持續高溫天氣讓新鮮食品不易儲存，但我們卻仍然能夠享受到來自世界各地，甚至不同時令的美食。這背后離不開冷凍技術的快速發展，它讓食品的長距離運輸、跨季節保存不再是難事。

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近年來出現的物理場輔助冷凍、液氮冷凍、定容冷凍等多項新型冷凍技術能夠實現食物的長時間保存，同時還能夠最大程度上保留其原始風味，讓人們可以不再受時間、地點的限制，隨心所欲享受美食。

物理場輔助冷凍：

最大程度保留果蔬原始風味

“一騎紅塵妃子笑，無人知是荔枝來。”炎炎夏日，遠在長安的楊貴妃想吃上一口產自嶺南的荔枝，需要派良駒千里急遞。不過，她如果想在冬天吃上荔枝，那在當時是無論如何也無法實現的。

在冷凍技術快速發展的今天，想在冬天吃一口夏季收獲的荔枝，已經不再是天方夜譚。華南理工大學教授孫大文團隊的研究成果，可以讓新鮮荔枝最少保鮮6個月、最長保鮮2年，并且能夠最大程度地保留新鮮荔枝的原始風味。

食物長時間保存的關鍵在于降低其內部的生化反應速率以及抑制微生物繁殖，低溫是最常采用的保鮮方法之一。冰箱等制冷設備的發明讓食品的保存時間得到延長，顯著提升了人們的生活質量。不過，人們漸漸發現，傳統冰箱冷凍過后的食物在口感、營養等方面總是存在各種不足。例如，傳統冰箱冷凍保存后的水果，在解凍后會出現變軟、加速變質等現象，與新鮮水果的品質相去甚遠。

“過去人們覺得，冷凍食品的品質不如新鮮食品，這主要是由于冷凍技術不過關導致的。如果技術過關，冷凍食品的品質可以媲美新鮮食品。”孫大文介紹，在食品冷凍過程中，要想保住食品的口感與營養，關鍵在于控制食品內冰晶的尺寸、大小及分布。大多數新鮮食品的主要成分是水，因此冷凍食品的本質是冷凍其中的水分。不過，由于生物熱阻的存在，食品在被放入冰箱后，并不會馬上凍結，冷凍通常是一個緩慢的過程。

在這個過程中，食物細胞中的水分會慢慢凝結成冰晶。冰晶最先形成于細胞與細胞的空隙間，但細胞內部也有水分，如果細胞內部不結出冰晶，細胞內的水分就會慢慢遷移到細胞外，細胞就會失水，而細胞外的冰晶長大后就會刺破細胞，破壞整個細胞。在這種情況下，當食物被解凍時就會口感欠佳，其營養成分也會缺乏，最終使得解凍后的食物各方面品質都難以令人滿意。

孫大文介紹，團隊研究了物理場調控冰晶生長的新型凍結技術，避免冷凍初期冰晶無序生長對果蔬細胞造成的影響，實現了讓冰晶的形成、增長及分布從無序到有序可控。該團隊借助超聲波、超高壓、電場和磁場等物理場調控冰晶生長的新型凍結技術控制冰晶的形成、增長與分布，讓食物細胞內和細胞外都長出又小又細、分布均勻的冰晶。這意味著，細胞質構基本不被破壞，食物能夠保持原來的營養價值和口感。

在孫大文團隊的實驗室里，團隊成員利用物理場輔助冷凍技術對一顆2年前采摘的荔枝進行快速保存，如今該荔枝不僅外觀依舊美麗、果肉晶瑩剔透，口感也能夠媲美新鮮荔枝。

液氮速凍：

迅速降溫減少細胞“凍傷”

除了利用物理場來調控冰晶生長，速凍技術同樣能夠有效抑制冰晶的無序生長。其原理是，食物在冷凍過程中存在最大冰晶生成帶（溫度區間），通常為零下1攝氏度至零下5攝氏度。在該溫度范圍內，食物中近80%的水分會被凍成冰。如果能夠以最短時間使食物的溫度“躍”過最大冰晶生成帶，食品中便不會形成分布不均的較大冰晶，取而代之的是均勻分布的細小結晶，這會顯著降低細胞組織的“凍傷”程度，使食品在解凍后也能保持原有狀態。

液氮速凍是目前食品工業中最常采用的速凍技術之一，我們常吃的速凍水餃、冷凍海鮮、冷凍牛羊肉等基本都是液氮速凍技術的“作品”。

液氮即液態氮氣，其溫度為零下195.8攝氏度，是一種無色、無味、無毒的透明液體，化學性質十分穩定，是冷凍強度極強的制冷媒介。液氮速凍技術可以使食品每分鐘降溫7攝氏度至15攝氏度，凍結速度比普通凍結方法快30倍到40倍，這也讓食品在凍結過程中產生均勻細密的冰晶，保持更好的食用口感。例如，曾經的“網紅”產品——分子冰激凌便是利用液氮速凍技術制成的，其可以使分子冰激凌擁有比傳統冰激凌更小的冰晶顆粒，進而帶來柔滑、細膩的口感。

液氮作為一種液體，尤其適用于冷凍形狀不規則的食品。食品全部浸沒于液氮中后，食品的各個部分都能夠與液氮充分接觸，進而使傳熱阻力降低到最小。此外，液氮本身作為一種惰性、無毒液體，幾乎不與任何成分發生反應，能夠隔絕食品與空氣的接觸，在為食品降溫的同時確保其幾乎不發生氧化變色和脂肪酸敗，保證食品最初的原始香味不受影響。這種特性也使得液氮十分適于肉類加工，液氮速凍技術可以提升肉類的保水性、減少脂肪氧化，使其保留最初的風味。此外，由于液氮冷凍速度極快，食品在冷凍過程中被微生物污染的可能性也能降至最低。

除了能保鮮食品，液氮速凍還可以作為一種新的食品加工技術，用于生產新型食品。食品的低溫粉碎是近幾年新興的一種食品加工方式，該技術特別適合用于加工含芳香成分多、含脂量高、含糖多以及含膠狀物質多的食品。日本便有企業將經液氮凍結后的海藻、蔬菜等，投入粉碎機粉碎，使成品顆粒直徑達到100微米以下，且基本保持原有營養價值。

定容冷凍：

食品保鮮過程不產生冰晶

無論是利用物理場輔助冷凍還是液氮速凍，冰晶都是冷凍過程中不可避免的存在，總會對食品中的細胞組織產生一定程度的影響。食品在冷凍保鮮過程中是否可以不產生冰晶呢？定容冷凍正是這樣一種冷凍保鮮技術。

定容冷凍是將食品放入定容腔，腔內有水，當溫度降低后，定容腔內的水結成冰，進而膨脹產生壓力。壓力會改變水凝固結晶的溫度，當壓力增大時，水的凝固溫度低于0攝氏度。

因此，當水膨脹成冰，其產生的壓力被施加給定容腔內的食品，此時水的凝固溫度會顯著降低，使其處于過冷狀態，即溫度低于凝固點但卻未產生冰晶。由于食品內部沒有冰晶，因此也就不會對組織細胞造成破壞，冷凍保存品質顯著提升。

中國科學院理化技術研究所博士趙遠恒以土豆、櫻桃、番茄3種不同的食品為例，介紹了定容冷凍對食品品質的影響。

土豆切條后可以制作薯條，但是切開的土豆很容易氧化變色。中國科學院理化技術研究所和美國加州大學的科研人員發現，采用定容冷凍技術保存切塊后的土豆，可以在較大程度上保證其不變色，并使其維持高硬度。

美國農業部的研究人員還曾利用定容冷凍技術對新鮮櫻桃進行保存。他們發現，與常壓冷凍相比，定容冷凍降低了櫻桃的失水率，并更好地保留了櫻桃原有的味道。

針對番茄，美國科學家分別運用定容冷凍、10攝氏度冷藏、快速冷凍和常壓冷凍對番茄進行冷凍，保存4周后解凍發現，定容冷凍可讓新鮮番茄保持其原有的質量、體積、顏色、營養成分（抗壞血酸、番茄紅素和酚類）和抗氧化活性，對番茄的質構破壞最小。

除了能夠提高食品品質，定容冷凍技術還更加節能環保。常規冷鏈運輸需要消耗大量能源，而中國科學院理化技術研究所和美國加州大學的科研人員研究發現，在定容冷凍保存過程中，食品本身不存在相變，因此可以有效降低設備運行能耗、減少碳排放。目前，已經有部分食品企業嘗試將定容冷凍技術應用到食品、藥品以及相關生物材料的保存中。

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