摘要
太空新創 BeeHex 用 3D 列印食物,讓哆啦A夢故事成真!
家喻戶曉的經典卡通《哆啦A夢》每集都會出現有趣的道具,當大雄又遭遇生活難關或出現天馬行空的想法,他的最佳夥伴哆啦A夢總能從他四次元的百寶袋中掏出法寶,為大雄解決困難或是滿足他的夢想和願望,而那些神奇的道具們,總讓觀眾們好生羨慕。
還記得電影版《哆啦A夢:大雄的日本誕生》中,曾出現一款「農產餐點」( 畑のレストラン ) 嗎?只要往土地播下食物種子,就會長出一根白白胖胖的白蘿蔔,接著只要將之剖開,就能吃到以白蘿蔔盛裝的美饌佳餚,無論銅鑼燒、義大利麵等各種美食應有盡有,只有你想不到,沒有他做不到!
現實世界中,真有法寶可在有限材料中創造無限可能?
在 NASA 2021 年初舉辦的首屆「外太空食物大賽」( The Deep Space Food Challenge )中,讓矽谷食品新創 BeeHex 一舉獲獎的「萬能食物生產器」(Universal Food Fabricator)便有機會讓哆啦A夢中的故事成真!這台機器宣稱能將植物及培養肉處理成乾燥的粉末,並將之存於完全密封的粉末盒,接下來就能使用 3D 印表機把想要列印的食物列印出來,且保存期限至少長達 5 年,在烹調手法或食材有限的情況下,「萬能食物生產器」將在有限中創造無限可能,對於長時間須待在太空艙中的太空人來說無疑是一大福音。
這種利用 3D 列印來製作佳餚的手法,BeeHex 並非先例,以色列一間專門培育肉細胞的新創公司 Aleph Farms 也曾在 2019 年派出私人團隊搭乘 SpaceX 火箭進入國際太空站,他們將牛的細胞和 3D 列印機送上太空,並成功在太空中培育出人造牛排。這種人造牛肉的優勢在於其所需的水量與真正飼養一頭牛少了非常多,且也較為節省能源與甲烷排放量,太空肉類不僅能讓太空人方便享受美食,也能提供太空人維持體態與能量所需的蛋白質。不過,目前這種人造肉的普及與食用尚在試驗階段,各種議題如殺菌、成本、營養等等都仍持續被討論與改進,但無論如何,這種太空肉類在未來將有望成為太空人的主要食物選項,更甚者,將成為未來氣候變遷更為嚴重後人類所仰賴的關鍵技術呢!
除了 3D 列印技術可用於太空食品製造,現在也有團隊利用昆蟲細胞生產食物!同樣在「外太空食物大賽」獲獎的 Deep Space Entomoculture 計畫將乾燥保存的昆蟲細胞運送到太空,並透過懸浮生物反應器,以簡單的成分重新激活,藉以生產類似傳統肉類的肌肉和脂肪。雖然昆蟲的食用在美國並不常見,但世界各地有許多文化將昆蟲作為食物一部份,甚至昆蟲也被主張是相當優良的蛋白補充來源,除此之外,昆蟲蛋白生產所需的空間更少,生命週期也更短,甚至可以在室溫下儲存,且只要依靠液體培養基即可生長,對於太空所需的條件與環境具備相當的優勢。
宇宙驚奇,排泄物也能回收再食用!
不僅如此,科學家也利用「酵母」來生產太空食物,諸如披薩、麵包都已稀鬆平常,但最讓人瞠目結舌的,是透過酵母菌把人體排泄物轉化成食物!
在每趟太空旅行中,太空梭的儲存空間與重量都是錙銖必較,且在長途的旅程中一些必備食物也不見得能保存那麼久,為此,科學家們竟將主意打到排泄物上面,計畫回收太空人呼出的空氣和排出的尿液,將之循環再利用!美國克林森大學 ( Clemson University ) 的研究團隊利用具有高脂質分解能力的酵母 Yarrowia lipolytica,試圖用太空人的尿液培養酵母菌,用酵母菌製造營養成分 Omega-3 脂肪酸,讓尿液最終回到太空人口中成為食物。而另一種較常見的「變尿為寶」的作法,則是透過離心機將尿液的物質分離,在置入淨化設備中過濾處理,以得到可供飲用的潔淨水,不過,即便這些技術可行,要如何讓太空人們克服心理那道關卡,仍是一大挑戰。
太空食品的要求,可能比你想像的更嚴苛!
太空食品一向是要求最苛刻的食品加工領域,無論在生產、加工、運輸、食用條件和廢棄物處理等都必須考量。
首先要確保食品安全,不能有任何食物中毒的風險,且食品包裝必須能承受太空中可能面臨之衝擊、振動、加速度等考驗;而在運輸層面,由於載人飛行船發射費用昂貴,太空食品應盡量符合重量輕、體積小等特點,以節省空間及負載量;從營養面來看,太空食品必須配合太空人在太空環境下生理改變的要求,如鈣質流失、肌肉萎縮等等,因此需在膳食中提供足夠的蛋白質及鈣質等營養,也須降低脂肪攝取以維持體魄與體力。
而在食用條件上,由於太空的失重環境會使食物在船艙中四處飄浮,因此太空食品或需設計成能一口食用的大小,並減少食品包裝中的液體成分,盡量降低太空人食用的麻煩也減少髒亂的發生。此外,考量太空艙中廢棄物處理不易,為減輕廢物收集系統的負擔,太空食品基本上不能含有骨頭、皮、果核等殘渣,在包裝上也應盡量輕薄短小好收納,盡可能減少廢棄物空間。另外考慮到在長期飛行下,身處失重狀態和窄小空間中,容易造成食慾下降,為避免影響太空人的工作效率和健康,太空食品的種類必須有足夠花樣與口味,盡量刺激太空人的食慾。
太空食品市場版圖,未來將不限於太空
由於太空食品在各方面要求極高,不像一般日常食物只要經過基本食品檢驗合格即可上市,太空食品則無論在包裝、營養、成分、味道、食用方式等都有所講究,並須符合相當高的食品標準,因此太空食品在某方面來說,可謂加工食品的最高層級。
也正因太空食品需要極強大且先進的研發技術與人才,讓食物盡可能在最小體積中發揮最大價值,甚至在極度有限的資源中生產製作,因此太空食品在未來資源匱乏、環境變遷等地球生存條件日益嚴苛的情形下,太空食品的生產思考模式恰可為循環經濟做出貢獻,並最大限度提高地球食品生產能力,創造永續且環保的創新食品生產系統,也許在可見的未來,太空食品將一躍而起,搖身成為世界級的永續食品,創造出不可限量的新商機。
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