Ett team av livsmedelsforskare vid University of Massachusetts Amherst har utvecklat en banbrytande, användarvänlig matematisk modell för NASA för att säkerställa att astronauternas mat förblir rik på näringsämnen under långa uppdrag i rymden.

Den nya forskningen, publiceras i tidskriften Matkemi , ger NASA en tidsbesparande genväg för att förutsäga nedbrytningen av vitaminer i rymdfärdsmat över tid och mer exakt och effektivt schemalägga återförsörjningsresor. Utredningen finansierades med en $982, 685 anslag från NASA.

"Det fanns ingen information tillgänglig från litteraturen för att direkt besvara de frågor och farhågor som NASA hade, " säger seniorförfattaren Hang Xiao, professor och Clydesdale Scholar of Food Science. "Vi använde realtid, verkliga data i vår studie för att träna den matematiska modellen och för att bestämma hur prediktiv och tillförlitlig modellen skulle vara."

Forskarna förberedde och lagrade noggrant 3, 000-plus påsar rymdfärdsmat enligt de exakta NASA-recepten, specifikationer för termisk bearbetning och lagring som används för astronauternas måltider på den internationella rymdstationen.

Xiao och kollegor visade för första gången hur tiamin (vitamin B1) bryts ned under två år i tre besättningsmenyalternativ:brunt ris, delad ärtsoppa och oxbringa. Xiao säger att det var "ganska överraskande" att konstatera att medan brunt ris och delad ärtsoppa som lagrats vid 20 C visade motstånd mot tiaminnedbrytning, tiaminen i oxbringa var mycket mindre stabil, behåller bara 3 procent av vitaminet efter två år.

"Att bevisa modellen var lika enkelt som att jämföra dessa uppmätta värden från två års lagring med vad som förutspåddes så tidigt som 12 månader tidigare, " säger huvudförfattaren Timothy Goulette, som var en UMass Amherst Food Science Ph.D. student under studietiden.

Modellen visade sig kunna förutsäga vitaminnedbrytning över tid med "hög precision, " Xiao säger, vilket kommer att göra det möjligt för NASA att förse astronauterna med den näring de behöver utan att använda kosttillskott.

"NASA kommer att kunna använda en minimal mängd data för att snabbt och exakt förutsäga vitamininnehållet i ett givet livsmedel vid varje given tidpunkt vid en rimlig temperatur, " säger Goulette. "Verktyget kan användas för flera applikationer, inte bara vitaminer utan andra biologiska föreningar."

Modelleringsverktyget kommer att vara särskilt viktigt eftersom NASA planerar för det första mänskliga uppdraget till Mars. "På sina längsta uppdrag, behovet av att förstå näringsinnehållet i deras mat är avgörande, " förklarar Goulette.

Forskarna noterar att NASA betonar vikten av att få näringsämnen från mat naturligt. "Det är att föredra för bättre hälsa, " säger Xiao. "Mer och mer forskning visar att din kropp hanterar ett piller av vitaminer annorlunda än riktig mat som ärtsoppa."

Att behålla sin näring genom välbekant mat har fördelar för rymdbesättningar utöver deras fysiska hälsa, speciellt på längre uppdrag, Goulette anteckningar. "NASA vill se till att besättningen får den psykologiska fördelen av att ha en koppling till hemma på jorden. Det finns en stor känslomässig och psykologisk dragning till mat när ingenting runt omkring dig påminner dig om hemmet."

UMass Amhersts forskargrupp, som också inkluderade medförfattarna Micha Peleg, David Julian McClements, Eric Decker och Mark Normand, hypotesen att den förvånansvärt högre graden av vitaminnedbrytning i nötköttet kan vara relaterad till lipidoxidationen av fett under termisk bearbetning eller över tid.

"Olika livsmedel har olika fysikaliska och kemiska egenskaper som gör tiamin mer eller mindre stabil, " säger Goulette.