生长快、富含微量元素 浮萍成未来星际旅行理想食品
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生长快、富含微量元素 浮萍成未来星际旅行理想食品

2020年08月05日 14:14:40
来源:凤凰网科技

浮萍能满足航天员对营养的需求

浮萍能满足航天员对营养的需求

凤凰网科技讯 北京时间8月5日消息,当前工业化的食品系统只针对一个目标进行优化:以最低的成本生产最多的食品 。但是,在空间和资源有限的情况下,例如太空旅行期间,食品系统需要针对不同目标进行优化,以满足航天员对食品的需求。

美国航空航天局和太空健康转化研究所要求芭芭拉·德米格-亚当斯(Barbara Demmig-Adams)的实验室,找出一种适合在长期太空任务期间作为食品的植物。这种植物需要能在空间、资源有限的条件下生长,而且营养丰富。德米格-亚当斯的实验室把目光转向一种被称作浮萍的植物。

浮萍是一种小型漂浮植物,在池塘表面生长。在亚洲,浮萍是一种常见的猪、鸭饲料,但在美国,它被认为是一种有害植物,因为能迅速“霸占”整个池塘。

浮萍是地球上生长最快的植物之一,也是蛋白质密度最高的植物,同时富含多种重要的微量元素,其中包括具有消炎作用的抗氧化剂玉米黄质和叶黄素。玉米黄质更为重要,因为它在大多数多叶植物中含量很低,生长迅速的植物只有在光线很强的环境下才能累积玉米黄质。

德米格-亚当斯向太空健康转化研究所建议,除最高的产量、空间和资源利用率外,还应当针对这些抗氧化剂的含量对浮萍的生长进行优化。

经过少量实验,德米格-亚当斯实验室认为,在光线亮度较低的环境下——不足夏季晴天正午太阳光线亮度的一半,浮萍累积的玉米黄质,多于阳光充足环境下其他生长迅速的植物。当然,在实验中,研究人员确保浮萍与其他植物具有相同的生长速度和其他营养。

研究人员还对另外一种策略进行了测试,使浮萍生长在光线亮度更低的环境中,但辅以一些高亮度光线。他们发现,其他植物可以累积相当多的玉米黄质,而且生长迅速,需要的能量也更少。

在需要能量更少的低亮度光线环境下(左上),浮萍生长速度与在高亮度光线环境下(右下)相同

在需要能量更少的低亮度光线环境下(左上),浮萍生长速度与在高亮度光线环境下(右下)相同

提高微量元素含量有什么用?

受太空中电离辐射的影响,航天员会罹患慢性炎症和由细胞氧化引起的疾病。玉米黄质和叶黄素在治疗辐射危害和眼病(航天员的另外一种常见病)方面效果不错。

许多重要微量元素保质期有限,通常是数个月。如果航天员要长期执行航天任务,他们补充抗氧化剂的唯一途径是在航天器内合成这些抗氧化剂。

我们已经知道,高亮度光线可以使浮萍和其他植物合成玉米黄质,光线亮度下降时植物会迅速从叶子中清除玉米黄质。为了合成大量玉米黄质,研究人员需要进一步研究如何“诱骗”多叶植物在收获后保留这种微量元素。

尚需进一步研究

这一项目利用了在无菌环境中生长的浮萍。由于优化土壤中的微生物能提高作物产量,研究人员下一步将探索利用有益的微生物群落进一步提高浮萍产量。

浮萍的应用相当广泛,浮萍色拉可能成为未来许多航天员的高蛋白食物。

根据人类目前的知识,对影响植物生长的一些因素进行小的改变,增加它们合成的微量元素是可能的。对其他作物使用相似的方法,将惠及全人类而非仅仅惠及航天员。在科研成果支持下,对作物生长方式的小修改,使人类有机会大幅改进食物生产系统,减少投入,增加产量,提高食物品质。(作者/霜叶)

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