Técnicas de conservación de alimentos a largo plazo [200-300 años, preferiblemente en forma de MRE]

Pregunta : ¿Cómo conservar los alimentos (preferiblemente en forma lista para comer [MRE] ) durante 200-300 años en una nave espacial?

Objeción adicional: conservar semillas viables durante el mismo período

Requisitos

Los MRE deben contener todos los nutrientes necesarios para mantener a los humanos durante un período de hasta un año sin problemas de salud significativos e irreversibles. Todos los humanos son adultos sanos que trabajan en turnos de 8 horas por ciclos de 24 horas. La mayor parte del trabajo no es físicamente exigente, pero los humanos deben mantener una buena forma física en caso de EVA de emergencia.

Cocinar no es imposible pero no deseable, ya que los MRE están destinados a equipos de emergencia y de despertar temprano.

Durante la duración del viaje, solo es posible la microgravedad en unos pocos módulos pequeños y la mayor parte del interior del barco no tiene atmósfera, pero se pueden presurizar a pedido. Una vez que los colonos llegan a su destino, todo el barco debe tener una atmósfera que permita los procedimientos de operación de llegada.

Tecnologías disponibles

  • animación suspendida basada en letargo inducido [también conocido como hibernación] (este método no se puede usar para preservar plantas o tejidos muertos, solo funciona para organismos vivos con el sistema nervioso suficientemente desarrollado);
  • robótica avanzada y automatización (la nave espacial puede viajar con piloto automático durante décadas, todas las tareas de mantenimiento de rutina pueden ser realizadas por sistemas automáticos, incluidos varios bots y drones, pero las emergencias aún requieren intervención humana);
  • ingeniería genética (principalmente CRISPR y tecnologías similares);
  • carne artificial (puede cultivarse en laboratorios, una vez que están en funcionamiento, pero los ingredientes deben producirse o almacenarse de antemano);
  • todas las tecnologías disponibles actualmente y aquellas que están actualmente en desarrollo, pero aún no terminadas.

Cosas que no se pueden hacer :

  • no existe cryosleep ni ninguna otra supertecnología que permita congelar y descongelar sin ningún daño (a menos que ya exista alguna tecnología similar o esté en desarrollo y simplemente no la conozca);
  • no hay sintetizadores de alimentos o impresoras 3D que puedan imprimir alimentos o estructuras moleculares complejas (todas las plantas y los animales están secuenciados, pero no es posible recrearlos a partir de planos de ADN, tienen que estar físicamente presentes de alguna forma);
  • no existe una IA que pueda cuidar de la biosfera artificial y mantenerla en funcionamiento durante 2 o 3 siglos (sin embargo, es probable una granja permanente de algas o similar).

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No dude en solicitar detalles adicionales o aclaraciones si es necesario.

PD Esta no es una pregunta duplicada. Si bien existen otras preguntas sobre la conservación de alimentos en el espacio, tienen menos limitaciones y las soluciones propuestas no se pueden aplicar a este caso particular.

PPS Food es uno de los elementos más importantes de mi proyecto, por lo que agitar las manos no es realmente una opción.

¿Por qué no puedes simplemente decir "MRE" y afirmar que tienen una vida útil realmente larga? Si es necesario, explique que los MRE se congelan hasta poco antes de ser utilizados.
Personalmente, creo que una IA que casi, pero no puede seguir el ritmo de una biosfera a bordo de un barco, es un buen gancho para la historia. Pero esa es solo mi opinión.
@NomadMaker No quiero mencionar a mano un elemento muy importante de mi historia. Tampoco creo que después de 200-300 años en un congelador, un MRE siga siendo comestible.
incluso los alimentos ideales, como los granos secos sellados y los MRE, solo tienen una vida útil medida en décadas, de 30 a 40 años como máximo. La miel cruda tiene una vida útil de al menos 500 años, siempre que se mantenga seca, pero no creo que puedas vivir de la miel.
Si tienen la tecnología para preservar a un ser humano vivo durante tanto tiempo, pueden conservar los alimentos durante ese tiempo. Un ser humano vivo tiene todos los problemas para almacenar alimentos y mil más, es literalmente imposible que puedan almacenar humanos y no alimentos.
@John Esta es precisamente la razón por la que hago mi pregunta. Necesito una forma de conservar las raciones que proporcionen una nutrición suficiente y equilibrada. También sería genial si se parecieran a la comida normal al menos un poco. La buena nutrición y las comidas familiares son importantes no solo para la salud física sino también para el bienestar psicológico. También especifiqué que el método de hibernación que se adopta en mi mundo no puede usarse para la preservación de tejidos o plantas muertas. El letargo no es lo mismo que el criosueño, es un estado autorregulado que requiere un sistema nervioso en funcionamiento.
El letargo de @Otkin tampoco permite la digestión ni ningún tipo de reemplazo de material, no puede tener letargo durante cientos de años a menos que pueda alimentar a los cuerpos durante el mismo Y tenga una forma de prevenir los efectos del envejecimiento. las necesidades científicas para el letargo a largo plazo son incluso mayores que el criosueño congelado. También significa que necesita un ecosistema que funcione solo para seguir suministrándoles oxígeno. Si puedes diseñar el letargo en los humanos, puedes hacer plantas que no necesiten una IA superinteligente para cuidarlas.
@John O eso o este es un barco de generación que no puede cultivar su propia comida.
¿Puedes aclarar? --- ¿Está la tripulación en algún tipo de animación suspendida hasta que el barco llega a su destino, después de lo cual se despiertan y tienen un año de MRE? ¿O es un barco de corta generación y está almacenando raciones para 300 años para una tripulación activa y familias?
@elemtilas Este es un barco durmiente. Toda la tripulación está en letargo inducido (sin ingeniería genética sofisticada, métodos tecnológicos). Hay una emergencia y un equipo de despertar temprano que necesitan MRE. Las emergencias son pocas y raras, pero el equipo de atención temprana trabajará en la creación de hábitats y la producción de alimentos. El tiempo estimado de finalización de estos trámites de llegada es de 1 año. Pero los MRE necesitan suministrar todos los nutrientes necesarios solo durante los primeros 6 meses. Las primeras verduras de hoja verde se pueden cultivar en ese momento. Por supuesto, se requiere cierta redundancia, por lo que el suministro total de alimentos transportado por barco [cont.]
@elemtilas […] debería ser alrededor de 2 años de nutrición balanceada para todo el equipo. La tripulación no está formada por hombres y mujeres de acero. Están entrenados para el espacio pero no son astronautas profesionales. La mayoría de ellos son científicos. Teniendo en cuenta los problemas psicológicos asociados con el espacio, el aislamiento y la habitación en lugares cerrados, es mi deseo proporcionarles comidas que sean nutritivas y que estén lo más cerca posible de la comida normal. Si es posible lograrlo, por supuesto. No hay naves de reabastecimiento ni control de misión. Están completamente solos una vez que abandonan la órbita terrestre.
Las semillas son fáciles. Han germinado con éxito semillas que tienen miles de años. Palmeras datileras, creo. Si no necesita ninguna semilla para ser viable, y solo necesita algunas, hay especies que pueden sobrevivir fácilmente de 200 a 300 años en control de clima/humedad. Sin embargo, podría tener problemas con los cocos.
@JohnO Apreciaría mucho algunas fuentes para esto. No estoy construyendo un arca de Noé espacial, así que no necesito preservarlo todo.
cnn.com/2020/02/06/world/… Además, la mayoría de las semillas de cultivos en hileras se mantendrán entre 3 y 5 años en un gabinete en su hogar. Con refrigeración suave (que varía de especie a especie), la mayoría se puede hacer para durar 30-50 con poco desafío. Algunos incluso se pueden congelar criogénicamente a más largo plazo.
@DKNguyen un barco de generación que no puede cultivar su propia comida no es un barco de generación, es un ataúd muy caro.
@John Well, un barco de cuatro generaciones. je.
@Otkin obtener humanos que puedan sobrevivir cientos de años en un letargo inducido requiere una gran cantidad de ingeniería genética, los animales en letargo aún envejecen. Y dado que los humanos no se involucran naturalmente en el letargo, debe insertar todos los genes del letargo si no quiere que mueran de inmediato. humanos en letargo sin ingeniería genética es imposible.

Respuestas (5)

Los métodos regulares.

Los alimentos se estropean por acción microbiana. Los alimentos se echan a perder por reacciones químicas rápidas intrínsecas como la oxidación de las grasas. Los alimentos se echan a perder por reacciones químicas lentas, como la degradación de las vitaminas a moléculas inactivas.

  1. Los alimentos son irradiados. No queda vida microbiana.

  2. La comida está deshidratada. La mayoría de las reacciones químicas ocurren en la fase acuosa y sin agua, no ocurrirán.

  3. La comida está sellada contra el oxígeno. Sin agua y sin oxígeno, la oxidación debe ocurrir solo a través de las moléculas de oxígeno que ya están en el alimento.

  4. La comida está congelada. Los alimentos preparados y envueltos se almacenarán en paquetes reflectantes que contienen radiadores, dentro de la nave espacial pero fuera de los espacios habitables acondicionados. Será al vacío. Estara frio. Cuanto más frío es, más lenta ocurre la química.

  5. La comida generalmente no se cocina. Cocinar puede descomponer las vitaminas. Estos alimentos estarán crudos.

Incluso en circunstancias terrestres, la carne de mamut congelada y desecada es comestible después de miles de años. Así también sus alimentos. Por ejemplo: un recipiente de comida razonablemente bien preparado y sellado (pemmican, chocolate, sal y pimienta) puede ser perfectamente comestible después de más de un siglo . ¡ E incluso un poco de tachuela dura acercándose a dos siglos!

Nota al margen sobre las vitaminas. Puedo entender las preocupaciones de que estos no durarían un siglo. Se puede modificar la levadura para sintetizar todas las vitaminas que necesitamos. Puedo imaginar una botella de hielo con nutrientes y levadura liofilizada en la tapa. Al romperlo, uno lo sacude y lo deja reposar por un día. Las levaduras cobran vida y hacen de las suyas y viola! - agua de vitamina de levadura instantánea!

El escaldado (tratamiento térmico) es necesario para casi todas las frutas y verduras que pueden congelarse con relativa facilidad. El escaldado destruye las enzimas que juegan un papel importante en la degradación de los alimentos. Las bajas temperaturas reducen la actividad enzimática pero no la detienen por completo. La irradiación y la deshidratación provocan la pérdida de nutrientes ( ucanr.edu/datastoreFiles/608-216.pdf ).
@Otkin causan una reducción, no una pérdida completa, lo que significa que puede usar la fuerza bruta para resolver el problema, solo use alimentos fortificados.
No estoy seguro de que realmente necesite blanquear si está usando congelación cerca del cero absoluto, ya que, por definición, hace lo mismo que se supone que debe hacer el blanqueamiento. Probablemente duraría más si lo blanqueara, pero probablemente haya una compensación entre la degradación nutricional y el tiempo de almacenamiento, y si el tiempo de almacenamiento es lo suficientemente largo con una congelación cercana al cero absoluto, no tendría sentido blanquear.
@DKNguyen Tendré que leer un poco más al respecto, pero tengo entendido que blanquear también resuelve algunos problemas causados ​​​​por la descongelación. Congelar es una parte fácil. Descongelar es difícil. Sigo pensando que tienes un buen punto, lo investigaré. Gracias.
@elemtilas Gracias por el ejemplo. Hay varias otras cosas que se pueden guardar casi indefinidamente o durante el tiempo suficiente para mis propósitos. La miel cruda, la sal, el azúcar, la salsa de soya, el arroz blanco y algunos granos bajos en aceite se pueden almacenar durante siglos. Proporcionarían fibra dietética y carbohidratos, pero no es suficiente para una dieta saludable, especialmente para las personas que necesitan un buen rendimiento. Mis principales preocupaciones en cuanto a la nutrición son los aceites y los micronutrientes. Estos no se almacenan bien y tienden a estropearse o degradarse.
Estoy empezando a inclinarme por las granjas de algas permanentes administradas por IA. Podrían ser mi mejor apuesta para proporcionar suplementos nutricionales en una forma accesible y fácil de digerir bajo demanda. La levadura también es una buena idea, gracias.
@Otkin - ¡No te preocupes! Solo quería darle una idea de lo que es realmente posible (y lo que se ha probado) usando la tecnología disponible. No tengo ninguna duda de que los cinco puntos de Willk más las mejoras en el procesamiento y almacenamiento de alimentos y la ciencia de los materiales le permitirán almacenar alimentos comestibles durante más de 200 años. Combine eso con los alimentos que acaba de enumerar y tal vez considere preparar una superabundancia de todo por si acaso. y creo que tendrás una solución razonable. ¡Solo tenga en cuenta a los jinetes del espacio que piensan que su tesoro es gratis para todos!
El punto de que la carne de mamut es comestible es interesante, pero me pregunto cuánto valor nutricional todavía tiene (debido a una combinación de moléculas complejas que se descomponen naturalmente con el tiempo, y algunas son consumidas por bacterias extremófilas que sobreviven a esas temperaturas). Este artículo afirma que la carne que se sella al vacío y se mantiene en un congelador puede durar unos 3 años, aunque no estoy seguro si después de eso es solo un problema con la quemadura del congelador o si "se estropea" de una manera peor.

Los congeladores de grado Starship se almacenan cerca del cero absoluto, así que solo haz eso. Incluso unos pocos Kelvin probablemente servirían. No sé por qué te preocupa congelar y descongelar sin "daño". Esto es comida, no un ser vivo. Es solo una quemadura por congelación.

El proceso de descongelación provoca cambios moleculares en los tejidos y afecta la estructura celular. Conduce a cambios en el sabor y la textura de los alimentos. Lo cual es desagradable pero se puede tolerar durante algún tiempo. Mi mayor preocupación, sin embargo, es la pérdida de nutrientes. Por ejemplo, la vitamina C se pierde no solo durante el procesamiento previo a la congelación, sino también durante el almacenamiento, como se demuestra en este artículo ( ucanr.edu/datastoreFiles/608-742.pdf ). Esto último es despreciable si estamos almacenando durante 6 meses, pero en 200-300 años la pérdida acumulada puede ser muy importante.
@Otkin Por eso no lo congelas como temperaturas de congelación normales.
¿Tiene alguna fuente que respalde la idea de que la pérdida de nutrientes es inexistente a temperaturas cercanas al cero absoluto?
Inherente a la definición de cero absoluto es la falta de reacciones químicas, aunque aparentemente pueden ocurrir cambios no químicos extraños, pero estos son mucho más lentos que las reacciones químicas reales normalmente asociadas con la degradación.
@Otkin He trabajado en investigación y congelamos todo tipo de cosas en nitrógeno líquido casi indefinidamente. siempre y cuando los contenedores estén completamente sellados. Nadie ha realizado estudios de siglos sobre esto, por lo que es un poco difícil de probar absolutamente. Cerca del cero absoluto, los átomos apenas se mueven y deberían durar razonablemente siglos. Sus vitaminas se pueden purificar, desecar, convertir en pastillas y LUEGO congelar si tiene problemas de degradación.
Sin embargo, tenga en cuenta que creo que las temperaturas más bajas que podemos alcanzar en la realidad a nivel macro son 3K con helio líquido. Para bajar la temperatura usamos láseres y similares que obviamente no funcionan en un trozo de carne. Creo que 3K es bastante bueno, incluso sin tecnología de nivel de nave estelar.
@DWKraus Estos son buenos puntos. Estaba considerando suplementos de micronutrientes en su forma purificada (tal como usted sugirió). Hay algunos problemas con la absorción de esos suplementos y su utilidad real, pero no es imposible hacerlo.
@DKNguyen ¿Podría recomendar alguna buena lectura sobre este tema? Parece una opción que vale la pena investigar.
@Otkin Realmente no puedo, al menos para su escenario de almacenamiento súper súper largo a solo unos pocos Kelvin. Los artículos más cercanos que encontré fueron simplemente buscando en Google cosas como "alimentos congelados con helio líquido" que terminaron haciendo un análisis de enzimas y estaba muy por encima de mi cabeza. Ciertamente, nada donde algo se mantuvo en 3K durante años o incluso algunos meses y luego se descongeló y analizó. "Absolute zero" no arrojó ningún artículo de investigación útil porque, como era de esperar, nuestros métodos actuales de uso de láseres no funcionan en artículos a granel.
La mayor parte del problema era que prácticamente todos los artículos se centraban más en aplicaciones más prácticas como la criogenia para congelar rápidamente a temperaturas de congelación normales para el envasado en lugar de reducir algo a 3K y mantenerlo allí. Es posible que tengas mejor suerte que yo buscando sabiendo esto.
Hay esto que entra en detalles, pero no en temperaturas tan bajas como las que necesitarías sciencedirect.com/science/article/pii/S1658077X15300783#b0140
@DKNguyen gracias por el artículo. Tiene algunos datos muy útiles. También se nota la actividad enzimática que mencioné en mi otro comentario. Parece que blanquear es realmente necesario para contrarrestar esto.
@Otkin Tenga en cuenta que solo se almacenan a -40C después de congelarse criogénicamente a -120C. Muy, muy lejos de lo que debería ser capaz de hacer una nave estelar con helio líquido.
@DKNguyen El daño de la pared celular causado por la congelación (hay formas de evitarlo para las células individuales, pero no para los tejidos complejos, IIRC) y la descongelación aumentan el daño enzimático después de la descongelación. En este punto, el 99 % me convenció de que el almacenamiento cerca de 0K puede detener casi toda la degradación. La descongelación y los suplementos nutricionales son cosas que todavía tengo que resolver. Por favor, no me malinterpreten, le agradezco mucho que se tome en serio mi pregunta y que dedique todo este tiempo a ayudar. Pero soy como la NASA, quiero múltiples niveles de redundancia. E incluso una posibilidad remota de escorbuto o disturbios por comida me pone nervioso.
@Otkin No creo que el daño celular disminuya la nutrición (al menos no el daño mecánico como una membrana celular desgarrada, aunque hará que tenga un sabor desagradable, ya que su cuerpo necesita los nutrientes que componen las células, no las células en sí).
La congelación criogénica a esas temperaturas destruye no solo las estructuras celulares, sino que también hace que las moléculas orgánicas complejas se plieguen y se rompan. Esto destruiría ciertos nutrientes que nuestros cuerpos no saben cómo recomponer a partir de los componentes básicos.
@Nosajimiki Hmmm si eso es cierto, entonces eso es un problema. ¿Ocurre esto en el camino hacia abajo o se puede manejar bajando las temperaturas lo suficientemente rápido como para que las moléculas no tengan tiempo de plegarse antes de que se alcance el cero absoluto?
-23 a -28°C es ideal para una máxima vida útil de la carne. No sé qué sucedería exactamente en el cero absoluto durante más de 200 años, pero en general, la congelación más prolongada causa más daño y la congelación más fría causa más daño. Por ejemplo, este estudio pdfs.semanticscholar.org/2dd9/… mostró que -35 °C el daño a los aminoácidos esenciales fue el doble durante un período de 3 días que a -25 °C
Sospecho que sucedería hasta el final porque el plegamiento molecular es la consecuencia de tener un sistema menos energético; entonces, en el cero absoluto, se plegaría muy rápidamente a una especie de forma de "reposo" que es diferente a su forma energética.
Sin embargo, la conclusión de este artículo es la siguiente: "Se recomienda congelar la ternera rápidamente a -35 °C o menos para retardar la proteólisis y ahorrar contenido de aminoácidos con radicales polares no iónicos, aniónicos y catiónicos". Este tipo de papeles es algo que estaba buscando en primer lugar. Información como esta es muy útil a la hora de tomar decisiones sobre la manipulación de alimentos.
Wow, lo leí tan al revés... Creo que leí en una fuente que las proteínas se descomponen con el frío, y accidentalmente proyecté ese detalle en lo que estaba leyendo aquí. Tendré que investigar más aquí

Problemas principales

La hibernación no es estasis

La hibernación o los comas inducidos, como los llamamos, solo en humanos no mantendrán viva a la gente durante 200-300 años. En estos estados, los animales continúan envejeciendo y consumiendo recursos. Esto podría usarse para reducir la cantidad de alimentos que su población necesita en el viaje, pero aún morirán de hambre y/o morirán de viejos, lo que significa que no tiene la tecnología para mantener a estas personas con vida en este estado como se describe.

Por lo tanto, deberá agitar la mano para explicar cómo una persona puede sobrevivir a un coma de 200 años sin comer ni envejecer.

Pérdida de nutrientes esenciales

Hay muchos alimentos con una vida útil muy larga que se consideran "no perecederos", pero este es un término relativo. Si bien algunos alimentos siguen siendo comestibles durante siglos, ningún alimento conserva ciertas cualidades nutricionales muy importantes después de 15 a 30 años. Los más notables son los ácidos grasos omega-3, la vitamina C y los 9 aminoácidos que nuestro cuerpo no puede sintetizar por sí solo. Estos se descompondrán dentro de este período de tiempo, independientemente del método de conservación de alimentos bien investigado que utilice¹. La falta de conservación de estos elementos daría lugar a problemas de salud, incluida la degeneración neurológica y muscular y el escorbuto.

En cuanto a las semillas, deberá congelarlas a temperaturas muy bajas para mantener la viabilidad después de 300 años. La congelación criogénica carece de la investigación para demostrar con precisión la viabilidad de las semillas después de 20 a 30 años, pero la evidencia predictiva sugiere que la congelación a temperaturas de al menos -135 °C puede resultar en que todavía tenga una cantidad significativa de semillas viables restantes después de 300 años² .

Soluciones posibles

Dilatación del tiempo

La dilatación del tiempo puede resolver tanto sus problemas de comida como de hibernación, pero obtener suficiente puede estar fuera de su nivel tecnológico previsto. Si tu nave viaja muy cerca de la velocidad de la luz, puedes ralentizar la experiencia del tiempo para la tripulación. A 0,999999 °C, la tripulación experimentaría un viaje de 300 años con una duración de solo unos 5 meses. Esto probablemente esté fuera del nivel tecnológico que está buscando, pero en este caso los humanos podrían permanecer en "hibernación" inducida médicamente (los mamíferos en hibernación generalmente pueden sobrevivir de 5 a 6 meses sin comer) y su comida aún contendría una gran cantidad de nutrientes esenciales para mantener una buena salud para cuando lleguen a su destino.

Síntesis avanzada de compuestos orgánicos artificiales

Si su barco tiene la tecnología para crear sus propios compuestos orgánicos, esto también podría ayudar con ambos problemas. Tu tripulación en hibernación necesita hacer algo más que dormir. Necesitan que el 100 % de su sustancia biológica se recicle lentamente en su cuerpo. A través de la aplicación 100% de reciclaje, el barco podría, en teoría, absorber todas las heces de una persona dormida, la piel y el cabello desprendidos y la orina, y volver a convertirlos en proteínas, lípidos, carbohidratos y otros micronutrientes esenciales para mantener viva a una persona. nada más que sus propios átomos + un poco de electricidad. Una civilización con este nivel de conocimiento bioquímico probablemente también tendría la tecnología para manipular el gen daf-2 para detener el proceso de envejecimiento.

Se ha demostrado que cosas como el arroz, los frijoles secos y los azúcares procesados ​​son comestibles después de cientos de años. Cariño también. Por lo tanto, puede traerlos y volver a agregar los nutrientes esenciales cuando llegue a su destino utilizando la misma tecnología general.

Sin embargo, es posible que esto no funcione con su trama, porque esta tecnología esencialmente eliminaría la urgencia de tener un suministro de alimentos almacenado; entonces, tendría que abordar de alguna manera por qué no pueden permanecer enchufados mientras crece su primera cosecha.

Adopte un modelo de barco de generación híbrida

Creo que esto funcionaría mejor con su trama y el nivel tecnológico descrito.

Debido a que tienen estadísticas basadas en hibernación, su tripulación puede pasar mucho tiempo durmiendo conservando energía. Esto significa que es posible que su barco no tenga suficientes granjas aeropónicas para alimentar a todos a la vez, pero tendrá suficiente para alimentar a parte de su tripulación en un momento dado. Digamos por el bien de la discusión, que su tripulación necesita dormir durante 5 meses seguidos y luego despertarse durante 1 mes para comer, hacer ejercicio y hacer todo lo necesario para que sus cuerpos estén en forma para el próximo ciclo de hibernación. En este caso, un barco con capacidad de producción de alimentos para 100 podría transportar varios cientos de colonos.

En la última temporada de crecimiento de su viaje, su tripulación puede concentrarse en un cultivo que es extra alto en aminoácidos esenciales, Omega-3 y vitamina C. De esa manera, cuando todos se despierten al mismo tiempo, este cultivo se puede usar para complementar los alimentos almacenados privados de nutrientes y, al mismo tiempo, dar un sentido de urgencia a la puesta en marcha de su primer cultivo, ya que su barco no está diseñado para crecer lo suficiente para que todos sobrevivan. fuera de.

Todavía tendría que abordar el problema del envejecimiento, pero nuevamente, si manipula el gen daf-2 de todos antes de que abandonen la Tierra, es posible que estos humanos hayan sido alterados genéticamente para poder vivir durante cientos de años. Debido a que los científicos ya han identificado el gen asociado con el envejecimiento y algunas mutaciones que se sabe que lo ralentizan significativamente, es posible que esta no sea una tecnología tan futura como parece.

1. Con esto me estoy refiriendo a métodos de almacenamiento de alimentos bien investigados y comercialmente aprobados. La deshidratación de los alimentos hasta un contenido de agua del 5 al 16 %, la congelación de los alimentos a temperaturas tan bajas como -40 °C, el enlatado, la conservación química, etc. solo puedo encontrar métodos que involucren la congelación a temperaturas tan bajas que los lípidos conservadores como el Omega-3 requieren la adición de sustancias químicas que son tóxicas para los humanos; por lo tanto, no podría comer la comida cuando haya terminado. Las notas al pie de la investigación que encontré sugieren que la vitamina C también es vulnerable a la criocongelación; sin embargo, no puedo encontrar nada que explique cuánto. Se están investigando nuevos métodos de congelación criogénica todo el tiempo; por lo tanto, ligeras mejoras en la tecnología moderna podrían preservar los nutrientes de los alimentos durante 300 años,

2. De acuerdo con este trabajo de investigación , es probable que entre el 10 y el 80 % de sus semillas germinen a -135 °C y el 25 % o más de sus semillas a -196 °C. Dicho esto, es importante tener en cuenta que al extrapolar datos más allá de su conjunto de datos, no puede predecir ningún criterio que pueda causar una falla futura espontánea de todo su stock de semillas.

Voy a marcar toda esta respuesta con [CITA NECESARIA]. Definir "valor nutricional significativo". Puede que no sea súper saludable, pero deben quedar suficientes nutrientes básicos, como el azúcar y la grasa, si algo "sigue siendo comestible", por lo que soy escéptico, todos estarán en peligro de morir por desnutrición dentro de 15 años. Las vitaminas, los minerales y otros micronutrientes esenciales deberían ser lo suficientemente fáciles de sintetizar. No estoy seguro de que el caramelo de roca, si se mantiene seco, tenga una vida útil significativamente restringida , no importa 30 años. Durante 200 o 300 años, podría comenzar a descomponerse químicamente.
Secundo a @TonDay con [Cita requerida]. También quiero señalar que no estamos hablando de un barco de generación. Si fuera el caso, no habría necesidad de conservar los alimentos en absoluto.
@Otkin volvió a leer el OP, "¿200-300 años en una nave espacial?" y "no hay criosueño" es claramente una generación, pero no una que cultiva su propia comida.
@TonDay Para esta respuesta, puede tomar cualquier lista de alimentos no perecederos como esta: parade.com/1017691/alison-ashton/non-perishable-foods y luego examinar cada afirmación individualmente, y encontrará que todos los alimentos no perecederos los alimentos perecederos enumerados tienen una vida útil real en términos de vitaminas y proteínas. Hice una investigación similar en el pasado para otra pregunta sobre búnkeres y encontré un estudio real del gobierno que llegó a la misma conclusión, pero lamentablemente ya no puedo encontrar ese recurso... supongo que debería haber citado mi trabajo...
Um, la miel es definitivamente comida y tiene valor nutricional. Puede sobrevivir durante uno o dos meses solo con miel y agua sin daños permanentes y la miel puede almacenarse durante miles de años. Las muestras de miel más antiguas que tenemos tienen más de 5000 años y no están estropeadas ni nada. Almacenado correctamente, probablemente duraría literalmente para siempre.
@Nosajimiki Soy el OP.
@Dragongeek No estamos hablando de sobrevivir durante meses, estamos hablando de sobrevivir durante toda la vida, lo que incluiría las necesidades nutricionales de los niños en crecimiento que aún no tienen una reserva en sus cuerpos.
@Otkin Lo que ha descrito es más o menos la definición de un barco de generación a menos que esté hablando de una especie de no humanos, en cuyo caso preguntar sobre la conservación de alimentos se basa en opiniones o en tramas sin una aclaración significativa sobre sus necesidades nutricionales reales y ciclo de vida.
@Nosajimiki Independientemente de la gran afirmación de que "Toda la comida caduca" es falsa. La miel es alimento, y no caduca.
@Nosajimiki Creo que se saltó las secciones de requisitos y tecnologías disponibles de mi pregunta. Mi requisito es proporcionar a los adultos humanos comidas adecuadas hasta por 1 año después de un viaje de 200 a 300 años. No necesito alimentarlos con este alimento durante su hibernación, ni necesito alimentar a sus hijos con este alimento. Por favor, siéntase libre de hacerme preguntas si necesita alguna aclaración.
@Otkin Ah, lo leí como una forma posible de mantener el ganado a bordo por más tiempo. Los animales aún metabolizan en hibernación, y los mamíferos generalmente no pueden sobrevivir durante más de 6 meses en hibernación, si esa es su base para la "estasis", entonces no los mantendrá con vida durante casi todo el viaje. Al alternar la hibernación y la vigilia o usar comas inducidas, puede reducir la cantidad de alimentos que necesita su población, pero aún morirán de hambre y / o morirán de vejez en el viaje.
@Otkin Como creo que entiendo mejor a qué se dirige ahora, consulte la respuesta revisada.
Esto me está empezando a recordar al profesor Wilson Dykstra de 'Noise Level' de Raymond F. Jones ( vvforums.com/viewtopic.php?t=4778 ).
@Otkin Noise Level usa el tropo "Break the Scientist" para ocultar la improbabilidad científica de un elemento de la historia, pero esto no siempre es necesario. Sin embargo, como escritor, es bueno preguntarse cómo un personaje como el profesor Dykstra vería el problema, porque le informará sobre qué technobale sería mejor recibido por una audiencia educada. Una audiencia sin educación aceptará cualquier tecnopalabrería que les brindes, pero saber cómo irá realmente mal informa qué tipo de ciencia ficción debes presentar para mantener la suspensión de la incredulidad en una audiencia más amplia.
En otras palabras, no necesita escribir un capítulo completo sobre tecnologías específicas de conservación de alimentos, solo necesita agregar algo a su configuración que lo aborde. Una sola línea sobre cómo los alimentos conservados pasan por un "reciclador de nutrientes esenciales" o cómo las personas en hibernación están conectadas a una "máquina de soporte vital que los mantiene jóvenes" sería suficiente para satisfacer a la mayoría de los detractores.
@Dragongeek azúcares refinados y miel (que es miel seca cruda) es el único alimento que conocemos que no caduca, y un humano no puede vivir solo de miel.
@Dragongeek Hay una diferencia entre nutrición y energía. La energía es el combustible de su cuerpo, los nutrientes son lo que su cuerpo usa para construirse. Dicho esto, la miel no parece ser solo azúcar.
@Otkin Bien, primero gracias por esta pregunta. Ha pasado mucho tiempo desde que tuve que profundizar tanto en la investigación de una pregunta y desafiar tantas cosas que supuse que eran ciertas. He revisado mi respuesta de manera bastante significativa, pero creo que esto debería satisfacer sus necesidades.
@DKNguyen 2 tazas de miel contienen todas sus necesidades calóricas diarias, el 4 % de sus proteínas, el 0 % de sus lípidos y menos del 5 % de las vitaminas y minerales recomendados excepto el hierro (14 %), el potasio (10 %) y vitamina B-6 (10%). Claro que no es "solo" azúcar, pero está bastante cerca.
Sin embargo, la falta de lípidos es probablemente la mayor preocupación aquí. Su cuerpo no solo necesita lípidos para fabricar cosas importantes como paredes celulares y vainas de mielina, sino que incluso con suplementos, muchas vitaminas deben consumirse con grasas para poder absorberse.

Esta no es una respuesta, sino mis pensamientos sobre el tema que decidí compartir después de recibir las respuestas iniciales a mi pregunta.

Hay tres consideraciones principales cuando se trata de la conservación de alimentos:

  • valor nutricional (macro y micronutrientes);
  • textura y sabor;
  • presentación (color, tamaño de las porciones, decoración, etc.)

Las técnicas de conservación de alimentos disponibles afectan negativamente a los tres aspectos. Los nutrientes se destruyen durante la preparación para el almacenamiento y durante el almacenamiento mismo, la textura y el sabor pueden alterarse, y la presentación también puede sufrir mucho. Estaba buscando formas de negar (hasta cierto punto) los tres, ya que la comida es fundamental para el bienestar físico y psicológico de los humanos, especialmente en el espacio.

Macro y micronutrientes

La conservación de los nutrientes es el aspecto más importante ya que no existe una fuente externa que pueda proporcionar los ingredientes que faltan. Como sabemos por la historia y la investigación moderna, las deficiencias de nutrientes conducen al deterioro de la salud física y mental y, en última instancia, a la muerte.

Si bien hay algunos tipos de alimentos que se pueden almacenar el tiempo suficiente para mis propósitos, no constituirían una dieta equilibrada. Una lista no exhaustiva incluye miel cruda sin filtrar, salsa de soya, azúcar refinada, sal, arroz blanco (algunas variedades), maicena, vinagre, extracto puro de vainilla, granos bajos en aceite, hojas de té secas, cacao y leche en polvo (si está congelada). ).

Mi investigación de las técnicas modernas de conservación de alimentos (enlatado, congelación, irradiación, deshidratación, atmósfera controlada, aditivos químicos, fermentación, extracción, etc.) sugiere que ninguno de esos métodos es efectivo para el almacenamiento a largo plazo medido en siglos. Si bien es posible conservar los macronutrientes, especialmente los carbohidratos, la degradación de los micronutrientes, sobre todo las vitaminas, plantea un gran desafío.

La respuesta propuesta por Willk se basa en el uso de estas técnicas y su combinación. Es un buen enfoque de sentido común, pero ignora la evidencia de que, por ejemplo, es necesario blanquear antes de congelar muchos alimentos de origen vegetal. El escaldado es un tratamiento térmico (puede reducir el contenido de vitamina C hasta en un 90%) que desactiva las enzimas responsables de ciertos tipos de degradación de los alimentos. La actividad de las enzimas no se detiene incluso si los alimentos se congelan, solo se ralentizan. Además, las enzimas se vuelven más activas durante la descongelación. (Los seres humanos no pueden consumir todos los alimentos congelados, por lo que la descongelación es necesaria y debe incluirse en cualquier discusión sobre la conservación de alimentos para su consumo posterior). Asimismo, la irradiación y la deshidratación también conducen a la pérdida de nutrientes.

Como discutimos con DKNguyen, la congelación tampoco detiene el deterioro del valor nutricional. La vitamina C, por ejemplo, continúa degradándose a temperaturas bajo cero (-20 °C). La pérdida de valor nutricional en el almacenamiento en frío, como se muestra en la fuente vinculada, es insignificante cuando almacenamos durante 6 meses. Sin embargo, las pérdidas acumuladas durante un período de 2 a 3 siglos pueden ser muy significativas. Es probable que la congelación rápida y el almacenamiento cerca del cero absoluto puedan detener parte de este deterioro, pero hasta el momento no hay pruebas científicas de ello.

La congelación también provoca la desnaturalización de las proteínas, lo que afecta a unos grupos más que a otros. Esto puede tener efectos negativos sobre el valor nutricional y la digestión. Se necesita más investigación de mi parte para aclarar esto con mayor detalle.

Algunos comentaristas sugirieron usar suplementos dietéticos para compensar las pérdidas en el valor nutricional de los alimentos almacenados. Esto parece una sugerencia razonable, pero puede plantear problemas debido a la biodisponibilidad y las interacciones farmacológicas de dichos suplementos. Los micronutrientes en los alimentos y las píldoras no siempre son químicamente iguales y los cuerpos humanos no los procesan de la misma manera. Las dosis deben calcularse con mucha precisión y dependen de una gran cantidad de factores, como los genes, el microbioma, la dieta e incluso el estado de ánimo. También se observa que los suplementos multivitamínicos pueden aumentar los riesgos de cáncer y enfermedades cardiovasculares .

Voy a investigar más, pero parece imposible preservar el valor nutricional de los alimentos en niveles lo suficientemente altos con tecnología contemporánea o un poco más avanzada. Es necesaria alguna suplementación. También parece que los miembros de la tripulación requerirán una estrecha observación y soluciones individualizadas hasta que la producción de alimentos esté completamente establecida para evitar déficits nutricionales.

Textura y sabor

La textura y el sabor son extremadamente importantes. Si a la gente no le gustan, no van a comer su comida o no van a comer lo suficiente.

La textura de los alimentos a menudo se minimiza o se ignora por completo, pero afecta mucho el sabor y para muchas personas es un factor decisivo en las preferencias alimentarias. Yo, por mi parte, no puedo comer nada parecido a una papilla: una sustancia pegajosa con trozos de algo más sólido. Incluso pensar en eso hace que mi estómago se enferme. Además, la conciencia de la textura de los alimentos a menudo es subconsciente, por lo que puede tener un profundo impacto en la percepción de los alimentos y la adaptación psicológica y el bienestar de los viajeros espaciales.

En cuanto al sabor de la comida, los astronautas informan que cambia en microgravedad . Esto, muy probablemente, se puede atribuir a los cambios físicos que ocurren en los cuerpos humanos en tales condiciones y la pérdida del sentido del olfato. Algunos astronautas se quejaron de que la comida dulce, especialmente con azúcares añadidos, era demasiado para ellos. También se sabe que las especias y las salsas picantes son muy populares en la ISS porque ayudan a superar la insipidez de la comida.

Las técnicas de conservación de alimentos a menudo conducen a cambios en la textura y el sabor. Algunos de ellos son intencionales y otros no. Los cambios no intencionales suelen estar relacionados con el daño celular y molecular resultante de la preparación para el almacenamiento, almacenamiento y preparación para el consumo (descongelación, hidratación, etc.).

Los cristales de hielo formados durante la congelación (incluso la congelación rápida produce cristales de hielo, aunque más pequeños) dañan las paredes celulares. Esto reduce la firmeza de las frutas y verduras y conduce a la pérdida de nutrientes y al sabor alterado debido a la pérdida por goteo. La escala del daño depende de los métodos de congelación, especies y cultivares específicos.

La congelación también provoca la desnaturalización de las proteínas, lo que es especialmente perjudicial para los alimentos de origen animal. Por ejemplo, el pescado congelado puede perder sabor, cambiar de color y volverse más duro. Este proceso también reduce la biodisponibilidad de las proteínas, disminuyendo así el valor nutricional.

Los daños en el embalaje de los alimentos congelados pueden provocar la pérdida de humedad y "quemaduras por congelación". Si bien no hace que los alimentos sean inseguros per se, los hace más duros y crea una experiencia de comer similar a masticar cuero o madera. Esto es altamente indeseable en un entorno ya estresante.

Presentación

La presentación de los alimentos es otro aspecto importante de la conservación. Los alimentos que saben muy bien y tienen un alto valor nutricional aún no se consumirán con entusiasmo si no se ven bien. Las comidas compartidas también son importantes para la moral y el trabajo en equipo.

Esto es algo que todavía tengo que investigar. Por supuesto, existen limitaciones en los métodos de servicio disponibles en microgravedad y una comida estilo restaurante no sería posible incluso si pudiera teletransportarla a la nave. Sigo creyendo que es posible encontrar algo que sea más emocionante y placentero para comer que nutripaste o soylent green.

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En este punto, me inclino por raciones de alimentos liofilizados mantenidos cerca del cero absoluto complementados con granjas permanentes de algas y levaduras. Los cultivos de algas y levaduras son relativamente fáciles de mantener, por lo que esto puede hacerse de forma automática y supervisado por los miembros de la tripulación de emergencia en circunstancias extraordinarias. Las algas y la levadura también tienen el beneficio de un almacenamiento más fácil y las granjas se pueden ampliar a medida que aumenta la demanda. También debería haber menos problemas asociados con la microgravedad. Un beneficio adicional es que la granja de algas es una tecnología comprobada no solo para alimentos, sino también para otros sistemas de soporte vital, y ya estaba incluida en mi diseño mundial.

tenga en cuenta que las paredes celulares dañadas no reducen la nutrición de los alimentos congelados, solo el sabor/textura.

¿Por qué no llenar sus módulos de microgravedad con bosques de alimentos genéticamente modificados utilizando luz artificial, jardineros robot y máquinas simples para convertir el O2 en CO2 para que las plantas prosperen? De esta manera, su tripulación se despertará no solo con comida sino también con oxígeno.

Incluya suficientes variedades de cultivos de temporada y varíe el horario de iluminación en cada módulo para que siempre haya algo de comida lista para la cosecha. Luego, mientras su tripulación duerme, procese la fruta para crear fertilizantes y semillas para que los robots tengan materiales disponibles para mantener el jardín en funcionamiento.

Las frutas y verduras son las "Comidas listas para comer" originales.

Las algas son un enfoque mucho más eficiente para el CO2, el agua y el O2: huella más pequeña, requisitos de luz más bajos para la misma salida y más fácil de controlar. La agricultura, por otro lado, no es tan fácil. Hay muchas variables a considerar y cada variedad de cultivo requiere sus propias condiciones para un crecimiento óptimo. La aeroponía es uno de los enfoques más adecuados para cultivar alimentos en el espacio, pero puede causar problemas en el futuro. Sin humanos para alimentar las granjas aeropónicas, solo se agotarían los recursos. Es casi imposible crear una biosfera estable en un entorno pequeño y cerrado.
@Otkin, pero es MUCHO más fácil que mantener vivo un cuerpo humano durante la misma cantidad de tiempo, por lo que es completamente razonable que puedan hacerlo.
Técnicas de conservación de alimentos a largo plazo [200-300 años, preferiblemente en forma de MRE]
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