食品在冷冻干燥之前,首先在快速冻结装置中或冻结间进行快速冻结。由于冷冻干燥工艺要求食品呈颗粒状,所以采用流态化单体快速冻结方法最为适宜。速冻后的食品贮藏在一18。C的冷藏库中,随时取用进行冷冻干燥。
植物细胞的超低温保存技术主要包括干冻法、预冻法、两步法、玻璃化法和
包埋脱水法等。两步法、预冻法和干冻法是植物种质超低温保存的传统技术。80年代末至90年代初,玻璃化法和包埋脱水法开始应用于植物材料的超低温保存。
样品在添加冰冻保护剂(如蔗糖、海藻糖、
二甲亚砜、甘油和乙二醇等)后置于零下某个温度(一10~一70C,可通过置于家用冰箱、低温冰箱或液氮蒸汽相中实现),若干小时或过夜后,将样品投入液氮贮存。有些样品用预冻法保存时,可不加冰冻保护剂。
样品在添加冰冻保护剂后,用可控速率的降温设备(程序降温仪),以某个速率(每分钟降0.1~5.0。C)将样品降温至转移温度(一般为一40~一70‘C),然后投入液氮贮存。冰冻保护剂成分、降温速率和转移温度等因素影响冻存效果。预冻法实际上是降温速率不严格控制的两步法。
样品用高浓度的复合冰冻保护剂(玻璃化保护剂)处理后.快速投入液氮贮存。生物物理学上,含水溶液能固化分成两种主要形式,一种是冰晶态,一种是
玻璃化态。如果溶液非常粘稠,降温速度又非常快,冰晶难以生长或没有充分时间生长,溶液就进入玻璃化态。进入玻璃化态时,水分子没有发生重排,不产生结构和体积的变化,减轻了机械损伤和溶液效应损伤,改善了冻存效果。两步法中的第一步是通过细胞外缓慢结冰引起胞外溶液浓缩,从而诱导胞内脱水;第二步是浓缩了的细胞质在快速投入液氮时进入胞内玻璃化态。而在玻璃化法超低温保存中,细胞直接用极高浓度的保护剂脱水,快速降温时胞内胞外都进入玻璃化态。
茎尖、分生组织和体细胞胚等样品用褐藻酸钙包埋后,第一阶段先在含高浓度蔗糖的培养基中脱水,第二阶段再用无菌空气流或干燥硅胶脱水,然后投入液氮贮存。如果第二阶段用玻璃化保护剂脱水后投入液氮贮存,可称包埋玻璃化法;如果第二阶段在冰箱中脱水,可称包埋预冻法;如果第二阶段用程序降温仪脱水,可称包埋两步法。