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技術文章

AS-LGJ-10節(jié)能型冷凍干燥機操作流程

閱讀:1322          發(fā)布時間:2019-3-14

AS-LGJ-10節(jié)能型冷凍干燥機操作流程在生物制品的冷凍干燥過程中,主要有三種效應會導致生物制品中活性組分的變性:低溫效應、凍結效應和脫水效應。

低溫效應

生物制品中活性組分在降溫與復溫過程的一定溫度范圍內會發(fā)生變性。如對卵清蛋白(ovalbumin)的研究發(fā)現(xiàn),在-10℃~-40℃之間,其活性顯著降低,而繼續(xù)降溫到在-192℃,活性幾乎沒有變化。

凍結效應

包括離子濃度的增加、冰晶的形成與生長、pH值變化以及相分離等

(1)在生物制品的凍結過程中,不斷結晶會導致溶液的濃度快速升高。小分子糖在大凍結濃縮基質中的計算濃度高達80%。當溶液濃度發(fā)生變化時,離子濃度增加,促進了化學反應。

(2)在生物制品溶液在凍結過程中也會產生大量的冰-水界面。其中活性組分分子,如蛋白質,可能會被吸附到界面上,從而可能破壞蛋白質的天然褶皺結構,終導致蛋白質變性。

(3)在有些生物制品溶液的凍結過程中,溶液的pH值也會發(fā)生變化。如在添加有pH值為7的磷酸鹽緩沖液(NaH2PO4和Na2HPO4的摩爾比為0.72)的蛋白質溶液凍結過程中,由于NaH2PO4的溶解度遠遠大于Na2HPO4,當溶液達到三相共晶點時,它們之間的摩爾比為57,終導致了pH值的很大改變。蛋白質發(fā)生物理聚集和化學變性。(安晟美華)

脫水效應

(1)水溶液中蛋白質經(jīng)過充分水合作用后,在蛋白質分子表面附著一單層水,這就是所說的水合層(hydration shell)。一般來講,參與*水合作用的水含量為0.3-0.35g(水)/g(蛋白質)。而在凍干蛋白質產品中水的含量一般不超過10%,因此,必定有一部分結合水在干燥過程中被除去。

(2)結合水的去除很可能破壞蛋白質的天然結構,終導致蛋白質變性。這是因為富含結合水的蛋白質在脫水過程中暴露在乏水環(huán)境中,將質子轉化為帶電羧酸基團,破壞了蛋白質中電荷平衡,電荷密度的降低可能促進蛋白質分子之間的疏水作用,從而使蛋白質發(fā)生聚集 。

儲藏過程

1、蛋白質凝聚:是凍干生物制品活性組分在貯藏過程中發(fā)生變性的主要因素之一。導致蛋白質凝集可能是物理(非共價)相互作用,也可能是蛋白質發(fā)生化學凝集(共價)。

2、脫酰胺作用:也是蛋白質發(fā)生變性的主要途徑之一。天冬酰胺(Asn)和//33、氨酰胺(Gln)是蛋白質中易于發(fā)生脫酰胺作用的兩種氨基酸。(安晟美華)

4、非酶褐變:也稱作Maillard反應。它使得還原性糖(如葡萄糖)與蛋白質中的賴氨酸(lysine)和精氨酸(arginine)形成碳水絡合物。

5、氧化反應:蛋白質中蛋氨酸Met,胱氨酸Cys,組氨酸His,色氨酸Trp和酪氨酸Tyr殘基的側鏈是發(fā)生氧化反應的可能位置。(安晟美華)

6、水解作用: 雖然凍干的蛋白質中含有極少量的水分,但在貯藏過程中仍然會發(fā)生水解作用。

如前所述,生物制品的冷凍干燥過程是一個多步驟過程,會產生低溫、凍結和脫水等多種效應;即使成功完成冷凍干燥過程后,在長期保存過程中也很難保證凍干生物制品活性組分的穩(wěn)定性。為了防止生物制品在冷凍干燥和貯藏過程中活性組分的變性,研究者們研究和探索了大量有效的保護劑

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