在干燥過(guò)程中，蛋白質(zhì)的水合層被除去，這時(shí)，“優(yōu)先作用"機(jī)理已不再適用。在干燥過(guò)程中的保護(hù)機(jī)理，目前主要有兩大觀點(diǎn)：（1）玻璃態(tài)假說(shuō)；（2）水替代假說(shuō)。
1） 玻璃態(tài)假說(shuō)
這種觀點(diǎn)認(rèn)為在含有保護(hù)劑溶液的干燥過(guò)程中，當(dāng)濃度足夠大且保護(hù)劑不發(fā)生結(jié)晶時(shí)，保護(hù)劑與活性組分混合物就會(huì)形成玻璃態(tài)。這種玻璃態(tài)的形成可以使得凍干品的黏度達(dá)到1012Pa.s，這也是玻璃態(tài)的黏度。保護(hù)劑在蛋白質(zhì)周圍形成玻璃體，使大分子蛋白質(zhì)的鏈段運(yùn)動(dòng)受阻，阻止蛋白質(zhì)的展開和沉淀，從而抑制了蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)亞能級(jí)與結(jié)構(gòu)松弛之間的相互轉(zhuǎn)換，維持蛋白質(zhì)分子三維結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。
2）水替代假說(shuō)
由于蛋白質(zhì)分子中存在大量的氫鍵，結(jié)合水通過(guò)氫鍵與蛋白質(zhì)分子聯(lián)結(jié)。當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)在冷凍干燥過(guò)程中失去水分后，保護(hù)劑的羥基能夠替代蛋白質(zhì)表面上水的羥基，使蛋白質(zhì)表面形成一層“水合層"，這樣就可以保護(hù)氫鍵的聯(lián)結(jié)位置不直接暴露在周圍環(huán)境中，從而保持了蛋白質(zhì)天然結(jié)構(gòu)和功能的完整性。
目前許多研究者比較贊同“水替代假說(shuō)"的觀點(diǎn)，這主要是因?yàn)橥ㄟ^(guò)傅立葉紅外線頻譜儀（FTIR）對(duì)蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)以及蛋白質(zhì)與保護(hù)劑之間的氫鍵作用進(jìn)行直接檢測(cè)，為該理論提供了證據(jù)。
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