從玻璃化轉(zhuǎn)變溫度角度分析海藻糖作為凍干保護(hù)劑的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

1.玻璃化轉(zhuǎn)變

聚合物科學(xué)中，玻璃化轉(zhuǎn)變是指非晶態(tài)聚合物或晶態(tài)聚合物中的非晶部分從玻璃態(tài)到橡膠態(tài)或從橡膠態(tài)到玻璃態(tài)的轉(zhuǎn)變，此時(shí)鏈段的微布朗運(yùn)動(dòng)在冷卻時(shí)被凍結(jié)或在升溫時(shí)被解凍，其特征溫度被稱(chēng)為玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，用Tg表示。

當(dāng)外界溫度低于玻璃化轉(zhuǎn)變溫度時(shí)，體系所處狀態(tài)為玻璃態(tài)，此時(shí)分子運(yùn)動(dòng)能量很低，鏈段基本處于“凍結(jié)”狀態(tài)，高分子鏈不能實(shí)現(xiàn)構(gòu)象的轉(zhuǎn)變，體系黏度很高，各種受擴(kuò)散控制的松弛過(guò)程進(jìn)行的十分緩慢，甚至不會(huì)發(fā)生。而當(dāng)外界溫度高于玻璃化轉(zhuǎn)變溫度時(shí)，體系所處狀態(tài)為橡膠態(tài)，體系黏度急劇降低，各種受分子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)控制的變化反應(yīng)相當(dāng)快。

2.玻璃化轉(zhuǎn)變溫度與制品儲(chǔ)藏穩(wěn)定性的關(guān)系

生物高聚物是典型的無(wú)定形或部分無(wú)定形物，因此對(duì)于含有生物大分子的食品或藥品來(lái)說(shuō)，玻璃化轉(zhuǎn)變可以用來(lái)評(píng)估引起腐敗變質(zhì)的各種動(dòng)力學(xué)過(guò)程，諸如冷凍干燥過(guò)程中制品的皺縮、塌陷、結(jié)晶、褐變，或噴霧干燥過(guò)程中制品的發(fā)粘、燒結(jié)等現(xiàn)象都是可以借助玻璃化轉(zhuǎn)變來(lái)解釋的物理化學(xué)變化。

由于水對(duì)無(wú)定形物質(zhì)的增塑作用，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度受制品水分含量的影響很大。特別是水分含量相對(duì)較低的干燥制品，其加工貯藏過(guò)程中的物理性質(zhì)和質(zhì)構(gòu)受水分增塑性影響更為顯著。如乳糖、蔗糖及其與果糖的混合物，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度隨水分含量的增加呈快速下降趨勢(shì)。

凍干制品由于在冷凍干燥過(guò)程中形成了多孔疏松結(jié)構(gòu)，使得制品水分含量隨著吸濕過(guò)程的進(jìn)行而增加，導(dǎo)致玻璃化轉(zhuǎn)變溫度不斷降低，制品由相對(duì)穩(wěn)定的玻璃態(tài)轉(zhuǎn)化為不穩(wěn)定的橡膠態(tài)，其黏度驟降幾個(gè)數(shù)量級(jí)，多孔層不能支持自身重力而出現(xiàn)皺縮、微觀流動(dòng)甚至塌陷現(xiàn)象。

水對(duì)無(wú)定形物的上述增塑效應(yīng)可以從兩個(gè)方面加以解釋?zhuān)阂环矫嫠�在體系中引入了自由體積，為溶質(zhì)分子鏈段運(yùn)動(dòng)提供了所需的空間；另一方面，水分子會(huì)破壞聚合物鏈之間的氫鍵，減弱了分子間力，從而使分子鏈有更大的活動(dòng)性，使分子與分子鏈完全凍結(jié)所需的溫度即玻璃化轉(zhuǎn)變溫度降低。

此外，諸如氧化、褐變、蛋白質(zhì)失活等現(xiàn)象也可以借助玻璃化轉(zhuǎn)變來(lái)解釋?zhuān)涸诓ＡЩ�轉(zhuǎn)變溫度之下，由于分子鏈段運(yùn)動(dòng)處于凍結(jié)狀態(tài)，分子擴(kuò)散系數(shù)非常小，諸如結(jié)晶、酶活性等受擴(kuò)散控制的相對(duì)反應(yīng)速率幾乎為零，體系處于相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)；但在玻璃化轉(zhuǎn)變溫度以上時(shí)，由于分子鏈段運(yùn)動(dòng)被解凍，體系黏度迅速下降，擴(kuò)散系數(shù)迅速上升，導(dǎo)致各種反應(yīng)速率迅速加快，體系處于非穩(wěn)態(tài)，有發(fā)生結(jié)塊、塌陷等不良反應(yīng)的趨勢(shì)。

3.提高玻璃化轉(zhuǎn)變溫度對(duì)制品儲(chǔ)存有重要意義

綜上所述，當(dāng)制品儲(chǔ)藏溫度低于玻璃化轉(zhuǎn)變溫度時(shí)，體系處于相對(duì)穩(wěn)定的玻璃態(tài)，制品儲(chǔ)藏穩(wěn)定性好，保質(zhì)期長(zhǎng)；當(dāng)儲(chǔ)藏溫度高于其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度時(shí)，體系處于不穩(wěn)定的橡膠態(tài)，該狀態(tài)下制品容易發(fā)生氧化、褐變、酶失活等現(xiàn)象，穩(wěn)定性差，保質(zhì)期短。

因此，為延長(zhǎng)儲(chǔ)藏期限，保證制品品質(zhì)，同時(shí)控制儲(chǔ)運(yùn)成本，應(yīng)盡可能提升制品自身的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。

實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，常在體系中加入添加劑來(lái)提高體系玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。

4.海藻糖的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

在常見(jiàn)糖類(lèi)保護(hù)劑中，海藻糖具有最高的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（115℃），可以有效提升體系的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。

此外，海藻糖具有低吸濕特性。將海藻糖放置在相對(duì)濕度90%以上的地方超過(guò)1個(gè)月，海藻糖也幾乎不會(huì)吸濕。因此當(dāng)選擇海藻糖作為凍干保護(hù)劑時(shí)，無(wú)需擔(dān)心由于其吸濕導(dǎo)致體系玻璃化轉(zhuǎn)變溫度降低。

對(duì)于生物制品，海藻糖作為一種穩(wěn)定的非還原性雙糖，不含還原基，不與蛋白質(zhì)等活性物質(zhì)反應(yīng)，且具有對(duì)生物大分子和生物體的非特異性保護(hù)作用，是理想的凍干保護(hù)劑或蛋白保護(hù)劑選擇。

5.艾偉拓（AVT）海藻糖產(chǎn)品介紹

艾偉拓（AVT）注射級(jí)海藻糖產(chǎn)品，超低內(nèi)毒素（<0.1IU/g）,符合各國(guó)藥典標(biāo)準(zhǔn)，支持中美雙報(bào)，已同中國(guó)各大生物制藥藥企穩(wěn)定合作；本地化生產(chǎn)供應(yīng)，產(chǎn)能充足，噸級(jí)現(xiàn)貨供應(yīng)，適用于化藥、生物制品、疫苗等各類(lèi)高端制劑生產(chǎn)需求。