Prilagodljivi fortifikovani napitci za astronaute — omega‑3 iz nanoemulzija u mikrogravitaciji

Blagi, voćni napici mogu delovati bezazleno, ali novi pristup fortifikovanim nanoemulzionim napitcima nudi praktično rešenje za dve velike poteškoće dugih svemirskih misija: monotoniju ishrane i dopremanje nutrijenata koji u standardnim svemirskim obrocima često nedostaju.

Graphical abstract. Six different beverage recipes (varying in aroma compound and sweetness level) with a dosage of 90 mg bioactive per 330 mL serving were developed for a recipe library for future beverage personalization. (CREDIT: ACS Food Science & Technology)

Šta su istraživači razvili

Istraživači objavili u časopisu ACS Food Science & Technology dizajnirali su fortifikovane napitke zasnovane na niskоenergijskoj spontanoj emulzifikaciji i mikrofluidici. Cilj je bio stvoriti stabilne, prilagodljive napitke koji mogu da sadrže omega‑3 masne kiseline, različite nivoe slatkoće i više aroma — a da se recepture mogu pripremati i na Zemlji i u mikrogravitaciji.

Illustration of the building block approach, which serves as a design strategy for developing a recipe library of fortified, customizable beverages. (CREDIT: ACS Food Science & Technology)

Koncept i primena

Umesto da se svaki gotov napitak šalje iz Zemlje, tim predlaže "biblioteku recepata" i skup osnovnih komponenti (zaslađena vodena faza, aromatizovana uljna faza, nosači i surfaktanti). Astronaut bi softverski izabrao ukus, slatkoću i bioaktivni sastojak, a automatizovani sistem bi pripremio napitak po potrebi — što povećava nutritivnu fleksibilnost i raznovrsnost jelovnika.

Illustration of spontaneous emulsification, a self-assembly emulsification method driven by the diffusion of the surfactant, which, in this case, is more hydrophilic than lipophilic. (CREDIT: ACS Food Science & Technology)

Ključni rezultati

• Tim je napravio šest receptura koje kombinuju saharozu, limunsku kiselinu, jednu od aroma (geraniol, citronelol, R‑limonen) i mešavinu ribljeg ulja i srednjelančanih triglicerida (1:1).
• U batch (serijskoj) proizvodnji kapljice su bile 110–148 nm, dok je kontinuirani mikrofluidički proces smanjio veličinu na 80–120 nm.
• Jedno serviranje od 330 ml isporučivalo je oko 90 mg omega‑3 — približno trećinu referentne dnevne doze koju autori navode za astronaute, zavisno od smernica i pola.

Tehnički izazovi

Analize su pokazale da su neki sastojci ometali emulzifikaciju, a drugi je poboljšavali:

Overview of the anticipated composition of a fortified beverage, with the aqueous phase containing both an acid and a sweetener, and the oil phase containing characteristic aroma compounds, bioactives as nutritional functional ingredients, a carrier oil as an aid for formulation design, and a surfactant to provide oil droplet stability. (CREDIT: ACS Food Science & Technology)

• Šećer: koncentracije iznad 25 g/L povećavale su viskoznost vodene faze i dovodile do većih kapljica — lošije za nanoemulzije.
• Riblje ulje: zamena dela nosač‑ulja ribljim uljem znatno je smanjila veličinu kapljica; omega‑3 trigliceridi verovatno olakšavaju proces difuzije pri spontanoj emulzifikaciji.
• Arome: geraniol, citronelol i R‑limonen smanjivali su veličinu kapljica i suzili raspodelu, pa su odabrani za finalne formulacije.
• Mikrofluidika: kontinuirani proces dao je manje kapljice, ali je bio osetljiviji na šećer i pri niskim proticima zabeležen je nastanak gela u opremi, što komplikuje čišćenje i održavanje.

Neizvesnosti i naredni koraci

Autori jasno navode da napici još nisu spremni za svemirsku upotrebu. Potrebna su:

• ljudska senzorna ispitivanja (posleukus ribljeg ulja je posebno kritičan),
• studije roka trajanja i oksidacione stabilnosti omega‑3 ulja,
• ispitivanja otpornosti emulzija na zračenje, vibracije pri lansiranju i uslove skladištenja,
• in vitro i in vivo bezbednosne studije kako bi se potvrdila sigurnost formulacija.

Zaključak: Niskоenergijski mikrofluidički procesi u kombinaciji sa pažljivim izborom sastojaka mogu omogućiti prilagodljive fortifikovane napitke koji donose hranljive supstance teške za isporuku u standardnim svemirskim jelovnicima, ali pre integracije u misije potrebna su dodatna ispitivanja.

Moguće primene na Zemlji

Metod može zanimati industriju bezalkoholnih pića i proizvođače funkcionalne hrane koji traže niskоenergijske načine za dodavanje osetljivih nutrijenata i mogućnost prilagođavanja ukusa krajnjem potrošaču.

Izvor: Rezultati objavljeni u ACS Food Science & Technology. Originalni članak: "Customizable drinks help astronauts get nutrients they miss in orbit" (The Brighter Side of News).