丰富多彩的航天食品

 

丰富多彩的航天食品

航天员在飞行期间吃什么?怎么吃?和地面有什么差异?这是大家非常关心的话题。为了保障航天员的生命安全、身心健康和工作效能,必须为航天员提供足够的食品。航天员在太空不同条件下食用的食品,一般称之为航天食品。

  到目前为止,无论是按小时、按天计划的短期飞行,还是按月和按年计划的长期飞行,都需要从地面携带和补给食品。在苏联/俄罗斯礼炮67号、和平号及目前正在运行的国际空间站的长期飞行中,均需由地面发射货运飞船或航天飞机定期补给食品,我国短期飞行的神舟飞船,航天食品也是发射时携带的。

  航天食品的构成和功能取决于航天飞行期的长短、飞船的限制条件和任务的复杂程度,一般要求与特殊的空间环境和飞船工程设计相适应,能最大限度地满足航天员的生理和心理需求,为顺利完成飞行任务提供良好的营养与食物保障。

  在长期载人航天计划中,随着飞行期的延长和航天员人数的增加,携带和定期补给航天食品的类型与品种逐渐增加,与饮食相关的支持硬件也日益完备。当二者的复杂程度达到一定水平时,就形成了一个相对独立的完整系统,这就是航天食品系统。航天食品系统通常包括食品、包装以及相应的储存、制备、伺服、清洁、废弃物收集处理和漂浮物清除等一整套设备、装置和用品。在未来建立月球基地、火星基地及深空探测的载人航天活动中,航天食品系统的组成会更加复杂,功能会更加完善,不仅包括现有要素,还将引入受控生态生保技术,向依靠空间生物再生和空间食品加工的航天食品系统转变。

  根据食品加工和保藏方法的不同,航天食品可分为多种类型,主要有复水食品和复水饮料、热稳定食品、中水分食品、自然型食品、辐照食品、冷冻冷藏食品、新鲜食品、功能性食品和调味品等。在未来的长期载人飞行中,航天食品系统将逐步由现有从地面携带的食品系统向生物再生食品系统过渡,所以未来的航天食品还应包括生物再生食品。

1)复水食品。复水食品指加水复原后食用的食品。干制品的复水并不是干燥过程的简单还原。任何一种动植物性食物干制时,它们的某些特性经常由于物料内不可逆变化的结果而遭受破坏,因此,在选用和控制干制食品工艺时,应尽可能减少这类不可逆变化,以免影响干制品的复原性。


  由于冷冻干燥食品质量轻、耐贮藏、复水快,基本上能恢复原有物料的一些物理性质,最大限度地保留食品原有的色、香、味及营养价值,所以航天复水食品绝大部分是采用冷冻干燥法制成的。

  在美国的航天食品中,复水食品一直占有重要地位,美国从水星号飞船就一直使用冷冻干燥复水食品。苏联自建设礼炮号空间站以后,也使用了复水食品。食品冻干后体积和形状基本不变,组织呈海绵状,且无干缩现象,复水时组织与水的接触面积大,食品能迅速恢复原有的形状。在冻干面条加工过程中,面条需经蒸煮热处理,以使淀粉熟化,然后立即置于低温下速冻,保持淀粉的熟化结构,这样干燥后就不存在回生问题。美国航天食品中提供了复水冻干通心粉。

  冻干食品含水量仅为2%5%,所以不适于微生物生长和繁殖,但其加工工序也存在微生物污染的隐患。在冻干食品加工过程中,也需对食品进行杀菌处理,其中加热杀菌工序在前,预冻、升华、干燥和包装等工序在后,后几道工序均无须杀菌处理。对复原后直接食用的冻干食品来说,必须严格防止后几道工序中产生微生物污染。此外,若冻干食品脂肪含量高,由于多孔结构使脂肪与空气的接触面积增大,食品容易氧化酸败,脂肪酸败可引起化学性食物中毒。为防止冻干食品氧化酸败,除减少食品脂肪含量和脱氧真空包装外,还要采用其他的抗氧化措施。

2)复水饮料。复水饮料是加水复原后饮用的固体饮料,通常采用喷雾干燥和冷冻干燥方法制成,在航天食品中也是最常用的一种食品类型。

3)热稳定食品。热稳定食品是指密封在容器内经高温杀菌处理制成的食品。这种食品经过加热处理,可以将绝大部分微生物消灭掉,同时防止外界微生物再次入侵,在室温下能长期储存。热稳定食品可直接食用或加热后食用,在航天食品中占有很大的分量,但经过高温高压杀菌处理,其风味损失较大。

  热稳定食品的包装多种多样,苏联曾采用马口铁罐,美国使用过整盖拉开式铝罐和蒸煮袋,苏联和美国都使用过铝罐。罐装的热稳定食品加热后,打开即可用勺或叉直接从罐内取食。蒸煮袋食品加热后,用安全剪刀剪开,可用餐具直接从袋中取食。图3-8为航天员在太空中进餐。

4)中水分食品。中水分食品是指部分脱水的即食食品。经过部分脱水,食品中的可溶性固形物浓度可以高到足以束缚住残余水分,同时又能抑制细菌、霉菌和酵母的生长,不至于短期内腐败变质。常见的中水分食品有果酱、蜜饯、果脯和肉脯等。

  中水分食品的水分含量比新鲜果蔬肉类食品低,但比干制食品高,其水分含量通常在15%30%之间。它的残余水分内溶有溶质,其浓度可使水分活度降到不足以支持微生物生长的水平。大多数食品中,细菌在水分活度达到0.95时就不会生长,但水分活度在0.70时,霉菌还会缓慢生长,因此中水分食品应采取防霉措施。

  中水分食品在室温下耐藏性好,不需冷藏;食用前不需处理,食用方便;包装简便,操作简单;质地柔软,接受性较好。因此,中水分食品是航天食品中常见的食品类型。

5)自然型食品。自然型食品是指加工后仍然保持其自然形状(如坚果)的一类即食食品。自然型食品包装在柔韧的塑料袋内,食用时不需再作制备,采用脱氧真空包装,用安全剪刀开口后即可取食。

6)辐照食品。辐照食品是指用60Co137Cs产生的γ射线或电子加速器产生的低于10兆电子伏电子束照射加工后保藏的食品。辐照技术用于抑制根茎类植物及种子发芽、果蔬保鲜及某些食品的杀虫、杀菌,具有很好的效果。用放射线杀菌的即食食品,在常温下保存具有很好的稳定性。
辐照食品的安全性是大家关心的问题。大量实验研究表明,低剂量射线辐照食品后,不会诱发放射能,不会产生致癌、致畸和致突变的物质和其他有害物质,因此辐照食品对人体是安全的。美国自阿波罗计划起,就一直供应辐照食品,辐照剂量为5×105拉德。长期追踪研究表明,航天辐照食品对航天员的身体健康无任何不良影响。


  辐照食品与其他类型食品相比有其优越的一面,同化学保藏食品相比,辐照食品无化学物质残留;同热处理食品比较,它能最大限度地减少食品营养成分的损失;同冷冻冷藏食品相比,它能节约能源。此外,辐照食品食用方便,在一定期限内不易腐败变质,不发生食品品质和风味的变化,因此可以增加航天食品供应的多样性,延长食品的保藏期。

7)功能性食品。功能性食品是指能增强机体对太空不良环境因素耐受能力的食品。对短期航天飞行来说,功能性食品应以增强机体的应激适应能力为主;对长期航天飞行来说,功能性食品应以增强机体对失重和空间电离辐射的耐受能力为主。过去,美国和苏联/俄罗斯虽已采取了一系列饮食控制措施,但对于食品功效方面的研究较少。近年来,地面功能性食品与功效成分的研究已取得许多成果。

8)生物再生食品。未来的航天食品,必然会由现在的从地面携带或定期运送向空间生物再生过渡,因此,在未来的航天食品类型中,还应包括空间生物再生食品。目前,空间生物再生食品还处于设想、设计和试验研究阶段。制作生物再生食品原料的动植物和微生物如何在空间饲养和培植,失重条件下如何进行食物加工和保藏,尚需进行大量的研究。随着载人航天技术的迅速发展,可以确信,在不久的将来,航天员一定会吃上生物再生食品。