研究背景

疫苗是防控畜禽传染病的关键，但多数活疫苗稳定性差，需冷藏（2-8℃）或冷冻（-20至-70℃）储存，冷链断裂易导致失效，尤其在农业基础设施薄弱地区问题突出。传统稳定剂如蛋白胨虽常用，但成本高且来源受限。天然淀粉衍生物因低成本、易获取、生物相容性好，被视为潜在替代材料。本研究聚焦新城疫LaSota活疫苗，测试 Plectranthus esculentus 块茎淀粉的乙酰化干凝胶和羧甲基化衍生物作为稳定剂的效果，对比蛋白胨（对照）和海藻糖，评估其在不同温度下的稳定性，旨在为农业微生物疫苗的高效储存和运输提供解决方案。

研究方法

研究从 Plectranthus esculentus 块茎中提取淀粉，通过乙酰化和羧甲基化改性，制备乙酰化干凝胶淀粉（AXS）和羧甲基化淀粉（CMS）。将两种衍生物（浓度1-3% w/v）分别与新城疫LaSota湿病毒混合，部分添加D-甘露醇和Na2HPO4作为辅料，分装后冻干制备疫苗。同时以蛋白胨（NV）和海藻糖（TVA/TVB）作为对照。通过以下方法评估稳定性：1）pH测定，监测不同温度（5±2、25±2、37±1℃）下稳定剂悬浮液的pH变化；2）水分含量分析，追踪5±2℃储存时冻干疫苗的水分变化；3）形态观察，通过肉眼（宏观形态）和扫描电镜（SEM，微观形态）观察冻干疫苗的结构；4）热分析，用差示扫描量热法（DSC）和热重分析（TGA）评估热稳定性；5）效力测试，通过平均胚胎感染剂量（EID50）测定疫苗在冻干过程（工艺稳定性）和不同温度储存时的效价变化，实验持续6-7个月。

研究结果

不同稳定剂的pH稳定性差异显著，添加D-甘露醇和Na2HPO4的AXS和CMS（AS和CBS）在各温度下pH更稳定，未加辅料的（XS和CAS）pH下降明显，尤其在37±1℃时波动更大（图2）。

5±2℃储存时，含辅料的冻干疫苗（如AV、CBV）水分含量变化小，而无辅料的（XV、CAV）水分波动大，其中AXS稳定的疫苗因乙酰基的疏水性，水分含量更低（图3）。

 宏观形态上，无辅料的淀粉疫苗（如X1V、CA1V）出现冻干饼收缩或坍塌，含辅料的（如A1V、CB1V）则结构完整，蛋白胨对照（NV）也无坍塌（图4）。

 SEM显示，含辅料的疫苗（AV、CBV）呈多孔片状结构，无辅料的（XV、CAV）则结构致密或有指状突起，不利于水分去除（图5）。

 热分析中，含辅料的疫苗（AV、CBV）因D-甘露醇的存在，热稳定性更好，TGA显示其在高温下分解更慢（图6、7）。

工艺稳定性方面，所有稳定剂在冻干过程中均能保护病毒，EID50损失<0.5log，其中AXS和CMS与蛋白胨效果相当（表2）。

 储存稳定性上，5±2℃时，蛋白胨和含辅料的淀粉疫苗货架期达23-55个月；25±2℃时，AXS稳定的疫苗货架期21-26个月，优于蛋白胨；37±1℃时，AXS稳定的疫苗仍能维持2.6-4.9个月效价，显著优于海藻糖和无辅料的淀粉疫苗（图9），其中3%浓度的AXS效果最佳。

 结论与展望

本研究证实 Plectranthus esculentus 块茎淀粉衍生物，尤其是乙酰化干凝胶淀粉，作为新城疫疫苗稳定剂效果显著，在不同温度下均能维持疫苗效价，添加D-甘露醇和Na2HPO4可进一步提升稳定性。相比传统蛋白胨，淀粉衍生物成本低、来源广，且在高温下稳定性更优，这对农业畜禽疫苗的储存和运输意义重大——在冷链不完善的农村地区，可减少因温度波动导致的疫苗失效，降低养殖损失。未来可进一步优化淀粉衍生物的改性工艺，探索其在其他畜禽疫苗（如禽流感、口蹄疫疫苗）中的应用，同时开展田间试验，验证实际使用效果。此外，扩大 Plectranthus esculentus 的种植和加工，还能带动农业产业链发展，实现“疫苗稳定”与“农业增收”的双赢。

参考文献：

GUKTUR R E,OLORUNFEMI P O,OCHEKPE N A.Process and isothermal storage stabilities of a live veterinary vaccine formulated with Plectranthus esculentus tuber starch derivatives as stabilizers [J].International Journal of Pharmaceutics,2024,652:123766.