让益生菌“一键休眠”，冻干技术是怎么做到的？

冷冻干燥技术正在为益生菌产业带来革命性的变化。 这种先进的食品加工技术通过将益生菌在低温下冷冻干燥，然后封存在真空环境中，能够有效保留益生菌的活性和营养成分。 根据国际乳制品联合会的建议，益生菌食品中活菌含量应达到106-107 CFU/mL才能确保其益生功能。 然而，在益生菌的工业化生产过程中，产品运输、储存等环节的环境条件均不利于微生物生存，导致益生菌活性难以维持。冷冻干燥技术的出现，为解决这一难题提供了新的可能。

冷冻干燥技术的核心原理是利用物质升华脱水的特性干燥物质。在冻干过程中，益生菌细胞将面临机械应力、逆境胁迫等多种压力，导致细胞膜的完整性、流动性和敏感蛋白结构受损，造成生理功能损伤甚至引发菌体死亡。然而，通过添加合适的外源保护剂、调整冻干流程，可以有效提高益生菌菌株的存活率和细胞活力。

冻干保护剂在提高细胞存活率方面发挥着关键作用。研究发现，冻干保护剂的主要作用是扩大未冷冻部分、防止冰晶挤压造成细胞损伤。常见的保护剂类型包括糖类、蛋白质类、高分子物质、氨基酸类、醇类和抗氧化类等。例如，糖类保护剂如蔗糖、海藻糖等，可以通过形成玻璃态结构来保护细胞膜和细胞器；蛋白质类保护剂如乳清蛋白、明胶等，则能通过与细胞表面结合形成保护层来减少细胞损伤。

除了添加保护剂，调整冻干前菌株的生理状态也能显著提高冻干后的存活率。研究表明，通过调节不饱和脂肪酸与饱和脂肪酸比例以保持细胞膜流动性、上调应激蛋白的活性和合成以保护细胞结构、促进抗氧化物防御物质的积累以提高抗逆性等方法，均有利于冻干后益生菌的生存率。例如，陈境通过调节培养基pH值促进植物乳杆菌细胞膜环丙烷脂肪酸的合成，发现低酸环境(pH 6.8)下菌株不饱和脂肪酸的合成量增加，这些不饱和脂肪酸在冻干过程中保护了细胞内关键酶的活性，进而提升了菌体活力。

冷冻干燥技术在益生菌领域的应用前景广阔。它不仅能够有效保留益生菌的活性，还能延长产品的保质期，降低运输和储存成本。随着研究的深入，我们有望开发出更高效的冻干保护剂和更优化的冻干工艺，进一步提高益生菌产品的质量和稳定性。这将为消费者带来更多高品质、高活性的益生菌产品，为维护人体健康做出更大贡献。