《食品技术原理》
课程论文
题 目 航天食品现状及发展趋势
学 院 食品与生物工程学院
专业班级
学生姓名
学 号
成 绩
2014年5月22日
摘 要
在太空就餐环境、食品的保质期、宇航员对营养的要求等都不同于地球表面，航天食品的配方设计、加工方式、过程控制、包装以及运输方式也都有很大不同，国外航空航天署对此有丰富的经验，其设计思想也很先进。而我国起步晚技术有限，航天食品蓬勃发展的同时也面临着挑战。
关键词：航天食品；国内外现状；发展趋势
Abstract
In space， dining environment， food shelf life， so the astronauts on the nutritional requirements differ from earth's surface， space food formulation， processing methods， process control ， packaging and transportation also have very different foreign aerospace Department this has a wealth of experience ， which is also very advanced design ideas. Meanwhile ， China started late and limited space food technology booming also facing challenges.
Key words: Space food； home and abroad； trends
目 录
摘 要 . ........................................................................................................................................ I Abstract .................................................................................................................................... II
第1章 航天食品的概述 . ....................................................................................................... 1
1.1 航天食品的概念 . ....................................................................................................... 1
1.2 航天食品类型 . ........................................................................................................... 1
1.3 航天食品的特点 . ....................................................................................................... 2
1.3.1 航天食品的优点 . ............................................................................................. 2
1.3.2 航天食品的缺点 . ............................................................................................. 3
第2章 航天食品的发展现状 . ............................................................................................... 5
2.1 国外航天食品现状 . ................................................................................................... 5
2.1.1 俄罗斯航天食品现状 . ..................................................................................... 6
2.1.2 美国航天食品现状 . ......................................................................................... 6
2.2 中国航天食品的现状 . ............................................................................................... 8
2.3 中外航天食品现状对比 . ........................................................................................... 9
第3章 航天食品的趋势 . ..................................................................................................... 11
3.1 国外航天食品发展趋势 . ......................................................................................... 11
3.2 中国航天食品发展趋势 . ......................................................................................... 12
参考文献 . ................................................................................................................................. 13
第1章 航天食品的概述
1.1 航天食品的概念 航天食品是供航天员在空间飞行中食用的食品。我们把航天员在太空中吃的东西叫航天食品，是因为它是根据航天员生活所处的特殊环境，结合航天人员在太空的口味和消化吸收能力，以及特殊进食方式而研制。可以这样说，航天食品是为在特定的环境，特定的人群而研制出的一种特殊食物。这种食品是根据合乎膳食标准的航天食谱制成的，其中必须包含足够和完善的科学营养，如每天人体所需要的蛋白质、脂肪和醣等，并保证含有钙、磷、镁等主要无机元素，还要含有铁、锌、硒、碘等微量元素，以及两种脂溶性维生素（维生素A 和E ）和各种水溶性维生素（维生素B 族和C 等）。
1.2 航天食品类型 航天食品大致有如下两种类型：一类是在太空正常飞行时航天员所要吃的食品，另一类是在特殊情况下所要用的食品。
在正常飞行情况下吃的航天食品有：
（1）即食食品。它是拿过来就吃的东西，不需要进行再加工，如含中等水分、一口大小的压缩成型的或用涂膜处理的干燥食品等。
（2）复水食品。这种食品是冷冻干燥食品，因为它在被送上太空时轻而小，在航天食品中占有较大比重，但在食用前必须复水，在它的包装袋上都有一个单向入水阀门，以便复水用，复水后即可食用。
（3）热稳定食品。这类食品是经过加热灭菌自理的软包装和硬包装罐头类食品，太空飞行证明，在失重条件下用普通餐具由开口容器中取食完全可行。这类仪器占航天仪器的比例也很大。如苏联礼炮6号空间站中这种仪器占80%左右。
（4）冷冻冷藏食品。这类食品是在地面上冻好带进太空的，溶化后可食用。
（5）辐射食品。这是经过放射线杀菌后的食品，它曾在美航天飞机飞行中少量使用过。
（6）自然型食品。地面上没经处理的食品，如新鲜水果，蔬菜、水果、果酱和调料等。
（7）复水饮料（冲剂或软固体饮料）。它是在太空加水溶解后制成的冷饮或热饮。在包装上美国早期用复水饮料袋，后改用折叠塑料瓶和方形复水包，以便用吸管吮吸。
特殊的航天食品有：
（1）备用食品。它是指在发生特殊情况必须延长飞行时所用的食品，其类型同前。
（2）应急食品。这种食品是指在飞行器发生故障时，航天员必须穿着航天服时所用的食品，如铝管包装的半固体果酱、菜泥、肉羹等。应急食品也包括当航天员着陆后，降到远离人烟的地方，等待救援期间饮用的食品。
（3）舱外活动中需要吃的食品，这是指存于头盔内颈圈部分的固体或半固体、流质供食器中的食品，供长时间舱外活动中临时给航天员饮用的食品。
1.3 航天食品的特点 人有个体差异，特定的航天环境（微重力下的微小生活空间和要完成各种复杂的航天任务）使航天员的口味要求变得非常特殊，吸收消化能力也受到一定的影响。为适应他们在这种环境中的饮食习惯，每天、每顿的食谱的制定是很重要的，不能单调。有时为了飞行的需要还要限制或增加某些食物，如飞行前要限制食物中的钠和水以及纤维成份，以减少飞行初期航天员的大、小便次数；飞行后要增加某些营养，以加速恢复身体健康。航天食品还必须符合卫生学的要求，防止食源性疾病的发生，航天食品还必须在制做包装形式和储藏的稳定性上加以考虑，使之进食方便和容易长期储藏，并能经受航天器上升段的振动、冲击和加速度负荷而不致破碎。
一般把在太空执行任务和返回着陆等待救援期间供航天员食用的食品和饮水称作航天食品。它重量轻，体积小，营养好；为了方便航天员在太空失重条件下进食，防止食物在飞船舱内四处漂浮，我们就把航天食品加工成一口大小，并且食品包装内没有流动的汤汁，也就是“一口吃”食品。为了减轻飞船舱内的废物收集系统的负担，航天食品都不含残渣，如骨、皮、核等。
对航天食品的要求，首先就是要确保安全，不能发生任何食源性疾病和食物中毒。航天食品及包装必须能经受住航天特殊环境因素的影响，如冲击、振动、加速度等的考验而不失效。航天食品还必须符合失重条件下航天员生理改变的要求。航天飞行导致航天员骨钙丢失，肌肉萎缩，红细胞减少等，那么，食品就要提供充足的优质蛋白质和钙，以及适宜的钙磷比例和维生素D ；飞行初期航天食品的脂肪量不宜太高，以免加重空间运动病的症状；为防止心血管系统功能失调，就要求限制航天食品中钠的供给，保证钾的供给等等。
1.3.1 航天食品的优点
航天食品是要求最高的食品。中国航天员中心航天食品与营养研究室主任陈斌在接受新华社记者采访时说，航天食品从本质上讲与地面普通食品一样，都是为人体提供能
量和营养的，但空间环境的不同和航天员生活工作的特点，对航天食品提出了许多特殊要求。被称为“航天员大厨师”的陈斌介绍说，对航天食品的要求，首先就是要确保安全，不能使航天员发生任何食源性疾病和食物中毒。航天食品及包装必须能经受住航天特殊环境因素的影响，如冲击、振动、加速度等的考验。目前世界上所有航天食品都是从地球携带到太空的，考虑到载人飞船发射费用昂贵，为了节省飞船的空间和发射时的有效载荷，航天员携带的航天食品应尽可能重量轻，体积小，营养好。 从营养方面来看，航天食品必须符合失重条件下航天员生理改变的要求。陈斌说，航天飞行会导致航天员骨钙丢失，肌肉萎缩，红细胞数量减少，食品要针对航天员生理改变指数对膳食的营养素作适当调整。例如，肌肉萎缩要求食品提供充足的优质蛋白质，骨钙丢失要求食品提供充足的钙，以及适宜的钙磷比例和维生素D 。另外，飞行初期食品的脂肪含量不宜太高，以免加重空间运动病；为防止心血管系统功能失调，要限制食品中钠的供给，保证钾的供给。此外，为了方便航天员在太空失重条件下进食，防止食物在飞船舱内四处飘浮，一般把航天食品加工成一口大小，并且食品包装内一般不能有流动的汤汁，也就是所谓的“一口吃”食品。为了减轻飞船舱内的废物收集系统的负担，航天食品都不含骨、皮、核等残渣。最后，考虑到在太空长期飞行中，航天员处于失重状态和狭小空间中，食欲容易下降，航天食品还必须种类丰富、花样繁多，以刺激航天员的食欲。
1.3.2 航天食品的缺点 对航天食品，科学家们将其大体分为7类：一是即食食品，是不需要加工、拿过来就吃的食品；二是复水食品，属于冷冻干燥食品，需要加入水使食品恢复原状后食用；三是热稳定食品，这类食品是经过加热灭菌自理的软包装和硬包装罐头类食品；四是冷冻冷藏食品，这类食品是在地面上冻好带进太空的，融化后可食用；五是辐射食品，经过放射线杀菌后的食品；六是自然型食品，地面上没经过处理的食品，如新鲜水果、蔬菜、面包、果酱等；七是复水饮料，冲剂或软固体饮料。
如何搭配进食和建立饮食制度也是很重要的问题。饮食制度是按航天乘员的生活工作和锻炼情况，来合理安排每日的进餐次数、每餐食品量和热量、进餐间隔时间的一种规定，也是制定每天食谱的依据。如苏联礼炮6号空间站上规定：每天4餐，每餐食品量和热量接近均等；各餐间隔时间为3至5小时；锻炼后要15至20分钟才能进餐；锻炼或紧张脑力劳动，必须在饭后1至1.5小时后才能开始。美国采用每日3餐的制度。航天食谱必须符合营养标准和航天员口味及饮食习惯。航天食谱一般分两种，一种是通用型，一种是个人爱好型。为了避免单调，美俄在太空中使用的食谱，一般以4至6天为一个周期，在一个周期内除饮料外每天食品不重样。如美国航天飞机的通用食谱分为
A 、B 、C 餐：A 餐有桃、烤牛肉、炒鸡蛋、薄饼、可可、桔子饮料，维生素丸和咖啡；B
餐有猪肉混合菜、土耳其香肠、面包、香蕉、杏仁脆饼和苹果饮料；C 餐有虾、牛排、烩闷饭、花椰菜、鸡尾水果、布丁、葡萄汁饮料和冰淇淋。从这些食品种类上看，其营养成份是比较齐全的，符合航天员的营养标准。从已上天生活过的航天员飞行后的健康情况看，还没发现有过度营养不良者，虽然在长期航天时航天员普遍出现缺钙现象和肌肉萎缩，但这只与长期失重有关。
第2章 航天食品的发展现状
2.1 国外航天食品现状
美国和俄罗斯合作最早的国际空间站米尔号上，宇航员滞留从112天到188天。食物由两国各出一半，做成餐份，货价期超过9个月。米尔号厨房中有两个食物加热器，每个加热器上有4个孔用于管子加热，4个孔用于罐头加热，还有4个槽用于面包加热。米尔号上的航天员并没有对可复水的食品进行加热，因为热水的温度只比航天器的温度稍高。米尔号的加热器可将食品加热到65℃，但是航天飞机的食品包装放不进去。航天飞机的加热器像箱子，在76任务中装在米尔号上，用于加热航天飞机食品。在联合执行任务时美俄协议使用相同的食谱，该食谱考虑航天员的评价、营养要求和分析的数据，除了铁和钠外，该食谱能满足绝大部分的要求，但是品种有限。由航天飞机运送的新鲜水果、蔬菜和小吃是对食谱的补充。食谱每6天一个循环，每天分为A ，B ，C 和D 四餐，A 和C 两餐由俄罗斯提供，B 和D 两餐由美国提供。D 餐实际上不是正餐，而是零食，任何时候都可用。俄罗斯设计的三餐为2500大卡和零食500大卡。空间站上使用太阳能，没有燃料电池，所以就没有额外的水。空间站上的食品重点是在热稳定化处理方面，而不是航天飞机食品的可复水性方面。空间站的工作周期最少90天，多的超过188天。空间站的组成人员通常是3个，分别来自美国和俄罗斯。在执行任务前，航天员对提供的食谱进行了评价，以可接受性为基础，以满足营养要求为目标进行食谱的开发。第一次和第二次探险的食谱以6天为一个循环，现在以8天为一个循环，计划改成10天一个循环。调查发现，采用像吃零食一样随吃随取的方式为航天员喜欢的组织形式，将食物分类放置（如蔬菜、饮料和主菜），可以增加食谱选择的自由度。过期食品和其他垃圾由航空器运回地球，进入大气层后烧毁。计划在空间站居住舱的厨房中安装冷冻箱和冷藏箱，并准备了5 种包装尺寸， 但安装的时间表未确定[4]。20世纪60年代初，苏联和美国航天员食用铝管包装的肉糜、果酱类膏糊状食物。航天员进餐时，用手挤压管壁，将食物直接送入口中。穿着加压的航天服时，通过头盔进食孔进食。这种食品的缺点是水分含量高，重量和体积大。后来，航天食品采用一口一块的压缩食品。小块食品体积和重量小，便于携带，进食方便。60年代中期到70年代初，美国双子星座号飞船和阿波罗号飞船采用氢氧燃料电池作电源。这种电池发电时，产生出大量水，于是，美国采用脱水复水食品，这种食品的性状和风味更接近于地面的普通膳食，能满足航天员的口味。后来，由于载人航天器上食品冷藏设备和加热装置的飞速发展，航天食品的类型和品种已接近地面膳食。美国航天飞机上的航天员可吃到新鲜的蔬菜、水果和加热后的鲜汤等食品。
2.1.1 俄罗斯航天食品现状
俄罗斯有多家研究机构和实验性工厂研发和生产太空食品，是世界上唯一一个成立专门机构，负责生产太空食品的国家。最初，俄罗斯的太空食品种类单一，口感也差强人意。随着时间的推移和技术的进步，现在的太空食品五花八门，种类繁多，让宇航员在远离地球的太空也能享尽口福。
2.1.2 美国航天食品现状
美国过去的食品系统，水星计划中的食品系统1958年实施的水星计划中有2次轨道飞行和3次亚轨道飞行，飞行时间达34小时，亚轨道飞行中没有携带食物。美国宇航员John Glenn 是第一个在太空中吃饭的美国人，当时直接从铝管中吃的苹果酱。虽然当初的设计满足了吃饭的要求，也没有污染太空仓，但是由于既看不见食物的形状，又闻不到食物的味道，像往嘴里挤牙膏一样吃东西，让人感觉很不好，况且食物的质构受到管子大小和填充加工能力的影响。除了管装食物外，水星计划中还采用了块状食物，就是将高能量的蛋白质混合物、糖高熔点的脂肪及水果或坚果压成一口大小的方块，这些食品仍然存在与管装食物类似的问题。虽然食物都是从常见的、熟悉的食品来的，如将甜点心压成糖块，但是加工的工程食品没有熟悉的食品质构和口感。尽管在飞行前的试验中这些块状食品用得很普遍，但是飞行后还是有很多未食用的食物被退了回去。另一种形式是冻干粉，但是这种形式也有不足，其复水性较差，食物的粉末容易污染仪器。水星计划中航天员们共同的感受就是提供的食物引不起食欲，这一阶段食物研究和开发的重点是高能量、高营养和美味。因为任务的时间短，在航空器上没有专门的食物贮存供应。双子座计划中的食品系统1965~ 1966 年双子座执行了10次任务，2个航天员飞行最多达14天，该计划中的食品系统包括配方和包装设计。食谱为每人提供2500千卡的能量，但是重量和体积是限定的，因而重点是浓缩食品。开发了食品和食品包装的规格和检验程序以最大限度保证食品的安全性，要求食品既符合航空器的要求，又满足营养、感观和微生物的要求，是目前世界范围通用的危害分析和关键控制点（HACCP ）系统的开始。开发了能够承受太空飞行严酷条件的高度阻断水蒸气和氧气的包装，航天员吃的仍然是一口大小的或是从管子中挤出的食品，但是飞行中食用还是不合适，宇航员的体重也减轻了。阿波罗计划中的食品系统最初的阿波罗食品系统与双子座食品系统非常相似，但是在任务的后期，品种的多样化和质量的改善成为主要的设计因素[1]。在阿波罗计划初期，开发了1小勺+0碗的包装以解决直接由包装到嘴的进食方式问题。将水由一单一通道的入口加入，然后将包装的顶端割开，再用小勺进食。虽然这种方式与正常的程序相近，但是需要两只手来完成：一只手端碗，另一只手拿小勺。1小勺+0碗的方式直在阿波罗、太空实验室、Apollo- Soyuz及最早的4个航天飞机上使用。在太空实验室中1小勺+0碗的方式只是在后期延长的任务期间使用，其时输送了额外的食品。虽然早期飞
行中的食品系统有所改善并具有一定的优点，但是阿波罗宇航员中的大多数都没有得到足够的营养素。很明显，只有用熟悉的形式提供食物才能使消费者得到合适的营养[1]。阿波罗计划后期的任务中，通过使用可蒸煮袋和罐，对食品系统进行了改良。热蒸煮杀菌的食品，可以在常温下保存很长时间。阿波罗宇航员是最早在太空享用热水的，热水可使食品的复水更容易，也改善了食品的口感。也就在同一时期，宇航员可以用工具在一个开放的容器中吃饭。当时的食谱中加入了柔性包装、热稳定化处理过的食品。阿波罗宇航员也是最早在空间食用辐照食品的人[2]。为阿波罗开发的惟一的产品是食品棒。这是为宇航员坐在座位上不需要用手进食而设计的。食品棒包装固定在嘴能接触到的衣袖上，这种水果棒是由水果压缩并用可食用淀粉膜包装成的。美国现在的食品系统，航天飞机计划中的食品系统由于执行任务时间短、没有贮藏室，加之轨道器上没有电力供应，所以1981年开始至今的航天飞机上的食品系统又恢复到了没有冷冻和冷藏箱的状态。航天飞机上引入了采用餐盘上放容器的开放就餐的新概念。开发了一种可复水的包装， 这种包装可用餐盘进餐，也克服了1小勺+0碗包装超过30道工序制作步骤的问题。带有复水站和对流炉的厨房能够保证冷热水供应，可将食物加热到合适的食用温度。通过航天飞机计划，食品的包装操作变得简单和自动。可复水和饮料包装的改良减少了废弃物的量，饮料包装被用一种片状箔包装取代，可复水包装被柔性包装取代，两种包装都可以压实。餐盘可以放在包装中，带有尼龙搭扣、磁铁和开启器。航天飞机上用的食品有些是以前的航天计划中开发的，但特别强调采用商业化的产品。采用商业化产品有利有弊，利在于不需进行更多的开发，产品是宇航员熟悉的；弊则在于商业化产品在不作通知的情况下随时变化，如配方会变，甚至不再生产。此外，商业产品的营养成分如糖含量和盐含量不能满足推荐的要求。因为航天飞机的燃料电池提供副产品水，大约50% 的食品包括饮料都经过了脱水处理，根据产品的性质，食用前再加冷水或热水。对不同的食品复水时的水量和时间是不同的，包装上都有说明标签。脱水后的食品有经热稳定处理、辐照和自然形式，也有中等水分含量的食品。为了节省体积和重量，典型包装在罐头中的热稳定化处理的食品采用柔性包装，电离辐射辐照的食品用同样的柔性包装袋。如果需要，这些食品可在强制通风炉中加热到需要的温度；天然形式的食品（坚果、麦片棒、小点心等）和中等水分的食品（水果干）也采用柔性包装袋；中等水分的食品通过严格控制水分使其不利微生物生长；饮料做成粉状在饮用前重新组配。短时间的任务和太空仓0.1MPa 的绝对压力为食品包装材料的屏蔽性质和强度提供了一定的张弛，但是严格的可燃性和气体隔离性质要求仍需加强。航天飞机飞行中可选择的食品数量比以前其他的任务中都多，在4次任务后，航天员选出了一个所有人都食用相同食物的食谱。STS 任务后根据每个航天员的喜好对食谱计划做了改变，该食谱计划后来用于所有的航天飞行，变成了多数航天员任务准备的重要部分之一，航天员可以从超过350种的食物中选择他们喜欢的食谱。营养学家对每一个食谱的营养成分都进行分析，并提出满足营
养平衡的替代品。现在航天飞机上用的大多数食谱都能满足营养的要求，除了铁和钠的含量较高而纤维含量较低。不过在飞行中航天员有机会更换食物品种以及选择快餐或额外的食物。因此实际飞行中的营养并不反映飞行前设计的食谱真正的平衡营养。
2.2 中国航天食品的现状
迄今为止，我国进行了两次太空载人飞行，2003年神舟五号载1人在太空飞行21小时，宇航员食用即食食品，不用水也不加热；2005年神舟六号载2人飞行115.5小时，宇航员食品有50种左右，包括四种主食、鲍鱼、咸水大虾等菜肴以及水果。随着我国航天工业的发展，今后会有更多更长时间的太空活动，在众多的保障系统中，食品系统直接关系到航天员的生命质量。美国实施载人航天计划较早时间较长，有丰富的经验，这里对其航天食品系统的发展过程进行简单的介绍。其设计思想也可供登山、极地探险甚至旅游食品工业参考。在世界航天食品当中，我国的航天食品有中国特色，特别是传统的中式菜品都尽可能出现在航天食谱中，相比西餐更加色香美味，可口宜人。北京航天医学工程研究所航天食品分系统主任白树民中国的航天食品的特点主要表现在：形式上是以中式食品为主，搭配成的航天膳食具有明显的中餐特色，能够符合航天员的口味要求，比如膳食有主食和副食之分，主食主要以米面类的食物为主，副食讲究荤素搭配，在加工上注重色香味形。如八宝饭，不仅风味独特、色泽艳丽，其中的莲子、桂圆等配料还有保健功能，具有浓郁的中国特色。航天食品种类繁多。那么它的加工方法和食用方式会是怎样的呢？以陈皮牛肉为例。作为航天食品它就必须经过高温处理后再做成罐装食品，这样才可长期保存。食用时，用加热器加温即可食用。这种食品称为热稳定食品，用金属罐或蒸煮袋包装，俗称“软硬罐头”，它们的特点是不仅含有正常量的水分，而且与普通食品从口感到形状最接近。由于空间运动病和失重环境对机体的影响，航天员的食欲会有所降低，这样会影响航天员的工作效率和身体健康。北京航天医学工程研究所航天食品分系统主任白树民为了增进航天员的食欲，提高食物的摄入量，航天食谱通常采用个人选择性食谱，那么什么是个人选择性食谱呢，就是在飞行前由航天员根据自己的嗜好选择自己喜爱的食品，由膳食营养专家进行配餐后编入食谱，供他们在飞行时使用。中国人有饭后喝茶的习惯，我国的航天医学专家还发明了这种包装简单、饮用方便的茶精饮料，饮用时只需通过包装袋上的一个单向阀门将水注入，揉捏包装袋，等到与水充分吸收复原，就可以打开包装进食。冻干食品是最具有航天特色的食品。它是利用冷冻干燥技术脱去食物中的全部水分，最大限度地保持物料的原有形状和营养成分，可以直接食用。一般水果、蔬菜类不耐蒸煮的食物可以用这种方法加工。 现在，我国科技工作者已开发了几十种航天食品，可以想见，随着航天事业的发展，我们的航天食品会更加丰富，给航天员提供一个舒适的饮食条件。
2.3 中外航天食品现状对比
俄罗斯供应的食物很多是罐装的，加了蔬菜的羔羊肉，掺有大麦的牛肉（像一种夹肉面包），鲟鱼和鸡肉饭。我们这里有微波炉，可以加热罐头，然后用起罐器将罐头打开，但是罐头盖不能取下（以免飞得到处都是）。罐头上没有可以将他们固定在桌子上的搭扣，所以在吃罐头时无法将它固定住。如果你打算腾出手的时候，你可以往罐头底部倒一些水，这样罐头就可以粘在桌面上。还有很多其它的脱水食物，像特沃劳格（这是一种俄罗斯乡村的坚果干酪甜点）、蔬菜、意大利通心面、西红柿、油炸米饭、小虾等等。你所要做的就是往袋中加水，等上几分钟，再将勺子插进袋子里吃这些食物。俄罗斯汤：罗宋汤、牛肉大麦汤、辛辣羔羊汤等等。如果你去过俄罗斯的话，你就会知道那里的汤是多么美味了。在脱水食品复水时，要确信这些汤料和水已经完全融合，你需要将包装袋前后晃动，或抓住包装袋，上下拍打，利用离心力将水挤到袋子中。所以当你看到一名航天员抓住一个食品袋，并且上下挥舞，这不是他为午餐而兴奋（也许有这种可能），只是为了将食物和水混在一起。美国航天飞机食谱的A 餐B 餐C 餐桃猪牛肉混合菜虾；烤牛肉土耳其香肠牛排；炒鸡蛋面包烩肉饭；薄饼可可桔子饮料维生素丸咖啡香蕉杏仁脆饼苹果饮料花椰菜鸡尾；水果布丁葡萄汁饮料冰淇淋航天食品的包装要求，一是保证在失重情况下使用，二是重量轻体积小。一般有罐装（铝罐或双金属罐）、盒装（复水食品盒）和袋装（复水饮料袋、蒸煮袋、铝塑复合袋等）。美国航天飞机使用的复水盒采用硅橡胶隔膜来防止加水后漏水，使加水操作更为方便可靠。苏联/俄罗斯使用的复水食品包装是软塑料袋，加工比较简单。美国航天飞机还使用复水软料袋，它的加水原理与复水食品盒相同。救生食品可采用软塑料内包装和硬塑料外包装。救生饮水可采用马口铁罐或塑料瓶包装。
对于长期载人飞行，特别是对于将来的火星探险和在月球上的长期居住，需要解决食品的生物再生技术，以减少食品的携带量和补给量。目前，美、俄各国正在加紧研究食品的生物再生技术。美国国家航天局艾姆斯研究中心为航天飞机研制了一种“色拉机”，它可为航天员提供莴苣、黄瓜、胡萝卜等新鲜色拉蔬菜。苏联也曾在“礼炮”7号空间站上进行种植洋葱、黄瓜、小萝卜等的实验，以供航天员食用。同时美、俄各国也在加紧研究在空间种植小麦、花生、大豆等粮食作物，实现通过生物技术将航天员的代谢废物转变成食物的过程。美国天空实验室上的第二批乘员洛马斯等人在航天时带去了一些辛辣的调味品，希望借它来增加食欲，当他们在航天中食用这些辛辣的调味品时，觉得失去了原来的味道，大家觉得很奇怪。事后证明，这是人在宇宙中味觉失灵的缘故。
中国航天食品一览，八宝饭、陈皮牛肉、酱牛肉、莲子粥、绿茶、墨鱼丸、牛肉丸（神5食品）。在世界航天食品当中，我国的航天食品有中国特色，特别是传统的中式菜品都尽可能出现在航天食谱中，相比西餐更加色香美味，可口宜人。北京航天医学工
程研究所航天食品分系统主任白树民中国的航天食品的特点主要表现在：形式上是以中式食品为主，搭配成的航天膳食具有明显的中餐特色，能够符合航天员的口味要求，比如膳食有主食和副食之分，主食主要以米面类的食物为主，副食讲究荤素搭配，在加工上注重色香味形。如八宝饭，不仅风味独特、色泽艳丽，其中的莲子、桂圆等配料还有保健功能，具有浓郁的中国特色。
第3章 航天食品的趋势
3.1 国外航天食品发展趋势
因为执行任务时间长，能量摄入少，所以食品的可接受性非常重要。能量摄入减少可能严重危及宇航员的生命，要为宇航员提供大量品种的食物以供选择。食品供给的不仅仅是营养，就餐时间也是主要的社交活动。具有高度可接受性的食品能够减小长时间任务带来的压力。最初的食品系统将着重于航天器的应用技术，然后逐步转到支持探险活动的技术方面去。食品系统的开发具有双重任务[3]，一个是运输食品系统，另一个是最初在月亮和行星表面逗留中的食品系统。这两种食品系统的本质不同，运输食品系统是在微重力下工作，月球、行星表面食品系统是在部分重力下工作，有更大的适应性，更像在地球上的操作。食品系统一旦开发，随后要连续考虑的问题有空气回收、水回收、生物量生产、固体废料处理和热控制系统的影响。其他生命支持系统必须与食品系统平衡，以保证长期任务的完成。食品系统要考虑动力、容积和水的现成性。3预包装食品系统运输食品系统中的食品大部分都是预先包装好的，就像在飞船和国际空间站中食用的产品。此外，还要开发与现有保藏手段不同的技术，主要是延长产品货价期、改善可接受性以及改善营养等品质的技术。对于2年的任务来说，最大的挑战是提供货价期3至5年的可接受的食品，货价期可定义为产品变质的时间，显然，食品安全是首要考虑问题。此外，因为食品系统是为航天员提供营养的惟一来源，营养损失也决定货价期终点。货价期还受产品的外观、质构和气味决定。包装系统还需考虑到与加工和贮藏条件、体积限制以及固体垃圾管理兼容，据估计，食品包装产生的废物在运输过程中是主要的废物。使用生物降解的、再生的或可食用的包装材料可以减少固体垃圾的管理压力。固体垃圾管理还受食用前丢弃的食品的数量影响，食品在整个任务完成期间保持货价期（安全和可接受性）非常重要色拉植物新鲜食用的色拉植物也可用于运输器中，这些新鲜蔬菜植物将是在行星表面种植的植物，因为它们不需要太多的加工。可以考虑的蔬菜作物有胡萝卜、生菜、萝卜、菠菜、甜菜、包菜和洋葱[2]。这些作物可提供不同的菜单、质构和颜色，对航天员的心理有益。自从管装食品开始在太空应用，太空食品的形式发生了很多变化，随着食品科学和营养学研究的深入，功能性的食品越来越普遍。太空探险的滞留时间会更长，人类也许最终会在月球或其他星球生活。现在很难预测将来的食品系统是什么样子，但有一点是肯定的，那就是，最终的目标是人类的身心健康。为人们提供安全、营养和可接受的食物，无论是对身体还是对心理都是健康安全的。
3.2 中国航天食品发展趋势
我国营养产业的基本特点是：起步晚，基数小，成长快。2001年以前我国还没有“营养产业”的概念，所以，与国外相比，中国营养产业起步晚。不过，虽然起步比较晚，但发展非常快。目前，中国营养产业已经形成了一批有竞争力的企业。中国企业生产的维生素C 、E 、D 在世界上占有垄断优势；主食营养强化食品的生产企业都是规模以上的大中型企业；富营养食品行业已基本形成垄断竞争的市场格局，大企业市场份额占优势。消费者最熟悉的营养产品按类别分依次为营养素补充剂、营养强化食品、牛奶和豆类（豆奶）。随着人们健康意识的觉醒和增强，消费者对营养产品的需求增加，促进了营养产业市场空间及利润空间的放大。公众营养状况是宏观反映人口发展水平和素质的关键指标，也是一个国家和民族文明进步程度的重要标志。全面保证和积极改善公众营养是政府的一项公共职能和战略任务。但目前我国食品工业开发生产的、用于营养改善的食品，无论是品种、质量、还是方便水平，都难以满足人们营养健康的需要和市场的需要，必须以现代营养科学为指导，开拓食品工业发展新领域。今后，我国营养产业的发展方向应该是：“全”营养食品。根据中国居民的营养标准和膳食平衡的原则，开发满足一日三餐营养需要的制成食品，实现餐桌食品工厂化和营养方便化。营养专用食品。根据不同年龄、不同职业、不同性别人群的营养需要，合理组配宏量与微量营养素和食物原料类别的配比，研制具有不同营养特性的系列专用化的营养食品，以适应食品多样化、专一化和个性化的发展要求。如孕妇食品、婴幼儿食品、军用食品、临床专用食品等。营养强化食品。任何一种食品都不可能提供人体所必须的全部营养素。为了达到合理膳食、均衡营养的目的，在提倡食物多样合理搭配的同时，通过对食品进行微量营养素强化，人们无须改变现有的饮食方式，就可以提高食品的整体营养价值，使得广大群众以较低的成本，方便、安全地摄取每日身体所需的微量元素。如营养素强化面粉、大米、食用油、碘盐等。我国碘盐推广是一个成功的范例。富营养素食品。加大对食物营养素资源的深度开发利用，充分利用工农业加工制造手段，生产富含某些营养素的特色食品，如富纤维食品、高蛋白食品、富硒食品等。营养补充剂。开发生产蛋白质、维生素、多糖、脂肪酸、矿物质等营养素类的单体和复配体的补充剂食品。牛奶和大豆制品。牛奶和大豆都是营养丰富的食品。2009年世界奶产量约6.95亿吨，而我国人均占有量只有世界人均水平的四分之一。在进入小康水平的地区，要倡导少年儿童从小喝牛奶的习惯。“青菜豆腐保平安”，适当多吃一些豆制品对健康也大有益处。总之，我国营养产业潜力巨大，前途光明，实现食品营养化大有可为。
参考文献
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《食品技术原理》
课程论文
题 目 航天食品现状及发展趋势
学 院 食品与生物工程学院
专业班级
学生姓名
学 号
成 绩
2014年5月22日
摘 要
在太空就餐环境、食品的保质期、宇航员对营养的要求等都不同于地球表面，航天食品的配方设计、加工方式、过程控制、包装以及运输方式也都有很大不同，国外航空航天署对此有丰富的经验，其设计思想也很先进。而我国起步晚技术有限，航天食品蓬勃发展的同时也面临着挑战。
关键词：航天食品；国内外现状；发展趋势
Abstract
In space， dining environment， food shelf life， so the astronauts on the nutritional requirements differ from earth's surface， space food formulation， processing methods， process control ， packaging and transportation also have very different foreign aerospace Department this has a wealth of experience ， which is also very advanced design ideas. Meanwhile ， China started late and limited space food technology booming also facing challenges.
Key words: Space food； home and abroad； trends
目 录
摘 要 . ........................................................................................................................................ I Abstract .................................................................................................................................... II
第1章 航天食品的概述 . ....................................................................................................... 1
1.1 航天食品的概念 . ....................................................................................................... 1
1.2 航天食品类型 . ........................................................................................................... 1
1.3 航天食品的特点 . ....................................................................................................... 2
1.3.1 航天食品的优点 . ............................................................................................. 2
1.3.2 航天食品的缺点 . ............................................................................................. 3
第2章 航天食品的发展现状 . ............................................................................................... 5
2.1 国外航天食品现状 . ................................................................................................... 5
2.1.1 俄罗斯航天食品现状 . ..................................................................................... 6
2.1.2 美国航天食品现状 . ......................................................................................... 6
2.2 中国航天食品的现状 . ............................................................................................... 8
2.3 中外航天食品现状对比 . ........................................................................................... 9
第3章 航天食品的趋势 . ..................................................................................................... 11
3.1 国外航天食品发展趋势 . ......................................................................................... 11
3.2 中国航天食品发展趋势 . ......................................................................................... 12
参考文献 . ................................................................................................................................. 13
第1章 航天食品的概述
1.1 航天食品的概念 航天食品是供航天员在空间飞行中食用的食品。我们把航天员在太空中吃的东西叫航天食品，是因为它是根据航天员生活所处的特殊环境，结合航天人员在太空的口味和消化吸收能力，以及特殊进食方式而研制。可以这样说，航天食品是为在特定的环境，特定的人群而研制出的一种特殊食物。这种食品是根据合乎膳食标准的航天食谱制成的，其中必须包含足够和完善的科学营养，如每天人体所需要的蛋白质、脂肪和醣等，并保证含有钙、磷、镁等主要无机元素，还要含有铁、锌、硒、碘等微量元素，以及两种脂溶性维生素（维生素A 和E ）和各种水溶性维生素（维生素B 族和C 等）。
1.2 航天食品类型 航天食品大致有如下两种类型：一类是在太空正常飞行时航天员所要吃的食品，另一类是在特殊情况下所要用的食品。
在正常飞行情况下吃的航天食品有：
（1）即食食品。它是拿过来就吃的东西，不需要进行再加工，如含中等水分、一口大小的压缩成型的或用涂膜处理的干燥食品等。
（2）复水食品。这种食品是冷冻干燥食品，因为它在被送上太空时轻而小，在航天食品中占有较大比重，但在食用前必须复水，在它的包装袋上都有一个单向入水阀门，以便复水用，复水后即可食用。
（3）热稳定食品。这类食品是经过加热灭菌自理的软包装和硬包装罐头类食品，太空飞行证明，在失重条件下用普通餐具由开口容器中取食完全可行。这类仪器占航天仪器的比例也很大。如苏联礼炮6号空间站中这种仪器占80%左右。
（4）冷冻冷藏食品。这类食品是在地面上冻好带进太空的，溶化后可食用。
（5）辐射食品。这是经过放射线杀菌后的食品，它曾在美航天飞机飞行中少量使用过。
（6）自然型食品。地面上没经处理的食品，如新鲜水果，蔬菜、水果、果酱和调料等。
（7）复水饮料（冲剂或软固体饮料）。它是在太空加水溶解后制成的冷饮或热饮。在包装上美国早期用复水饮料袋，后改用折叠塑料瓶和方形复水包，以便用吸管吮吸。
特殊的航天食品有：
（1）备用食品。它是指在发生特殊情况必须延长飞行时所用的食品，其类型同前。
（2）应急食品。这种食品是指在飞行器发生故障时，航天员必须穿着航天服时所用的食品，如铝管包装的半固体果酱、菜泥、肉羹等。应急食品也包括当航天员着陆后，降到远离人烟的地方，等待救援期间饮用的食品。
（3）舱外活动中需要吃的食品，这是指存于头盔内颈圈部分的固体或半固体、流质供食器中的食品，供长时间舱外活动中临时给航天员饮用的食品。
1.3 航天食品的特点 人有个体差异，特定的航天环境（微重力下的微小生活空间和要完成各种复杂的航天任务）使航天员的口味要求变得非常特殊，吸收消化能力也受到一定的影响。为适应他们在这种环境中的饮食习惯，每天、每顿的食谱的制定是很重要的，不能单调。有时为了飞行的需要还要限制或增加某些食物，如飞行前要限制食物中的钠和水以及纤维成份，以减少飞行初期航天员的大、小便次数；飞行后要增加某些营养，以加速恢复身体健康。航天食品还必须符合卫生学的要求，防止食源性疾病的发生，航天食品还必须在制做包装形式和储藏的稳定性上加以考虑，使之进食方便和容易长期储藏，并能经受航天器上升段的振动、冲击和加速度负荷而不致破碎。
一般把在太空执行任务和返回着陆等待救援期间供航天员食用的食品和饮水称作航天食品。它重量轻，体积小，营养好；为了方便航天员在太空失重条件下进食，防止食物在飞船舱内四处漂浮，我们就把航天食品加工成一口大小，并且食品包装内没有流动的汤汁，也就是“一口吃”食品。为了减轻飞船舱内的废物收集系统的负担，航天食品都不含残渣，如骨、皮、核等。
对航天食品的要求，首先就是要确保安全，不能发生任何食源性疾病和食物中毒。航天食品及包装必须能经受住航天特殊环境因素的影响，如冲击、振动、加速度等的考验而不失效。航天食品还必须符合失重条件下航天员生理改变的要求。航天飞行导致航天员骨钙丢失，肌肉萎缩，红细胞减少等，那么，食品就要提供充足的优质蛋白质和钙，以及适宜的钙磷比例和维生素D ；飞行初期航天食品的脂肪量不宜太高，以免加重空间运动病的症状；为防止心血管系统功能失调，就要求限制航天食品中钠的供给，保证钾的供给等等。
1.3.1 航天食品的优点
航天食品是要求最高的食品。中国航天员中心航天食品与营养研究室主任陈斌在接受新华社记者采访时说，航天食品从本质上讲与地面普通食品一样，都是为人体提供能
量和营养的，但空间环境的不同和航天员生活工作的特点，对航天食品提出了许多特殊要求。被称为“航天员大厨师”的陈斌介绍说，对航天食品的要求，首先就是要确保安全，不能使航天员发生任何食源性疾病和食物中毒。航天食品及包装必须能经受住航天特殊环境因素的影响，如冲击、振动、加速度等的考验。目前世界上所有航天食品都是从地球携带到太空的，考虑到载人飞船发射费用昂贵，为了节省飞船的空间和发射时的有效载荷，航天员携带的航天食品应尽可能重量轻，体积小，营养好。 从营养方面来看，航天食品必须符合失重条件下航天员生理改变的要求。陈斌说，航天飞行会导致航天员骨钙丢失，肌肉萎缩，红细胞数量减少，食品要针对航天员生理改变指数对膳食的营养素作适当调整。例如，肌肉萎缩要求食品提供充足的优质蛋白质，骨钙丢失要求食品提供充足的钙，以及适宜的钙磷比例和维生素D 。另外，飞行初期食品的脂肪含量不宜太高，以免加重空间运动病；为防止心血管系统功能失调，要限制食品中钠的供给，保证钾的供给。此外，为了方便航天员在太空失重条件下进食，防止食物在飞船舱内四处飘浮，一般把航天食品加工成一口大小，并且食品包装内一般不能有流动的汤汁，也就是所谓的“一口吃”食品。为了减轻飞船舱内的废物收集系统的负担，航天食品都不含骨、皮、核等残渣。最后，考虑到在太空长期飞行中，航天员处于失重状态和狭小空间中，食欲容易下降，航天食品还必须种类丰富、花样繁多，以刺激航天员的食欲。
1.3.2 航天食品的缺点 对航天食品，科学家们将其大体分为7类：一是即食食品，是不需要加工、拿过来就吃的食品；二是复水食品，属于冷冻干燥食品，需要加入水使食品恢复原状后食用；三是热稳定食品，这类食品是经过加热灭菌自理的软包装和硬包装罐头类食品；四是冷冻冷藏食品，这类食品是在地面上冻好带进太空的，融化后可食用；五是辐射食品，经过放射线杀菌后的食品；六是自然型食品，地面上没经过处理的食品，如新鲜水果、蔬菜、面包、果酱等；七是复水饮料，冲剂或软固体饮料。
如何搭配进食和建立饮食制度也是很重要的问题。饮食制度是按航天乘员的生活工作和锻炼情况，来合理安排每日的进餐次数、每餐食品量和热量、进餐间隔时间的一种规定，也是制定每天食谱的依据。如苏联礼炮6号空间站上规定：每天4餐，每餐食品量和热量接近均等；各餐间隔时间为3至5小时；锻炼后要15至20分钟才能进餐；锻炼或紧张脑力劳动，必须在饭后1至1.5小时后才能开始。美国采用每日3餐的制度。航天食谱必须符合营养标准和航天员口味及饮食习惯。航天食谱一般分两种，一种是通用型，一种是个人爱好型。为了避免单调，美俄在太空中使用的食谱，一般以4至6天为一个周期，在一个周期内除饮料外每天食品不重样。如美国航天飞机的通用食谱分为
A 、B 、C 餐：A 餐有桃、烤牛肉、炒鸡蛋、薄饼、可可、桔子饮料，维生素丸和咖啡；B
餐有猪肉混合菜、土耳其香肠、面包、香蕉、杏仁脆饼和苹果饮料；C 餐有虾、牛排、烩闷饭、花椰菜、鸡尾水果、布丁、葡萄汁饮料和冰淇淋。从这些食品种类上看，其营养成份是比较齐全的，符合航天员的营养标准。从已上天生活过的航天员飞行后的健康情况看，还没发现有过度营养不良者，虽然在长期航天时航天员普遍出现缺钙现象和肌肉萎缩，但这只与长期失重有关。
第2章 航天食品的发展现状
2.1 国外航天食品现状
美国和俄罗斯合作最早的国际空间站米尔号上，宇航员滞留从112天到188天。食物由两国各出一半，做成餐份，货价期超过9个月。米尔号厨房中有两个食物加热器，每个加热器上有4个孔用于管子加热，4个孔用于罐头加热，还有4个槽用于面包加热。米尔号上的航天员并没有对可复水的食品进行加热，因为热水的温度只比航天器的温度稍高。米尔号的加热器可将食品加热到65℃，但是航天飞机的食品包装放不进去。航天飞机的加热器像箱子，在76任务中装在米尔号上，用于加热航天飞机食品。在联合执行任务时美俄协议使用相同的食谱，该食谱考虑航天员的评价、营养要求和分析的数据，除了铁和钠外，该食谱能满足绝大部分的要求，但是品种有限。由航天飞机运送的新鲜水果、蔬菜和小吃是对食谱的补充。食谱每6天一个循环，每天分为A ，B ，C 和D 四餐，A 和C 两餐由俄罗斯提供，B 和D 两餐由美国提供。D 餐实际上不是正餐，而是零食，任何时候都可用。俄罗斯设计的三餐为2500大卡和零食500大卡。空间站上使用太阳能，没有燃料电池，所以就没有额外的水。空间站上的食品重点是在热稳定化处理方面，而不是航天飞机食品的可复水性方面。空间站的工作周期最少90天，多的超过188天。空间站的组成人员通常是3个，分别来自美国和俄罗斯。在执行任务前，航天员对提供的食谱进行了评价，以可接受性为基础，以满足营养要求为目标进行食谱的开发。第一次和第二次探险的食谱以6天为一个循环，现在以8天为一个循环，计划改成10天一个循环。调查发现，采用像吃零食一样随吃随取的方式为航天员喜欢的组织形式，将食物分类放置（如蔬菜、饮料和主菜），可以增加食谱选择的自由度。过期食品和其他垃圾由航空器运回地球，进入大气层后烧毁。计划在空间站居住舱的厨房中安装冷冻箱和冷藏箱，并准备了5 种包装尺寸， 但安装的时间表未确定[4]。20世纪60年代初，苏联和美国航天员食用铝管包装的肉糜、果酱类膏糊状食物。航天员进餐时，用手挤压管壁，将食物直接送入口中。穿着加压的航天服时，通过头盔进食孔进食。这种食品的缺点是水分含量高，重量和体积大。后来，航天食品采用一口一块的压缩食品。小块食品体积和重量小，便于携带，进食方便。60年代中期到70年代初，美国双子星座号飞船和阿波罗号飞船采用氢氧燃料电池作电源。这种电池发电时，产生出大量水，于是，美国采用脱水复水食品，这种食品的性状和风味更接近于地面的普通膳食，能满足航天员的口味。后来，由于载人航天器上食品冷藏设备和加热装置的飞速发展，航天食品的类型和品种已接近地面膳食。美国航天飞机上的航天员可吃到新鲜的蔬菜、水果和加热后的鲜汤等食品。
2.1.1 俄罗斯航天食品现状
俄罗斯有多家研究机构和实验性工厂研发和生产太空食品，是世界上唯一一个成立专门机构，负责生产太空食品的国家。最初，俄罗斯的太空食品种类单一，口感也差强人意。随着时间的推移和技术的进步，现在的太空食品五花八门，种类繁多，让宇航员在远离地球的太空也能享尽口福。
2.1.2 美国航天食品现状
美国过去的食品系统，水星计划中的食品系统1958年实施的水星计划中有2次轨道飞行和3次亚轨道飞行，飞行时间达34小时，亚轨道飞行中没有携带食物。美国宇航员John Glenn 是第一个在太空中吃饭的美国人，当时直接从铝管中吃的苹果酱。虽然当初的设计满足了吃饭的要求，也没有污染太空仓，但是由于既看不见食物的形状，又闻不到食物的味道，像往嘴里挤牙膏一样吃东西，让人感觉很不好，况且食物的质构受到管子大小和填充加工能力的影响。除了管装食物外，水星计划中还采用了块状食物，就是将高能量的蛋白质混合物、糖高熔点的脂肪及水果或坚果压成一口大小的方块，这些食品仍然存在与管装食物类似的问题。虽然食物都是从常见的、熟悉的食品来的，如将甜点心压成糖块，但是加工的工程食品没有熟悉的食品质构和口感。尽管在飞行前的试验中这些块状食品用得很普遍，但是飞行后还是有很多未食用的食物被退了回去。另一种形式是冻干粉，但是这种形式也有不足，其复水性较差，食物的粉末容易污染仪器。水星计划中航天员们共同的感受就是提供的食物引不起食欲，这一阶段食物研究和开发的重点是高能量、高营养和美味。因为任务的时间短，在航空器上没有专门的食物贮存供应。双子座计划中的食品系统1965~ 1966 年双子座执行了10次任务，2个航天员飞行最多达14天，该计划中的食品系统包括配方和包装设计。食谱为每人提供2500千卡的能量，但是重量和体积是限定的，因而重点是浓缩食品。开发了食品和食品包装的规格和检验程序以最大限度保证食品的安全性，要求食品既符合航空器的要求，又满足营养、感观和微生物的要求，是目前世界范围通用的危害分析和关键控制点（HACCP ）系统的开始。开发了能够承受太空飞行严酷条件的高度阻断水蒸气和氧气的包装，航天员吃的仍然是一口大小的或是从管子中挤出的食品，但是飞行中食用还是不合适，宇航员的体重也减轻了。阿波罗计划中的食品系统最初的阿波罗食品系统与双子座食品系统非常相似，但是在任务的后期，品种的多样化和质量的改善成为主要的设计因素[1]。在阿波罗计划初期，开发了1小勺+0碗的包装以解决直接由包装到嘴的进食方式问题。将水由一单一通道的入口加入，然后将包装的顶端割开，再用小勺进食。虽然这种方式与正常的程序相近，但是需要两只手来完成：一只手端碗，另一只手拿小勺。1小勺+0碗的方式直在阿波罗、太空实验室、Apollo- Soyuz及最早的4个航天飞机上使用。在太空实验室中1小勺+0碗的方式只是在后期延长的任务期间使用，其时输送了额外的食品。虽然早期飞
行中的食品系统有所改善并具有一定的优点，但是阿波罗宇航员中的大多数都没有得到足够的营养素。很明显，只有用熟悉的形式提供食物才能使消费者得到合适的营养[1]。阿波罗计划后期的任务中，通过使用可蒸煮袋和罐，对食品系统进行了改良。热蒸煮杀菌的食品，可以在常温下保存很长时间。阿波罗宇航员是最早在太空享用热水的，热水可使食品的复水更容易，也改善了食品的口感。也就在同一时期，宇航员可以用工具在一个开放的容器中吃饭。当时的食谱中加入了柔性包装、热稳定化处理过的食品。阿波罗宇航员也是最早在空间食用辐照食品的人[2]。为阿波罗开发的惟一的产品是食品棒。这是为宇航员坐在座位上不需要用手进食而设计的。食品棒包装固定在嘴能接触到的衣袖上，这种水果棒是由水果压缩并用可食用淀粉膜包装成的。美国现在的食品系统，航天飞机计划中的食品系统由于执行任务时间短、没有贮藏室，加之轨道器上没有电力供应，所以1981年开始至今的航天飞机上的食品系统又恢复到了没有冷冻和冷藏箱的状态。航天飞机上引入了采用餐盘上放容器的开放就餐的新概念。开发了一种可复水的包装， 这种包装可用餐盘进餐，也克服了1小勺+0碗包装超过30道工序制作步骤的问题。带有复水站和对流炉的厨房能够保证冷热水供应，可将食物加热到合适的食用温度。通过航天飞机计划，食品的包装操作变得简单和自动。可复水和饮料包装的改良减少了废弃物的量，饮料包装被用一种片状箔包装取代，可复水包装被柔性包装取代，两种包装都可以压实。餐盘可以放在包装中，带有尼龙搭扣、磁铁和开启器。航天飞机上用的食品有些是以前的航天计划中开发的，但特别强调采用商业化的产品。采用商业化产品有利有弊，利在于不需进行更多的开发，产品是宇航员熟悉的；弊则在于商业化产品在不作通知的情况下随时变化，如配方会变，甚至不再生产。此外，商业产品的营养成分如糖含量和盐含量不能满足推荐的要求。因为航天飞机的燃料电池提供副产品水，大约50% 的食品包括饮料都经过了脱水处理，根据产品的性质，食用前再加冷水或热水。对不同的食品复水时的水量和时间是不同的，包装上都有说明标签。脱水后的食品有经热稳定处理、辐照和自然形式，也有中等水分含量的食品。为了节省体积和重量，典型包装在罐头中的热稳定化处理的食品采用柔性包装，电离辐射辐照的食品用同样的柔性包装袋。如果需要，这些食品可在强制通风炉中加热到需要的温度；天然形式的食品（坚果、麦片棒、小点心等）和中等水分的食品（水果干）也采用柔性包装袋；中等水分的食品通过严格控制水分使其不利微生物生长；饮料做成粉状在饮用前重新组配。短时间的任务和太空仓0.1MPa 的绝对压力为食品包装材料的屏蔽性质和强度提供了一定的张弛，但是严格的可燃性和气体隔离性质要求仍需加强。航天飞机飞行中可选择的食品数量比以前其他的任务中都多，在4次任务后，航天员选出了一个所有人都食用相同食物的食谱。STS 任务后根据每个航天员的喜好对食谱计划做了改变，该食谱计划后来用于所有的航天飞行，变成了多数航天员任务准备的重要部分之一，航天员可以从超过350种的食物中选择他们喜欢的食谱。营养学家对每一个食谱的营养成分都进行分析，并提出满足营
养平衡的替代品。现在航天飞机上用的大多数食谱都能满足营养的要求，除了铁和钠的含量较高而纤维含量较低。不过在飞行中航天员有机会更换食物品种以及选择快餐或额外的食物。因此实际飞行中的营养并不反映飞行前设计的食谱真正的平衡营养。
2.2 中国航天食品的现状
迄今为止，我国进行了两次太空载人飞行，2003年神舟五号载1人在太空飞行21小时，宇航员食用即食食品，不用水也不加热；2005年神舟六号载2人飞行115.5小时，宇航员食品有50种左右，包括四种主食、鲍鱼、咸水大虾等菜肴以及水果。随着我国航天工业的发展，今后会有更多更长时间的太空活动，在众多的保障系统中，食品系统直接关系到航天员的生命质量。美国实施载人航天计划较早时间较长，有丰富的经验，这里对其航天食品系统的发展过程进行简单的介绍。其设计思想也可供登山、极地探险甚至旅游食品工业参考。在世界航天食品当中，我国的航天食品有中国特色，特别是传统的中式菜品都尽可能出现在航天食谱中，相比西餐更加色香美味，可口宜人。北京航天医学工程研究所航天食品分系统主任白树民中国的航天食品的特点主要表现在：形式上是以中式食品为主，搭配成的航天膳食具有明显的中餐特色，能够符合航天员的口味要求，比如膳食有主食和副食之分，主食主要以米面类的食物为主，副食讲究荤素搭配，在加工上注重色香味形。如八宝饭，不仅风味独特、色泽艳丽，其中的莲子、桂圆等配料还有保健功能，具有浓郁的中国特色。航天食品种类繁多。那么它的加工方法和食用方式会是怎样的呢？以陈皮牛肉为例。作为航天食品它就必须经过高温处理后再做成罐装食品，这样才可长期保存。食用时，用加热器加温即可食用。这种食品称为热稳定食品，用金属罐或蒸煮袋包装，俗称“软硬罐头”，它们的特点是不仅含有正常量的水分，而且与普通食品从口感到形状最接近。由于空间运动病和失重环境对机体的影响，航天员的食欲会有所降低，这样会影响航天员的工作效率和身体健康。北京航天医学工程研究所航天食品分系统主任白树民为了增进航天员的食欲，提高食物的摄入量，航天食谱通常采用个人选择性食谱，那么什么是个人选择性食谱呢，就是在飞行前由航天员根据自己的嗜好选择自己喜爱的食品，由膳食营养专家进行配餐后编入食谱，供他们在飞行时使用。中国人有饭后喝茶的习惯，我国的航天医学专家还发明了这种包装简单、饮用方便的茶精饮料，饮用时只需通过包装袋上的一个单向阀门将水注入，揉捏包装袋，等到与水充分吸收复原，就可以打开包装进食。冻干食品是最具有航天特色的食品。它是利用冷冻干燥技术脱去食物中的全部水分，最大限度地保持物料的原有形状和营养成分，可以直接食用。一般水果、蔬菜类不耐蒸煮的食物可以用这种方法加工。 现在，我国科技工作者已开发了几十种航天食品，可以想见，随着航天事业的发展，我们的航天食品会更加丰富，给航天员提供一个舒适的饮食条件。
2.3 中外航天食品现状对比
俄罗斯供应的食物很多是罐装的，加了蔬菜的羔羊肉，掺有大麦的牛肉（像一种夹肉面包），鲟鱼和鸡肉饭。我们这里有微波炉，可以加热罐头，然后用起罐器将罐头打开，但是罐头盖不能取下（以免飞得到处都是）。罐头上没有可以将他们固定在桌子上的搭扣，所以在吃罐头时无法将它固定住。如果你打算腾出手的时候，你可以往罐头底部倒一些水，这样罐头就可以粘在桌面上。还有很多其它的脱水食物，像特沃劳格（这是一种俄罗斯乡村的坚果干酪甜点）、蔬菜、意大利通心面、西红柿、油炸米饭、小虾等等。你所要做的就是往袋中加水，等上几分钟，再将勺子插进袋子里吃这些食物。俄罗斯汤：罗宋汤、牛肉大麦汤、辛辣羔羊汤等等。如果你去过俄罗斯的话，你就会知道那里的汤是多么美味了。在脱水食品复水时，要确信这些汤料和水已经完全融合，你需要将包装袋前后晃动，或抓住包装袋，上下拍打，利用离心力将水挤到袋子中。所以当你看到一名航天员抓住一个食品袋，并且上下挥舞，这不是他为午餐而兴奋（也许有这种可能），只是为了将食物和水混在一起。美国航天飞机食谱的A 餐B 餐C 餐桃猪牛肉混合菜虾；烤牛肉土耳其香肠牛排；炒鸡蛋面包烩肉饭；薄饼可可桔子饮料维生素丸咖啡香蕉杏仁脆饼苹果饮料花椰菜鸡尾；水果布丁葡萄汁饮料冰淇淋航天食品的包装要求，一是保证在失重情况下使用，二是重量轻体积小。一般有罐装（铝罐或双金属罐）、盒装（复水食品盒）和袋装（复水饮料袋、蒸煮袋、铝塑复合袋等）。美国航天飞机使用的复水盒采用硅橡胶隔膜来防止加水后漏水，使加水操作更为方便可靠。苏联/俄罗斯使用的复水食品包装是软塑料袋，加工比较简单。美国航天飞机还使用复水软料袋，它的加水原理与复水食品盒相同。救生食品可采用软塑料内包装和硬塑料外包装。救生饮水可采用马口铁罐或塑料瓶包装。
对于长期载人飞行，特别是对于将来的火星探险和在月球上的长期居住，需要解决食品的生物再生技术，以减少食品的携带量和补给量。目前，美、俄各国正在加紧研究食品的生物再生技术。美国国家航天局艾姆斯研究中心为航天飞机研制了一种“色拉机”，它可为航天员提供莴苣、黄瓜、胡萝卜等新鲜色拉蔬菜。苏联也曾在“礼炮”7号空间站上进行种植洋葱、黄瓜、小萝卜等的实验，以供航天员食用。同时美、俄各国也在加紧研究在空间种植小麦、花生、大豆等粮食作物，实现通过生物技术将航天员的代谢废物转变成食物的过程。美国天空实验室上的第二批乘员洛马斯等人在航天时带去了一些辛辣的调味品，希望借它来增加食欲，当他们在航天中食用这些辛辣的调味品时，觉得失去了原来的味道，大家觉得很奇怪。事后证明，这是人在宇宙中味觉失灵的缘故。
中国航天食品一览，八宝饭、陈皮牛肉、酱牛肉、莲子粥、绿茶、墨鱼丸、牛肉丸（神5食品）。在世界航天食品当中，我国的航天食品有中国特色，特别是传统的中式菜品都尽可能出现在航天食谱中，相比西餐更加色香美味，可口宜人。北京航天医学工
程研究所航天食品分系统主任白树民中国的航天食品的特点主要表现在：形式上是以中式食品为主，搭配成的航天膳食具有明显的中餐特色，能够符合航天员的口味要求，比如膳食有主食和副食之分，主食主要以米面类的食物为主，副食讲究荤素搭配，在加工上注重色香味形。如八宝饭，不仅风味独特、色泽艳丽，其中的莲子、桂圆等配料还有保健功能，具有浓郁的中国特色。
第3章 航天食品的趋势
3.1 国外航天食品发展趋势
因为执行任务时间长，能量摄入少，所以食品的可接受性非常重要。能量摄入减少可能严重危及宇航员的生命，要为宇航员提供大量品种的食物以供选择。食品供给的不仅仅是营养，就餐时间也是主要的社交活动。具有高度可接受性的食品能够减小长时间任务带来的压力。最初的食品系统将着重于航天器的应用技术，然后逐步转到支持探险活动的技术方面去。食品系统的开发具有双重任务[3]，一个是运输食品系统，另一个是最初在月亮和行星表面逗留中的食品系统。这两种食品系统的本质不同，运输食品系统是在微重力下工作，月球、行星表面食品系统是在部分重力下工作，有更大的适应性，更像在地球上的操作。食品系统一旦开发，随后要连续考虑的问题有空气回收、水回收、生物量生产、固体废料处理和热控制系统的影响。其他生命支持系统必须与食品系统平衡，以保证长期任务的完成。食品系统要考虑动力、容积和水的现成性。3预包装食品系统运输食品系统中的食品大部分都是预先包装好的，就像在飞船和国际空间站中食用的产品。此外，还要开发与现有保藏手段不同的技术，主要是延长产品货价期、改善可接受性以及改善营养等品质的技术。对于2年的任务来说，最大的挑战是提供货价期3至5年的可接受的食品，货价期可定义为产品变质的时间，显然，食品安全是首要考虑问题。此外，因为食品系统是为航天员提供营养的惟一来源，营养损失也决定货价期终点。货价期还受产品的外观、质构和气味决定。包装系统还需考虑到与加工和贮藏条件、体积限制以及固体垃圾管理兼容，据估计，食品包装产生的废物在运输过程中是主要的废物。使用生物降解的、再生的或可食用的包装材料可以减少固体垃圾的管理压力。固体垃圾管理还受食用前丢弃的食品的数量影响，食品在整个任务完成期间保持货价期（安全和可接受性）非常重要色拉植物新鲜食用的色拉植物也可用于运输器中，这些新鲜蔬菜植物将是在行星表面种植的植物，因为它们不需要太多的加工。可以考虑的蔬菜作物有胡萝卜、生菜、萝卜、菠菜、甜菜、包菜和洋葱[2]。这些作物可提供不同的菜单、质构和颜色，对航天员的心理有益。自从管装食品开始在太空应用，太空食品的形式发生了很多变化，随着食品科学和营养学研究的深入，功能性的食品越来越普遍。太空探险的滞留时间会更长，人类也许最终会在月球或其他星球生活。现在很难预测将来的食品系统是什么样子，但有一点是肯定的，那就是，最终的目标是人类的身心健康。为人们提供安全、营养和可接受的食物，无论是对身体还是对心理都是健康安全的。
3.2 中国航天食品发展趋势
我国营养产业的基本特点是：起步晚，基数小，成长快。2001年以前我国还没有“营养产业”的概念，所以，与国外相比，中国营养产业起步晚。不过，虽然起步比较晚，但发展非常快。目前，中国营养产业已经形成了一批有竞争力的企业。中国企业生产的维生素C 、E 、D 在世界上占有垄断优势；主食营养强化食品的生产企业都是规模以上的大中型企业；富营养食品行业已基本形成垄断竞争的市场格局，大企业市场份额占优势。消费者最熟悉的营养产品按类别分依次为营养素补充剂、营养强化食品、牛奶和豆类（豆奶）。随着人们健康意识的觉醒和增强，消费者对营养产品的需求增加，促进了营养产业市场空间及利润空间的放大。公众营养状况是宏观反映人口发展水平和素质的关键指标，也是一个国家和民族文明进步程度的重要标志。全面保证和积极改善公众营养是政府的一项公共职能和战略任务。但目前我国食品工业开发生产的、用于营养改善的食品，无论是品种、质量、还是方便水平，都难以满足人们营养健康的需要和市场的需要，必须以现代营养科学为指导，开拓食品工业发展新领域。今后，我国营养产业的发展方向应该是：“全”营养食品。根据中国居民的营养标准和膳食平衡的原则，开发满足一日三餐营养需要的制成食品，实现餐桌食品工厂化和营养方便化。营养专用食品。根据不同年龄、不同职业、不同性别人群的营养需要，合理组配宏量与微量营养素和食物原料类别的配比，研制具有不同营养特性的系列专用化的营养食品，以适应食品多样化、专一化和个性化的发展要求。如孕妇食品、婴幼儿食品、军用食品、临床专用食品等。营养强化食品。任何一种食品都不可能提供人体所必须的全部营养素。为了达到合理膳食、均衡营养的目的，在提倡食物多样合理搭配的同时，通过对食品进行微量营养素强化，人们无须改变现有的饮食方式，就可以提高食品的整体营养价值，使得广大群众以较低的成本，方便、安全地摄取每日身体所需的微量元素。如营养素强化面粉、大米、食用油、碘盐等。我国碘盐推广是一个成功的范例。富营养素食品。加大对食物营养素资源的深度开发利用，充分利用工农业加工制造手段，生产富含某些营养素的特色食品，如富纤维食品、高蛋白食品、富硒食品等。营养补充剂。开发生产蛋白质、维生素、多糖、脂肪酸、矿物质等营养素类的单体和复配体的补充剂食品。牛奶和大豆制品。牛奶和大豆都是营养丰富的食品。2009年世界奶产量约6.95亿吨，而我国人均占有量只有世界人均水平的四分之一。在进入小康水平的地区，要倡导少年儿童从小喝牛奶的习惯。“青菜豆腐保平安”，适当多吃一些豆制品对健康也大有益处。总之，我国营养产业潜力巨大，前途光明，实现食品营养化大有可为。
参考文献
[1] 钱建亚，孙芝杨．美国航空航天署的食品系统[J]．扬州大学烹饪学报，2008（1），52－58．
[2] 于志深．航天食品[M]．北京：中国宇航出版社，1980，9－17．
[3] Turner TR， Sanford DD． Skylab food system TMX－58139[M]． Houston ， TX ：NASA －JSC ，1974．
[4] Barta DJ，Heninger DL． Regenerative life support system[J]． Adv. Space Res，1994，14－18．