從新鮮到凍干，航天員吃的果蔬脆經(jīng)歷了什么？

要說我們現(xiàn)在經(jīng)常吃到的凍干果蔬零食，就不得不提到凍干技術，而這，要從上世紀宇航技術的發(fā)展說起。隨著1961年前蘇聯(lián)的加加林乘坐宇宙飛船進入太空之后，越來越多的航天員們開始在外太空生活。長時間的太空生活，對航天員們的日常營養(yǎng)補充提出了更高的要求。要知道在失去重力的外太空環(huán)境中，進食——尤其是液體或者流質(zhì)食物是一件麻煩甚至危險的事情。而各種水果雖然富含維生素與纖維素，卻因為富含水分而不適合在太空中食用。

圖源：網(wǎng)絡

但這點小小的問題自然難不倒科學家們，既然在外太空環(huán)境中食用水果的最大阻礙是水果里面的液體，那么把水果變“干”不就行了。當然，讓水果單純的變干很容易，無論是風干、烘烤或者腌漬都能夠做到這一點。但困難的是如何在讓水果變“干”的情況下，最大程度地保留它們原有的所有營養(yǎng)。于是經(jīng)過科學家們反復的研究與驗證，凍干技術在上世紀60年代就被運用于航天領域。

1、鮮果到凍干，只需三步

凍干技術的原理其實并不復雜，它是在超低溫環(huán)境下對蔬菜水果進行干燥處理。整個過程大致分成三個步驟：

01 急凍

通過急凍，讓蔬菜水果迅速處于零下40℃的超低溫環(huán)境中，在這樣的低溫環(huán)境下，蔬果類食物中含有的水分會瞬間凝固成固態(tài)。

圖源：壹圖網(wǎng)

這一過程可以“鎖”住蔬果食物中所有的有效營養(yǎng)成分，以防止在脫水干燥過程中造成的營養(yǎng)流失。而之所以采用急凍的方式，是因為如果降溫速度不夠快，會讓食物內(nèi)水分在凝固過程中結成大冰晶，從而破壞食物內(nèi)部生理結構。

02 抽真空

在對蔬果食物進行急凍之后，還需要一步抽真空的過程。之所以需要抽真空，這就涉及到水的固態(tài)與氣態(tài)的轉(zhuǎn)換過程。

干冰升華丨圖源：壹圖網(wǎng)

我們知道在1標準大氣壓下，水的沸點是100℃，即在100℃時變成水蒸氣。但是水的沸點并不是固定的，所處氣壓降低，水的沸點也隨之降低。當氣壓降低到0.006標準大氣壓時，水就可以從固態(tài)的冰，不經(jīng)過液態(tài)變化直接升華為氣態(tài)的水蒸氣。而當我們對超低溫的蔬果食品進行抽真空處理，其實就是讓它處于極低的氣壓環(huán)境中，這樣才能為食物在低溫冷凍環(huán)境中進行干燥做準備。

03 干燥

在經(jīng)過前兩個步驟制造的低溫低壓環(huán)境中，只需要稍稍提升一點溫度。蔬果食物中被“凍住”的固態(tài)水分，就會直接升華成氣態(tài)水蒸氣離開食物內(nèi)部。注意，在這種低溫低壓的環(huán)境中，蔬果食物失去的僅僅是水分，而其他營養(yǎng)物質(zhì)都幾乎全部得以保留。不僅如此，蔬果食物的細胞結構在這個過程中也未被完全破壞，因此食物的外部“形體”也得以保留，唯一區(qū)別就是內(nèi)部結構因為失去水分而變得疏松多孔。

風干芒果 VS 凍干芒果丨圖源：nu1983/deposit_internal/IC、Hajai Photo/adobe/IC photo

經(jīng)過三個步驟進行處理的果蔬，失去了水分卻幾乎保留了全部的其他營養(yǎng)成分，吃起來口感上也嘎嘣脆，因此很適合宇航員們在太空中食用。后來隨著這項技術的商用化普及，凍干食品因為其營養(yǎng)不流失、便于長途運輸、長期低溫儲存以及獨特的口感也逐漸受到了食品制造商的青睞。所以到了今天，我們普通人也有機會品嘗原本宇航員才能嘗到的美食了。

2、冷凍干燥，精準避雷

其實回顧歷史，人類為了長期儲存食物，發(fā)明了諸如腌漬、風干、烘烤等多種針對蔬菜水果的脫水干燥處理方法。但這些方法無一例外地存在各種缺陷，會導致營養(yǎng)大量流失。究其原因，主要是因為蔬果類食材自身的一些特性，造成了處理過程中難以逾越的雷區(qū)。主要雷區(qū)如下：

01 高溫變性

蔬果類食物中主要營養(yǎng)成分之一就是各種維生素，但是許多維生素的熱穩(wěn)定性較差，遇熱易分解破壞。所以如果采用烘烤甚至油炸等方式對食物進行干燥必然會導致維生素流失。

蘋果派丨圖源：拍信創(chuàng)意

02 氧化作用

維生素除了容易被高溫破壞之外，還容易受到氧化作用而分解。因此即使不采用加熱而是以風干、陰干的方式處理果蔬（如葡萄干），同樣會造成維生素大量流失。

圖源：拍信創(chuàng)意

03 呼吸反應

新鮮水果與蔬菜，在它們的細胞仍具有活性的情況下，依然無時無刻會進行呼吸作用，呼吸作用不但會消耗食物含有的糖份，更可能產(chǎn)生發(fā)酵作用。因此在對食物進行風干或陰干處理時，如果溫度、氧氣濃度等環(huán)境控制不當，就可能因為呼吸發(fā)酵，導致食物加速腐敗。

圖源：拍信創(chuàng)意

04 滲透作用

果脯類蔬果食物采用腌漬處理法，這種方法是通過讓蔬果細胞處于高濃度的鹽、糖溶液中，促使細胞因為細胞膜的滲透作用大量失去水分。但這種方法會使大量水溶礦物質(zhì)跟隨植物體內(nèi)水分一起流失，同時外界溶液中的糖或鹽分滲入細胞內(nèi)部，也會造成食物的鹽或糖營養(yǎng)超標。

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相比上述傳統(tǒng)食物干燥處理方法的弊端，凍干技術可以完美地精準避雷——急凍技術使得營養(yǎng)物質(zhì)不會因為高溫而變性，同時抑制了植物的呼吸反應，真空環(huán)境又避免了氧化作用，而直接將水分從固態(tài)升華的干燥方式更是避免了水溶性營養(yǎng)物質(zhì)隨著水分而流失。整個處理過程中僅僅會流失少量維生素，其他如膳食纖維、礦物質(zhì)、有機酸等營養(yǎng)成分得以全部保留。更關鍵的是，在急速低溫環(huán)境中進行干燥脫水處理的蔬果食物，因為內(nèi)部主要細胞結構并未受到破壞（部分細胞壁會在冰升華過程中受到破壞），所以保留了部分細胞活性。

圖源：拍信創(chuàng)意

當恢復常溫儲藏時，這些細胞還能夠通過重新吸收空氣中的水分，部分恢復細胞活性。隨著在常溫環(huán)境中放置時間越久，凍干吸水越多，這就是為什么剛拿出來的果蔬凍干是脆脆的，但在放置一段時間后會逐漸變軟了。

供稿單位：重慶科技館

審核專家：CPU，科普作家。

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