Дрожжи были в числе первых организмов, на которых изучали сохранение жизнеспособности после воздействия очень низких температур.
Еще в 1870 г. Мельзенс обнаружил устойчивость дрожжевых клеток к температуре —91°. Двадцать лет спустя Цопф сообщил, что вегетативные клетки и споры Saccharomyces hansemi переживали температуру —83° и оттаивание при комнатной температуре. Вскоре после этого Дёменс установил, что высушенные пивные дрожжи сохраняли жизнеспособность после пребывания в течение 6 мин в жидком воздухе при температуре —190°, однако их взвеси в воде погибали при замораживании при —190° и оттаивании в холодной воде. Макфедиен показал, что дрожжи, как и бактерии, размножались в культурах, взятых из осадка, который получали, сжижая и выпаривая комнатный воздух. Макфедиену и Раулэнду удалось сохранять один из видов Saccharomyces и дрожжи других родов в течение 7 дней в жидком воздухе при —190° и в жидком водороде при —252° без потери жизнеспособности или появления каких-либо изменений в ферментативных реакциях. В противоположность этому Шумахер в 1874 г. наблюдал гибель многих клеток при воздействии на свежие дрожжи температуры —113° в течение 15 мин. Несколько лет спустя Пиктэ и Юнг обнаружили, что пекарские дрожжи Saccharomyces cerevisiae, хранившиеся в течение 108 час при —70° и затем 20 час при —130°, утратили способность повышать всхожесть теста при выпечке хлеба. Многие годы не предпринималось никаких попыток выяснить причину явных расхождений в результатах ранних исследований. Несмотря на наличие данных, говорящих против такого мнения, было принято считать, что дрожжи отличаются большой устойчивостью по отношению к замораживанию, оттаиванию и хранению в условиях очень низких температур.
В 1929 г. Теннер и Уильямсон описали результаты своих опытов на 8 видах дрожжей, предпринятых с целью определить выживаемость дрожжей, замороженных до относительно высоких температур (от —13 до —15°). Авторы подсчитывали число жизнеспособных клеток в питательных средах и во взвесях в физиологическом растворе. Пробы хранили в запаянных ампулах в замороженном состоянии. Затем их оттаивали через различные промежутки времени (от 2 до 160 недель) и подсчитывали число клеток, переживших хранение при температуре от —13 до —15°. Наблюдалось резкое падение числа живых клеток после хранения в течение двух недель и постепенное уменьшение этого числа при дальнейшем хранении. Устойчивость дрожжей зависела от принадлежности их к тому или иному виду. Культуры Pichia membranaefactens, Torula rosea и Saccharomyces ellipsoideus, судя по падению числа выживших клеток, отличались особенно низкой устойчивостью. Взвеси этих организмов в физиологическом растворе переживали хранение лучше, чем бульонные культуры. Zygosaccharomyces mongolictis и Mycoderma vini оказались немного более устойчивыми. Saccharomycescerevisiae, S. paslorianus и S. marxianus обладали значительно большей устойчивостью к действию температуры от — 13 до —15°, но после хранения при таких температурах в течение 160 недель оставалось 0,1 — 1% исходного числа жизнеспособных клеток. В то же время Смарт показал, что дрожжи Saccharomyces размножались на косом агаре в течение 3 месяцев при температуре —8,9°.
Устойчивость S. cerevisiae к низким температурам изучал также Кэмпбелл, который показал, что кратковременное пребывание при температуре ниже —30° оказывает на эти дрожжевые клетки повреждающее воздействие. В одной группе опытов в пробирки разливали по 0,8 мл разбавленной культуры, а затем замораживали и оттаивали их по одному или даже по пять раз в жидком воздухе или в замораживающих смесях при температуре —50 и —30°. После этого опытные и контрольные пробы разбавляли и тщательно взбалтывали, чтобы уничтожить образовавшиеся комочки и цепочки из дрожжевых клеток, и подсчитывали число клеток, переживших пребывание в жидком воздухе в течение 1 мин, при температуре —50° в течение 5 мин и при температуре —30° в течение 9 мин. Лишь 6—26% (в среднем 13,7%) клеток пережили однократное кратковременное пребывание в жидком воздухе. Число выживших клеток сократилось до 0—7,5% (в среднем до 2,4%) после 5 последовательных циклов замораживания и оттаивания. Замораживание до —50° с последующим оттаиванием пережили в среднем 32% клеток, а 43,5% были жизнеспособны после однократного воздействия температуры —30°. Повторные воздействия температур —30 или —50° значительно уменьшили число живых клеток. Когда готовили взвесь в дистиллированной воде из прессованных дрожжей без предварительного культивирования и замораживали ее в жидком воздухе, значительно большее число клеток переживало однократное и многократное воздействие жидкого воздуха. Баум установил, что замораживание до —15 или — 10° гораздо меньше повреждает S. cerevisiae, чем замораживание до более низких температур. Он показал также, что устойчивость культур, полученных от одной клетки, к замораживанию и оттаиванию варьирует в такой же степени, как и устойчивость гетерогенных культур, которыми пользовался Кэмпбелл.
Несмотря на высокий процент гибели дрожжевых клеток во время замораживания и оттаивания, культуры удавалось консервировать при помощи лиофилизации. Это объясняется тем, что процесс высушивания происходит при сравнительно высоких температурах (от —15 до —20°), при которых процент гибели в результате замораживания и оттаивания невелик. В культурах дрожжей, высушенных при комнатной температуре, после их увлажнения также имеются живые клетки. Возможность хранения в высушенном состоянии представляет большой интерес для лабораторных исследований, для пивоварения и хлебопечения, а также для всех отраслей промышленности, связанных со сбраживанием. К 1950 г. в Национальной коллекции типовых культур было собрано и хранилось 405 культур 61 рода дрожжей и плесневых грибов. Все они были лиофилизированы и в таком виде хранятся уже длительное время (около 13 лет). Метод этот, однако, сопряжен с некоторым риском. Большая часть первоначальной популяции клеток гибнет в процессе лиофилизации, а у оставшихся в живых могут произойти тяжелые биохимические изменения. Аткинс и др. изучали действие быстрого замораживания с последующей лиофилизацией в высоком вакууме на культурах пивных дрожжей (S. cerevisiae). Во всех культурах в течение трех месяцев после обработки можно было обнаружить живые клетки. Процент выживших клеток, однако, был очень низким — зачастую погибало 99,98% клеток. При культивировании выживших клеток получили удивительно много разновидностей. Например, у одной разновидности наблюдалась пониженная способность синтезировать пантотенат и слабый рост в среде, лишенной витаминов B1 и В6, тогда как у другой — полное прекращение роста в среде, в которой отсутствовали пантотенат, инозит и витамины B1 и В6. Некоторые же культуры лиофилизированных клеток приобретали способность размножаться в отсутствие различных факторов роста. В связи с этим Аткинс и др. считали необходимым перед консервацией испытывать действие лиофилизации на каждый вид дрожжей в отдельности. Практическая необходимость в изучении влияния процесса замораживания и оттаивания на дрожжевые клетки утратила свою остроту, поскольку был разработан удовлетворительный способ хранения культур в течение 1—3 лет при комнатной температуре под слоем минерального масла. Однако многие основные проблемы остались нерешенными.