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【日經BP社報導】長期應用於食品保存等用途的冷凍技術將完成一場革新。細胞組織在冷凍時完好無損的商品以及新型冷凍裝置的開發全面展開。其用途並不局限於食品，還推廣到了器官移植、保護航空安全等廣泛領域。
“乾乾巴巴”、“不新鮮”、“營養成分流失了”，一聽到冷凍米飯、冷凍肉和冷凍蔬菜等詞彙，很多人估計都會產生這樣的聯想。然而現在，一項又一項的技術革新，正不斷顛覆著冷凍食品的這些負面印象。
食品在冷凍後品質和鮮度降低，是因為發生了“凍害”現象。食品內部的水分會凍結成冰晶，在冰晶隨時間生長的凍結作用下食品的細胞組織被破壞。當冰箱因為打開關閉而頻繁出現溫度變化時，融化的水分會與其他冰晶合體，體積越來越大，導致細胞組織受到破壞、品質進一步劣化。
凍害長年困擾著食品行業人員。作為解決這個課題的希望，有著“抗凍物質”之稱的蛋白質和糖成為了關注的焦點。
抗凍物質具有與冰晶結合後可以遏製冰晶生長的作用。在食品中添加抗凍物質後，可以在不破壞組織的情況下，保持食品的品質和鮮度。比如說，在加工麵條和米飯時如果添加抗凍物質，冷凍後仍可保持軟糯的口感。
研究已經發現，棲息于寒冷地區的魚和昆蟲等生物的血液、體液內含有抗凍物質。但從魚和昆蟲體內提取抗凍蛋白存在成本高量產難、有異味難以運用於食品等諸多難點。
利用常見蔬菜大量生產
為此，KANEKA與長年研究抗凍物質的日本關西大學化學生命工學部教授河原秀久開闢出了一條簡單方便、可以大量生產的產品化之路。
KANEKA與河原教授從2008年開始合作研究從植物和微生物提取的抗凍蛋白。他們發現蘿蔔苗等容易栽培的常見蔬菜中也含有抗凍蛋白，在2009年成功製造出了提取物。2012年，在得到大型麵條企業生產的冷凍面採用後，KANEKA正式開始銷售製成粉末的提取物。2014年，該公司又開創世界先河，成功開始量產從金針菇中提取的抗凍多糖。現在按用途劃分，抗凍蛋白和抗凍多糖相加已經有7種產品，得到了大型食品廠商等企業約100種商品的採用。
KANEKA產品的特點是來源於自然，只需要添加極少的劑量，即食品總量的0.02～0.2％，就可以發揮出效果。在KANEKA食品事業部擔任管理職務的寶川厚司說：“我們希望展現出安全的品質和良好的性價比”。
關西大學的河原教授除了與KANEKA合作外，也在積極開展合作研究，希望擴大抗凍物質的應用範圍。繼食品之後，下一個值得期待的領域是航空、器官移植和再生醫療。
河原教授參與了日本宇宙航空研究開發機構（JAXA）開展的航空安全技術的研發項目。研究的內容是將製成粉末的金針菇抗凍多糖作為塗料噴灑在機翼上，以提高安全性。飛機在飛行時，如果機翼等機體表面附著冰晶，有可能會失去控制。通過事先噴灑抗凍多糖，能夠防止表面附著的冰晶長大。
使用抗凍物質可以更長期、更穩定地冷凍保存器官和再生組織。日本產業技術綜合研究所與日冷食品已經聯手證實：抗凍蛋白能夠延長小鼠細胞的保存期。河原教授說：“連同航空產業和醫療領域在內，抗凍物質隱藏著解決各種課題的可能性。”如果說抗凍物質是冷凍技術“軟體”的革新，那麼在“硬體”——冷凍裝置上備受關注的，就是新創企業ABI（日本企業）。
iPS細胞也使用
該公司開發的CAS（Cells Alive System）能夠通過創造“過冷”狀態，防止冷凍的細胞組織受到破壞。過冷是水等液體在達到凝固溫度後仍然保持液態的現象。
通過使細胞內的水分子發生振盪，以抑制冰晶生長的CAS（Cells Alive System）。開發出CAS的ABI社長大和田哲男說：“在醫療領域也可以設想出許多使用方式”
CAS是利用電磁波等，使細胞內的水分子發生振盪，以創造出過冷狀態。在這樣的狀態下降低冰箱內的溫度，水分會瞬間凍結，從而防止冰晶生長。食品的凍結溫度因含糖量和脂肪而異，CAS可以根據材料的情況，對溫度和冷卻速度進行微調。現有的冷凍裝置也可以加配CAS功能。
創造出CAS的大和田哲男社長是從事冷凍技術約40年的老行家。過去曾經製造、銷售過蛋糕冷凍裝置，在二十幾年前，“因為聽到一些日本的和食料理研究家說‘冷凍後細胞受損的肉和蔬菜沒法用’，便下定了決心，‘一定要實現給他們看看’”。
使用CAS不僅可以保存加工食品，還能在不破壞鮮度和口感的狀態下長期保存生鮮蔬菜、鮮魚和鮮肉等天然材料。比如說，日本各地收穫的新鮮山珍海味不僅可以運往首都圈，還能運往海外。現在，不只是食品廠商，CAS還進入了百貨商店、超市等，並且得到了法國著名餐廳的採用，在海外也贏得了高度關注。
CAS還可以應用於醫療領域。ABI最近與慶應義塾大學教授岡野榮之和日本Unisys合作，確立了使用人類iPS細胞製作的幹細胞的冷凍保存技術。向長期保存再生醫療需要的移植細胞邁出了一大步。大和田社長意氣風發地說：“我們希望通過CAS，為日本提高在農業和醫療領域的競爭力作出貢獻。”
在靈活應用冷凍技術這一點上，更具有現實意義的是“冷凍乾燥”。冷凍乾燥是將生鮮食品和加工食品降溫到零下30度冰凍，然後在真空狀態下乾燥的機制。不僅可以保鮮，營養成分也不易流失，還具有可以減輕重量的優點。
朝日集團控股公司旗下的天野實業作為日本最大的冷凍乾燥食品廠商，從經典的味噌湯到義大利麵、咖哩、家常菜、火鍋，常備200多種商品。在獨自就餐盛行的情況下，冷凍乾燥食品不僅方便，作為地震等災害時的應急食品，需求也在逐年攀升。現在，該公司正在進行研究，希望減少食品與導致劣化的氧氣的接觸，使保鮮期從目前的1年左右延長到5～10年左右。
冷凍食品的風味日益改善，市場也在不斷擴大。這項技術如果在軟硬體兩個方面都能實現進化，日本就有可能在醫療等廣泛領域引領世界。說不定在不久的將來，冷凍技術就將擔負起提高日本競爭力的重任。（記者：河野祥平，《日經商務週刊》）
《日經技術在線》授權轉載
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