二战期间,青霉素曾拯救了无数人的生命,这都要得益于冻干技术的发明。冻干技术在食品行业有广泛应用,它主要依靠升华作用去除水分,能够最大限度地保留原本的色、香、味、形,更不会破坏本身的营养成分,因而也被誉为“保留了食物肉体与灵魂的奇迹”。
有据可查的是,20世纪30年代,美国宾夕法尼亚大学的弗洛斯多夫最早开展食品冻干研究,同一时期英国政府也在苏格兰的临时工厂进行类似的研究。战后,美国将冻干技术应用在航天食品处理上,让宇航员告别了“牙膏式”的黏糊状食物。
冻干技术除了制作好吃的食品,还曾被用用于提纯青霉素,在二战期间拯救了无数人的生命。其实,发现青霉素的故事,可能是科学史上最著名的偶然事件。1928年,英国人弗莱明度假归来,发现度假前忘记清洗的培养皿中长出霉菌,杀死了周遭的葡萄球菌,由此发现了青霉素。
直到1939年,英国的生化学家钱恩和弗洛里经过不懈的努力,终于成功提纯出青霉素晶体,才使它真正成为拯救生命的“神药”。他们所用的技术,便是“冻干”。这种方法不是给青霉素溶液加热,而是把溶液冻结成固态,然后通过抽掉空气、降低气压的方法,让冻结溶液中的水升华出。
冻干的关键是要把温度和压强控制在三相点的左侧区域。在这个区域内,水只会在固态和气态之间变化,不会出现液态水。冻干过程的低温能使微生物暂时失去生物活性,因而也用于疫苗、酶、干扰素等各种生物制品的保存,还被用来保存细菌和病毒。
冻干技术在材料科学中也展现出强大的生命力,近年来它已成为制备纳米材料的关键技术之一。今天的冻干技术在能耗、效率、成本等各个方面都比以前有了飞跃性的提升。近一个世纪前帮助青霉素走出实验室的冻干技术,已经渗透到我们生活的各个方面。