在凍干制品的冷凍干燥和貯藏過程中，化學成分、凍結速率、凍結和脫水應力、玻璃化轉變溫度、干燥固體中剩余水分、貯藏環境的溫度和濕度等都會影響其中活性組分的穩定性甚至會導致失活。
通過實驗的方法研究發現，除了一些食品、人血漿、牛奶等少數物料可以直接冷凍干燥外；大多數的藥品和生物制品，都需要添加合適的冷凍干燥保護劑和添加劑，配制成混合液后，才能進行有效的冷凍干燥和貯藏。
凍干保護劑的保護機理有很多假說，不同保護劑保護原理不同，不同產品能添加的種類也不同。
凍干保護劑種類較多，按照不同分類方法有不同的標準。
按分子量分類
低分子量化合物：谷氨酸、葡萄糖、肌醇、乳糖、蔗糖、海藻糖、山梨醇D、L-蘇氨酸、肌醇、木糖醇、精氨酸和組氨酸等。
高分子化合物：白蛋白、明膠、蛋白胨、可溶性淀粉、阿拉伯膠、羥甲基纖維素、藻類等以及脫脂牛奶、血清等。
一般低分子化合物在凍干過程中直接發揮作用；而高分子化合物則是促進低分子化合物的保護作用。因此，制備保護劑配方時，一般將低、高分子化合物配合使用。
按保護劑功能和性質分類
凍干保護劑：在凍結和干燥過程中，可以防止活性組分發生變性的物質，如甘油、海藻糖、蔗糖等；
填充劑：能防止有效組分隨水蒸氣一起升華逸散，并使有效組分成形的物質，如甘露醇、明膠等；
抗氧化劑：用作防止生物制品在冷凍干燥過程以及貯藏過程中發生氧化變質的物質，如維生素D、維生素E等；
酸堿調整劑：在冷凍干燥過程和貯藏過程中，能將生物制品的pH值調整到活性物質的穩定區域的物質，如磷酸、山梨醇\氨基酸等。
按物質種類分，又分為糖類，醇類，氨基酸，緩沖液等。
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