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太空食品是如何生产的?

2017-06-14    科学        点击:

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  NASA太空食品实验室的科学家在工作中。(资料图)

  (本文首发于2017年6月8日《南方周末》)

  太空食品并不是在试管中冒泡泡的神秘混合物,这些食品跟我们在地球上吃的食品一样,有些甚至与当地超市买来的食品没有区别,只是加工和包装的方法有所不同。

  在约翰逊航天中心大院的17号楼内,你会发现NASA的太空食品系统实验室(SFSL),它共有四个实验室组成:一个测试厨房(包括备菜区和感官测试间)、一个食品加工实验室、一个食品包装实验室和一个分析实验室。

  该实验室可以完成规模庞大的实验,给人印象深刻。研究团队对食品进行物质分析和感官分析,规划菜单和管理食品开发,研究在室温条件下保持食品稳定的食品加工技术,如吹风冻结和冷冻干燥,都是在这里进行实验的。此外,研究人员还研发用于食品加工的长期储存技术,并且负责对制造、设计和测试定制包装和包装材料的方法进行研发。

  这里的研究团队一直在寻找改善航天机组人员进食体验的方法,他们改进了在太空飞行中做饭、上饭的方式,改进了评估样品和太空飞行食品制备所需的硬件,利用在太空和火星上种植粮食作物的方法进行实验。

  然而,早期的太空食品要么是立方体状的,要么就是管状的,包括冷冻干燥的粉状食品、一口可以吃一块的立方体食品和装在管内看似牙膏袋的半流体食品。当时的载人航天任务为期很短,食品不是执行任务时需要优先考虑的问题。

  从20世纪80年代开始,随着航天任务和国际空间站的快速发展,太空食品技术也取得了巨大的进步。科学家采用了预处理食品和单独包装食品技术,其中有一些是新鲜食品。当今,航天员们的菜单上填满了各种各样的食品,味道与我们在地球上吃的食品相似。他们甚至也有调味品,包括在20世纪90年代进入轨道的塔巴斯科辣酱。

  菜单规划

  SFSL采用的食品加工技术有八种:可复水技术、热稳定技术、辐射杀菌技术、部分脱水技术、自然形态食品、新鲜食品、冷藏技术和冷冻技术。其中也有饮料。大多数食品是预先做熟的或加工过的,不需要冷藏,所有的食品都可以开封即食,或者可以立即复水,或者可以即刻再加热。

  在起飞之前8至9个月,航天员们将食品评估作为训练的一部分。评估是在SFSL感官测试间进行的,航天员们要品尝各种各样的食品和饮料。在品尝下一种食品或饮料之前,他们都要吃饼干、喝水,然后为每一种食品的味道、质地、外观、香气等特性打分。这些分数有助于该实验室将样品菜单组建起来。

  大约在起飞之前五个月,航天员们从两百多种食品中选择自己的菜单,然后营养师分析每一份菜单,分析其中的营养含量、辨别其中有无缺陷、修改膳食计划,最后才能将菜单确定下来。

  菜单旨在满足每个人的营养需求,达到推荐膳食定量分配对维生素和矿物质的需求。科学家们利用公式来计算基础能量消耗(BEE),这些公式由国家研究委员会提供,用来确定每个人的热量需求。

  科学家们也在不断地研究太空飞行之中产生的营养风险,包括接触轨道上加强的辐射问题、产生的心理问题和骨骼健康问题等。在机组人员乘坐航天飞机飞行期间以及在国际空间站执行任务期间,科学家研究他们的食物摄入量、体重和身体成分、骨量,以了解在未来如何通过营养评估变化使这些健康风险最小化。

  菜单要在起飞之前三个月最终确定下来,SFSL的太空食品承包商负责航天任务的食品包装和储存。

  加工和包装

  太空食品的加工是为了确保食品的质量和安全。新鲜水果和蔬菜经过最低限度的加工——利用200ppm的含氯冲洗剂进行消毒,经风干后放到食品托盘中,准备储存在新鲜食品橱柜中。有些蔬菜,像胡萝卜和芹菜,要包装在可密封的袋子中。所有的新鲜食品都需要在航天任务最初的几天中吃掉,因为这些食品很快就会坏掉。

  NASA的科学家利用某些技术使食品保持稳定,或者使食品在室温条件下安全储存。热稳定也称为热处理,能够使食品的保质期延长至三年。经辐射杀菌的食品可以稳定地储存,因为这些食品通过一定剂量的电离辐射进行了消毒。降低食品的pH值和水活性,也可以使其稳定。冷冻干燥或使食品脱水可以抑制微生物的滋长,包装时去除氧气可以防止霉菌生长。

  保质期是通过注意食品质量变化来确定的,SFSL拥有具体的测试方法。所有打算让航天飞机携带的食品都必须至少有九个月的保质期,送往国际空间站的食品必须要有一年的保质期,为未来行星探险计划或空间前哨开发的食品必须要有五年的保质期。

  SFSL的食品测试开始于感官评估。航天员们通过外观、颜色、气味、风味和整体适口性来为食品打分。食品经历时间和温度变化的考验之后,接着再对食品重新进行感官评估,以确定食品质量保持得如何。

  通过测试水分、pH值、水活性、营养成分、颜色和质地,科学家对食品进行化学分析,而且他们也会把所经历的时间和温度变化考虑进去。

  包装材料和包装方法的开发是为了减少污染,开发中还要考虑到包装材料的重量、形状和产生的废品。

  一旦食品和菜单获得通过,它们就交由航天设备处理承包公司进行加工、包装和储存,然后再被送往佛罗里达州的肯尼迪航天中心(KSC)。发射前两至三天,食品橱柜就置于航天飞机之上,新鲜食品橱柜在发射前24小时就会登机,然后准备向太空进发。

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