變

大量研究表明：有很多因素會對乳酸菌凍干存活率產(chǎn)生影響，具體包括：細胞生理狀態(tài)、細胞大小、菌液濃度、pH值以及冷凍保護劑等，但保護劑對菌體的保護效果較為突出。保護劑對于菌體凍干過程中各生理機能的穩(wěn)定性有很大的保護作用，優(yōu)良的凍干保護劑可以改善菌體凍干時的環(huán)境，能較好地緩解菌體在冷凍干燥過程中受到的各種損傷。最大限度的保留菌體原有的各種生理生化特性和生物活性。

凍干保護劑分類的方法有很多，較傳統(tǒng)的按其滲透性可以分為三類，即滲透性保護劑、半滲透性保護劑及非滲透性保護劑。

滲透性保護劑

▲甘油球棍模型

滲透性保護劑指可以很容易的透過細胞膜進入細胞內(nèi)部發(fā)揮作用的物質(zhì)，如甘油就是一種典型的滲透性保護劑，它可以提高細胞膜的流動性，從而抑制細胞內(nèi)冰晶的形成，進而實現(xiàn)對菌體的保護。

半滲透性保護劑

▲蔗糖

半滲透性保護劑指能穿過細胞壁而不能穿過細胞膜發(fā)揮作用的物質(zhì)，其能誘導(dǎo)菌體質(zhì)壁分離，抑制冰晶的形成，如單糖、蔗糖、氨基酸等。

非滲透性保護劑

▲海藻糖結(jié)構(gòu)式

非滲透性保護劑指被排除在細胞外部，在細胞外側(cè)為菌體提供保護的物質(zhì)，包括多糖、海藻糖、脫脂乳等大分子，這類保護劑通過在細胞壁外側(cè)形成保護層實現(xiàn)對菌體的保護，從而減輕細胞的損傷。

按凍干保護劑的化學(xué)結(jié)構(gòu)可以分為有機保護劑和無機保護劑，由于有機保護劑所特有的結(jié)構(gòu)與乳酸菌的有效抗冷凍密不可分，而無機保護劑僅表現(xiàn)為無機鹽（谷氨酸鈉、硫代硫酸鈉等），起到緩沖作用調(diào)節(jié)pH，故在乳酸菌發(fā)酵劑生產(chǎn)過程中廣泛應(yīng)用有機保護劑提升凍干存活率。常見的高效有機保護劑有糖類、醇類、氨基酸類、蛋白質(zhì)類等。

在實際使用中，客戶根據(jù)樣品的特性選擇不同類型的凍干保護劑，并根據(jù)效果復(fù)配多種保護劑，集成多種保護機理，為細胞、組織提供最佳的保護效果。

新芝生物深耕冷凍干燥技術(shù)研究多年，立足客戶需求，從凍干面積、樣品特性、溶劑組成等多個維度出發(fā)，推出具有高性價比、高效率、高適配性的一系列產(chǎn)品，體積從小到大、功能從簡到繁，總有一款可滿足您的需求，歡迎垂詢。