真空冷凍干燥技術在乳鐵蛋白凍干中的應用

凍干是通過冷凍干燥技術將液態乳鐵蛋白轉化為固態粉末的產品，有效保留其生物活性及營養價值。乳鐵蛋白是一種天然多功能糖蛋白，具有抗菌、抗病毒、調節免疫和促進鐵吸收等作用，廣泛應用于嬰幼兒配方奶粉、保健食品和醫藥領域。凍干工藝在低溫低壓下脫水，避免了高溫對蛋白結構的破壞，顯著提升穩定性，延長保質期，同時便于運輸和儲存。

乳鐵蛋白（Lactoferrin，Lf）是一種在各種生物體液中含量豐富的多功能糖蛋白，多年來因其多樣化的生物活性以及結合和影響過渡金屬離子（如Fe3+、Zn2+、Cu2+、Mn3+）的生物利用度而受到廣泛關注。乳鐵蛋白是轉鐵蛋白家族中的一種鐵結合糖蛋白，乳鐵蛋白存在于人體的乳汁和各種分泌液中，在母乳中含量最高，初乳中含量非常高的核心免疫功能蛋白。它能與病原微生物競爭鐵源，抵御病原微生物侵襲，從而保護嬰幼兒免疫損傷。1939年，科學家Sorensen從牛奶中分離出紅色蛋白，但直到1961年人乳中的鐵結合蛋白才被提取。乳鐵蛋白才開始進入大眾視野。隨著研究的深入，科學家發現母乳和牛乳中的乳鐵蛋白具有相似的生物活性，兩者氨基酸序列同源性達到69%。基于此，隨著生物科技的進步，全球乳企開始研發將被譽為“免疫乳黃金"的乳鐵蛋白應用于嬰幼兒配方奶粉中。

乳鐵蛋白的生物學功能決定了其在食品、化妝品、動物生產、醫療等領域中的應用，可作為抗氧化劑、免疫促進劑、補鐵劑、藥物載體等；其中在嬰幼兒配方奶粉中應用尤為廣泛。

01、嬰幼兒配方食品

乳鐵蛋白凍干粉是嬰幼兒奶粉和輔食的重要功能性成分。母乳中乳鐵蛋白含量豐富，能增強嬰兒免疫力、促進腸道健康并抑制有害菌生長。凍干技術確保其活性穩定，添加到配方奶粉中可模擬母乳的營養結構，降低嬰幼兒腹瀉、呼吸道感染等風險。此外，乳鐵蛋白能促進鐵吸收，預防缺鐵性貧血，適合早產兒和低體重兒營養補充。其安全性和高生物利用度使其成為嬰幼兒食品行業的優選原料。

02、保健食品與營養補充劑

乳鐵蛋白凍干粉廣泛應用于增強免疫、抗氧化和抗疲勞類保健食品中。其廣譜抗菌和抗病毒特性（如抑制幽門螺桿菌、流感病毒等）適合免疫力低下人群，如術后恢復患者、中老年及亞健康人群。凍干工藝保留其活性，可制成膠囊、片劑或沖劑，便于服用。同時，乳鐵蛋白調節腸道菌群，改善消化吸收，常被用于調節腸胃功能的益生菌復合產品，成為大健康市場的熱門功能性原料。

03、醫藥與生物制劑

在醫藥領域，乳鐵蛋白凍干粉用于抗感染、抗炎和免疫調節藥物研發。其抑制細菌生物膜形成的能力可用于口腔護理（如牙膏、漱口水）和傷口敷料，加速愈合。研究還表明，乳鐵蛋白對某些癌細胞具有抑制作用，可能輔助腫瘤治療。凍干粉的高純度適合藥物載體或靶向遞送系統，如鼻腔噴霧、眼藥水等制劑。此外，在基因工程和疫苗佐劑中，乳鐵蛋白可增強免疫應答，提升疫苗效果。

04、功能性食品與運動營養

乳鐵蛋白凍干粉被添加至蛋白粉、能量棒和運動飲料中，幫助運動員增強免疫力、加速恢復。高強度訓練易導致免疫抑制，乳鐵蛋白的抗炎特性可減少肌肉損傷和氧化應激。其促進鐵吸收的特點也適用于女性及耐力運動員，預防貧血。凍干形式便于與膠原蛋白、乳清蛋白等復配，制成高蛋白功能性食品，滿足健身人群和體能需求較高者的營養補充需求。

實驗樣本：乳鐵蛋白

實驗目的：凍干所有水分，使含水量<2%

實驗設備：富睿捷原位凍干機Mercury 180

01.預處理

原料篩選：選用高純度乳鐵蛋白溶液（通常≥95%），去除雜質（如脂肪、酪蛋白）。

濃縮與調配：通過超濾或透析濃縮至目標濃度（通常10%~20%），調節pH至中性（6.5~7.5）以維持穩定性。

02.冷凍階段

預凍：將溶液分裝至凍干托盤，置于-80℃速凍（避免冰晶過大破壞蛋白結構）。

凍結固化：保持低溫5小時，確保凝固成固態。

03.初級干燥（升華干燥）

抽真空：凍干倉內真空度降至1Pa，緩慢升溫至25℃~30℃，使冰晶直接升華（時間48h）。

控溫控壓：需精確控制升溫速率，避免塌陷或起泡。

04.后處理與包裝

程序結束后，釋壓取出凍干好的樣品，進行含水量測試。過篩確保粉末均勻，鋁箔袋或玻璃瓶密封避光保存。

預凍前：

凍干中：

凍干后：

乳鐵蛋白凍干的核心在于低溫脫水與活性保留，需嚴格把控預處理、冷凍速率、真空度及水分殘留等環節。同時，全程無菌操作與穩定儲存是確保產品效價的關鍵。