豐富多彩的航天食品
航天員在飛行期間吃什么?怎么吃?和地面有什么差異?這是大家非常關(guān)心的話題。為了保障航天員的生命安全、身心健康和工作效能,必須為航天員提供足夠的食品。航天員在太空不同條件下食用的食品,一般稱之為航天食品。
到目前為止,無論是按小時(shí)、按天計(jì)劃的短期飛行,還是按月和按年計(jì)劃的長期飛行,都需要從地面攜帶和補(bǔ)給食品。在蘇聯(lián)/俄羅斯禮炮6~7號、和平號及目前正在運(yùn)行的國際空間站的長期飛行中,均需由地面發(fā)射貨運(yùn)飛船或航天飛機(jī)定期補(bǔ)給食品,我國短期飛行的神舟飛船,航天食品也是發(fā)射時(shí)攜帶的。
航天食品的構(gòu)成和功能取決于航天飛行期的長短、飛船的限制條件和任務(wù)的復(fù)雜程度,一般要求與特殊的空間環(huán)境和飛船工程設(shè)計(jì)相適應(yīng),能最大限度地滿足航天員的生理和心理需求,為順利完成飛行任務(wù)提供良好的營養(yǎng)與食物保障。
在長期載人航天計(jì)劃中,隨著飛行期的延長和航天員人數(shù)的增加,攜帶和定期補(bǔ)給航天食品的類型與品種逐漸增加,與飲食相關(guān)的支持硬件也日益完備。當(dāng)二者的復(fù)雜程度達(dá)到一定水平時(shí),就形成了一個相對獨(dú)立的完整系統(tǒng),這就是航天食品系統(tǒng)。航天食品系統(tǒng)通常包括食品、包裝以及相應(yīng)的儲存、制備、伺服、清潔、廢棄物收集處理和漂浮物清除等一整套設(shè)備、裝置和用品。在未來建立月球基地、火星基地及深空探測的載人航天活動中,航天食品系統(tǒng)的組成會更加復(fù)雜,功能會更加完善,不僅包括現(xiàn)有要素,還將引入受控生態(tài)生保技術(shù),向依靠空間生物再生和空間食品加工的航天食品系統(tǒng)轉(zhuǎn)變。
根據(jù)食品加工和保藏方法的不同,航天食品可分為多種類型,主要有復(fù)水食品和復(fù)水飲料、熱穩(wěn)定食品、中水分食品、自然型食品、輻照食品、冷凍冷藏食品、新鮮食品、功能性食品和調(diào)味品等。在未來的長期載人飛行中,航天食品系統(tǒng)將逐步由現(xiàn)有從地面攜帶的食品系統(tǒng)向生物再生食品系統(tǒng)過渡,所以未來的航天食品還應(yīng)包括生物再生食品。
1)復(fù)水食品。復(fù)水食品指加水復(fù)原后食用的食品。干制品的復(fù)水并不是干燥過程的簡單還原。任何一種動植物性食物干制時(shí),它們的某些特性經(jīng)常由于物料內(nèi)不可逆變化的結(jié)果而遭受破壞,因此,在選用和控制干制食品工藝時(shí),應(yīng)盡可能減少這類不可逆變化,以免影響干制品的復(fù)原性。
由于冷凍干燥食品質(zhì)量輕、耐貯藏、復(fù)水快,基本上能恢復(fù)原有物料的一些物理性質(zhì),最大限度地保留食品原有的色、香、味及營養(yǎng)價(jià)值,所以航天復(fù)水食品絕大部分是采用冷凍干燥法制成的。
在美國的航天食品中,復(fù)水食品一直占有重要地位,美國從水星號飛船就一直使用冷凍干燥復(fù)水食品。蘇聯(lián)自建設(shè)禮炮號空間站以后,也使用了復(fù)水食品。食品凍干后體積和形狀基本不變,組織呈海綿狀,且無干縮現(xiàn)象,復(fù)水時(shí)組織與水的接觸面積大,食品能迅速恢復(fù)原有的形狀。在凍干面條加工過程中,面條需經(jīng)蒸煮熱處理,以使淀粉熟化,然后立即置于低溫下速凍,保持淀粉的熟化結(jié)構(gòu),這樣干燥后就不存在回生問題。美國航天食品中提供了復(fù)水凍干通心粉。
凍干食品含水量僅為2%~5%,所以不適于微生物生長和繁殖,但其加工工序也存在微生物污染的隱患。在凍干食品加工過程中,也需對食品進(jìn)行殺菌處理,其中加熱殺菌工序在前,預(yù)凍、升華、干燥和包裝等工序在后,后幾道工序均無須殺菌處理。對復(fù)原后直接食用的凍干食品來說,必須嚴(yán)格防止后幾道工序中產(chǎn)生微生物污染。此外,若凍干食品脂肪含量高,由于多孔結(jié)構(gòu)使脂肪與空氣的接觸面積增大,食品容易氧化酸敗,脂肪酸敗可引起化學(xué)性食物中毒。為防止凍干食品氧化酸敗,除減少食品脂肪含量和脫氧真空包裝外,還要采用其他的抗氧化措施。
2)復(fù)水飲料。復(fù)水飲料是加水復(fù)原后飲用的固體飲料,通常采用噴霧干燥和冷凍干燥方法制成,在航天食品中也是最常用的一種食品類型。
3)熱穩(wěn)定食品。熱穩(wěn)定食品是指密封在容器內(nèi)經(jīng)高溫殺菌處理制成的食品。這種食品經(jīng)過加熱處理,可以將絕大部分微生物消滅掉,同時(shí)防止外界微生物再次入侵,在室溫下能長期儲存。熱穩(wěn)定食品可直接食用或加熱后食用,在航天食品中占有很大的分量,但經(jīng)過高溫高壓殺菌處理,其風(fēng)味損失較大。
熱穩(wěn)定食品的包裝多種多樣,蘇聯(lián)曾采用馬口鐵罐,美國使用過整蓋拉開式鋁罐和蒸煮袋,蘇聯(lián)和美國都使用過鋁罐。罐裝的熱穩(wěn)定食品加熱后,打開即可用勺或叉直接從罐內(nèi)取食。蒸煮袋食品加熱后,用安全剪刀剪開,可用餐具直接從袋中取食。圖3-8為航天員在太空中進(jìn)餐。
4)中水分食品。中水分食品是指部分脫水的即食食品。經(jīng)過部分脫水,食品中的可溶性固形物濃度可以高到足以束縛住殘余水分,同時(shí)又能抑制細(xì)菌、霉菌和酵母的生長,不至于短期內(nèi)腐敗變質(zhì)。常見的中水分食品有果醬、蜜餞、果脯和肉脯等。
中水分食品的水分含量比新鮮果蔬肉類食品低,但比干制食品高,其水分含量通常在15%~30%之間。它的殘余水分內(nèi)溶有溶質(zhì),其濃度可使水分活度降到不足以支持微生物生長的水平。大多數(shù)食品中,細(xì)菌在水分活度達(dá)到0.95時(shí)就不會生長,但水分活度在0.70時(shí),霉菌還會緩慢生長,因此中水分食品應(yīng)采取防霉措施。
中水分食品在室溫下耐藏性好,不需冷藏;食用前不需處理,食用方便;包裝簡便,操作簡單;質(zhì)地柔軟,接受性較好。因此,中水分食品是航天食品中常見的食品類型。
5)自然型食品。自然型食品是指加工后仍然保持其自然形狀(如堅(jiān)果)的一類即食食品。自然型食品包裝在柔韌的塑料袋內(nèi),食用時(shí)不需再作制備,采用脫氧真空包裝,用安全剪刀開口后即可取食。
6)輻照食品。輻照食品是指用60Co、137Cs產(chǎn)生的γ射線或電子加速器產(chǎn)生的低于10兆電子伏電子束照射加工后保藏的食品。輻照技術(shù)用于抑制根莖類植物及種子發(fā)芽、果蔬保鮮及某些食品的殺蟲、殺菌,具有很好的效果。用放射線殺菌的即食食品,在常溫下保存具有很好的穩(wěn)定性。
輻照食品的安全性是大家關(guān)心的問題。大量實(shí)驗(yàn)研究表明,低劑量射線輻照食品后,不會誘發(fā)放射能,不會產(chǎn)生致癌、致畸和致突變的物質(zhì)和其他有害物質(zhì),因此輻照食品對人體是安全的。美國自阿波羅計(jì)劃起,就一直供應(yīng)輻照食品,輻照劑量為5×105拉德。長期追蹤研究表明,航天輻照食品對航天員的身體健康無任何不良影響。
輻照食品與其他類型食品相比有其優(yōu)越的一面,同化學(xué)保藏食品相比,輻照食品無化學(xué)物質(zhì)殘留;同熱處理食品比較,它能最大限度地減少食品營養(yǎng)成分的損失;同冷凍冷藏食品相比,它能節(jié)約能源。此外,輻照食品食用方便,在一定期限內(nèi)不易腐敗變質(zhì),不發(fā)生食品品質(zhì)和風(fēng)味的變化,因此可以增加航天食品供應(yīng)的多樣性,延長食品的保藏期。
7)功能性食品。功能性食品是指能增強(qiáng)機(jī)體對太空不良環(huán)境因素耐受能力的食品。對短期航天飛行來說,功能性食品應(yīng)以增強(qiáng)機(jī)體的應(yīng)激適應(yīng)能力為主;對長期航天飛行來說,功能性食品應(yīng)以增強(qiáng)機(jī)體對失重和空間電離輻射的耐受能力為主。過去,美國和蘇聯(lián)/俄羅斯雖已采取了一系列飲食控制措施,但對于食品功效方面的研究較少。近年來,地面功能性食品與功效成分的研究已取得許多成果。
8)生物再生食品。未來的航天食品,必然會由現(xiàn)在的從地面攜帶或定期運(yùn)送向空間生物再生過渡,因此,在未來的航天食品類型中,還應(yīng)包括空間生物再生食品。目前,空間生物再生食品還處于設(shè)想、設(shè)計(jì)和試驗(yàn)研究階段。制作生物再生食品原料的動植物和微生物如何在空間飼養(yǎng)和培植,失重條件下如何進(jìn)行食物加工和保藏,尚需進(jìn)行大量的研究。隨著載人航天技術(shù)的迅速發(fā)展,可以確信,在不久的將來,航天員一定會吃上生物再生食品。
(責(zé)任編輯:楊帥)
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