BioGaia - en studie av frystorkningsprocessen i probiotika
Frystorkning är ett vanligt sätt att öka hållbarheten för probiotika och läkemedel. Det svenska probiotikaföretaget BioGaia ville följa frystorkningsprocessen in situ för att förstå hur stegen frysning, glödgning och torkning påverkar den slutliga materialstrukturen. För att göra detta använde de sig av storskalig infrastrukturteknik.
Frystorkning är en mycket etablerad teknik som används inom läkemedelsindustrin. De etablerade protokollen och utvärderingsmetoderna har anammats av probiotikaindustrin. BioGaia vill undersöka om probiotikaindustrins användning av metoden är optimal. För att testa detta ville BioGaia använda kontrollerade metoder för att ändra materialets tjocklek för att ta reda på om tjockare material ger mer skydd och förbättrar lagringsstabiliteten.
Undersökte strukturen under frystorkningen
Tomografiska avbildningstekniker, både laboratoriebaserad röntgenmikrotomografi (μCT) och synkrotron μCT (SRμCT), erbjuder potentialen att utvärdera 3D-strukturen hos en frystorkad produkt och att följa matrisens utveckling under frystorkning. I denna studie användes en ny, internt utformad provmiljö för frystorkning som utformats för μCT vid ForMAX strålrör vid MAX IV Synchrotron för att undersöka strukturen under frystorkning av en 20% maltodextrinlösning och förfrysta pellets.
Synkrotronstrålningens röntgenmikrodatortomografi (SRμCT) vid MAXIV användes, vilket förkortade skanningstiden från timmar till sekunder - vilket gjorde det möjligt att övervaka dynamiken i frystorkning. SRμCT bidrog i hög grad till förståelsen av egenskaperna hos frystorkade strukturer, både vad gäller porstruktur och materialtjocklek, och hur man kan ändra dessa faktorer på ett kontrollerat sätt. Något som kommer att vara oerhört värdefullt för förståelsen och optimeringen av en frystorkningsprocess.
Tjockleken en viktig parameter
Studien visar hur viktig materialtjockleken hos frystorkade pellets är för stabiliteten hos de inkapslade bakterierna. I första hand visade lagringsstabiliteten en stark korrelation med materialtjockleken. Detta innebär att studien fann ett starkt samband mellan ökad materialtjocklek, så kallad inkapslingskapacitet, och ökad lagringsstabilitet.
Detta gör materialtjockleken till en viktig parameter för probiotikaindustrin. Vidare visar studien att syre har en negativ effekt på lagringsstabiliteten och att tjockare material av amorfa kolhydrater kan hindra syretransporten.