NASA一项关联研究分析了国际空间站和中国天宫二号种植的生菜，发现其钙含量比地球生菜低约30%。
这一发现至关重要，因为前往火星的宇航员将依赖储存食物和新鲜收成生活数年。在微重力环境下——一种失重状态，体液转移且细胞几乎感受不到引力作用——骨骼本就存在钙质流失问题。
生菜发生了什么变化
研究将太空生菜与地面对照组进行比较，后者在相同光照和时序条件下培育。矿物质检测显示两组间存在显著差异。
该研究由德克萨斯A&M大学的巴尔韦罗·巴尔塞尼利亚（B. Barbero Barcenilla）领导，聚焦太空营养学以及植物与人体生物学在轨道环境中的变化。
分析表明，轨道环境中的钙和镁含量下降，钾含量通常上升，铁含量则波动不定。国际空间站生菜的矿物质及植物抗氧化剂检测数据已记录这些变化。
目前，NASA的"植物栖息地07"项目正在测试水分水平如何影响植物生长、营养成分及微生物组。地面团队已收获奥特雷杰斯罗马生菜作为对照。
为何微重力扭曲植物营养
太空飞行改变了根系输送水分和吸收矿物质的方式，可能导致细胞化学紊乱。其后果之一是酚类化合物减少——这类小分子抗氧化剂帮助植物应对氧化应激。
在一次空间站蔬菜种植实验中，总酚类含量下降，而整体抗氧化能力保持稳定。这表明是应激反应所致，而非单纯的食物质量下降。
研究团队还指出类胡萝卜素不足问题，这类色素对视力和免疫力至关重要。类胡萝卜素减少意味着叶片在辐射和强光下缺乏内置保护机制。
太空生菜并非全面弱化。国际空间站中钾含量保持稳定，天宫二号中甚至更高，显示营养成分是动态变化而非整体衰退。
宇航员健康与营养循环紧密关联
同一分析审查了163个钙相关基因，发现多个基因在飞行期间发生改变。该模式与空间测量中升高的骨转换标志物一致。
新兴证据指向"肠漏"现象——肠壁通透性增加，使刺激物渗入血液。近期综述将宇航员和啮齿动物数据关联到任务期间的屏障功能问题。
在NASA双胞胎研究中，西北大学研究人员观察到肠道微生物组在着陆后发生转变并反弹。
科学家强调，若无法深入理解太空飞行对人体及伴随微生物的影响，火星任务将无法安全推进。若新鲜作物钙含量和抗氧化剂减少，仅靠饮食无法抵消骨质流失。对于长期滞留近地轨道以外的宇航员而言，这将陷入困境。
NASA的下一步测试
一种路径是生物强化——培育或改造植物以携带更多对宇航员有益的矿物质。研究人员还提出针对最可能缺失营养素的靶向补充剂方案。
另一策略是种植天然富含类黄酮的叶片和香草。豆芽、欧芹和大蒜将成为空间站温室早期试验的候选作物。
NASA还在弥补导致矿物质波动的栽培缺陷。"植物栖息地07"将绘制水分控制图谱，使根系能在无应激峰值的情况下吸收养分。
宇航员不会仅食用叶片。发酵食品可提供维生素、氨基酸及训练免疫系统的活性微生物。
微生物可分担营养供给
一项30天实验在轨道发酵味噌，产出安全可口的糊状物。该批次风味更浓郁，并在轨道上展现出独特的微生物和基因特征。
太空发酵不仅为餐食调味，更证明有益微生物能在微重力下运作，这强化了船上提供类似酸奶或味噌食品的可行性。
设计得当的发酵食品还可能支持肠道屏障健康，从而应对宇航员通透性研究中 flagged 的风险。
叶片与发酵食品结合，提供了一种无需额外负载即可补充营养的灵活方式。船上每多生产一克食物，就少一克需从地球发射的物资。
对火星任务的意义
飞往火星的宇航员将数月依赖储存食物，随后转向空间站农场。若这些作物矿物质含量降低，健康安全边际将缩小。
食物中的钙流失叠加飞行中的骨质流失，可能增加骨折风险和疲劳感，除非菜单及时调整。
菜单需具备冗余性和监测机制。飞行外科医生和园艺学家可将食物视为医疗系统而非常规储藏室。
通过改良作物品种、优化光照及精准发酵，宇航员饮食可恢复营养平衡。当前任务是将严谨的实验室计划转化为日常餐食。
设计有韧性的太空农场
团队可从定义生物利用度入手——即人体能吸收的营养素比例。植物选择应优先考虑吸收率而非原始含量。
传感器应在每次收获时追踪矿物质和酚类化合物。实时指标能在问题进入餐盘前及时发现。
生长系统应实施靶向灌溉、盐度控制和分阶段收获。这能稳定根系，避免应激化学反应压倒营养供给。
该研究发表于《NPJ微重力》期刊。
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