科普| 微重力環境下烤肉是否更香？——來自“天宮”的美味探索

2025年11月初，一則來自中國空間站的喜訊牽動了無數人的味蕾：神舟二十一號和二十號航天員乘組成功啟用了中國空間站首臺熱風烘烤機，首次在太空中制作了烤雞翅和烤牛排（圖1）[1]。這不僅標志著航天員的伙食保障邁上了一個新臺階，也引發了一個有趣的科學疑問：在微重力環境下，烤肉的味道和香氣是否會比在地球上更勝一籌？要回答這個問題，我們必須從烤肉的科學本質、微重力下的物理挑戰以及航天員的生理變化三個維度進行深入探討。

圖1. 空間站烤翅

01

美味的化學本質：美拉德反應

烤肉之所以香氣四溢、焦脆誘人，其核心在于一種被稱為美拉德反應（Maillard Reaction）的復雜化學過程[2,3]。美拉德反應是食物中的還原糖（如葡萄糖）與氨基酸或蛋白質在高溫下發生的一系列非酶促褐變反應（表1）。正是這個反應，生成了數以百計的不同風味分子，賦予了烤肉、面包、咖啡等食物獨特的色澤和焦香。

表1. 美味產生的化學本質與重力關系

反應類型

發生條件

產物

與重力關系

美拉德反應

高溫（140 °C以上）、還原糖、氨基酸

焦香風味物質、褐色色素

無直接關系

熱對流

溫度差、重力（自然對流）

均勻熱量傳遞

有直接關系

美拉德反應（圖2）是一個純粹的化學過程，它的發生只取決于溫度、時間和反應物濃度，與重力環境沒有直接關系。因此，從化學本質上講，在太空中烤肉所產生的風味物質與在地球上是相同的。微重力本身并不會讓烤肉的“化學本質”更香。

圖2.美拉德反應

02

太空烹飪的物理挑戰與“太空爐子”

然而，烤肉的美味不僅依賴于化學反應，還依賴于熱量的均勻傳遞。在地球上，烤箱主要依靠熱對流（Convection，圖3）來加熱食物[4]。重力使得被加熱的空氣密度變小而上升，冷空氣密度變大而下降，形成自然對流循環，從而均勻地烘烤食物。

圖3. 熱對流過程示意圖

在微重力環境下，這種由浮力驅動的自然對流現象完全消失。如果沒有外部干預，熱空氣會停留在食物表面，導致熱量傳遞效率極低，食物可能出現“表面焦糊，內部不熟”的極端情況。中國空間站的航天員能夠成功烤制雞翅和牛排，得益于“太空廚房”中的關鍵設備——熱風烘烤機。這個“太空爐子”巧妙地解決了微重力下的熱對流問題。它采用強制對流（Forced Convection，圖4）技術，通過內置的風扇等機械裝置，強制推動艙內空氣循環[5]，將熱量均勻地吹向食物表面。這種技術有效地模擬了地面烤箱的均勻加熱效果，確保了美拉德反應能夠順利、均勻地發生，從而保障了烤肉的口感和風味。

圖4. 強制對流過程

03

香氣的秘密：氣味物理學與感官變化

化學本質不變，但微重力環境對氣味傳播和航天員感官的綜合影響，可能會導致聞起來“更香”。

1.氣味傳播的物理學變化

在地面上，烤肉的香氣分子會隨著熱空氣的對流迅速擴散到整個房間。但在微重力環境下，缺乏對流，氣味分子主要依靠緩慢的分子擴散來傳播[6]。這意味著，烤肉產生的香氣分子不會像在地面上那樣迅速散開，而是會在食物周圍形成一個局部高濃度的“香氣團” （圖5）。當航天員靠近食物時，他們會直接置身于這個高濃度的香氣團中，嗅覺感受到的刺激強度會遠高于在地面上。這種局部香氣濃度的急劇升高，很可能讓航天員主觀上產生“烤肉更香”的錯覺或更強烈的嗅覺體驗。

圖5. 局部高濃度“香氣團”

2.航天員的生理變化

另一個重要的因素是航天員自身的生理變化。在微重力環境下，人體體液會向上半身轉移（圖6），導致航天員出現 “ 頭脹 ” 現象，類似于地面上的感冒或鼻塞。這種體液分布的改變會導致鼻腔黏膜充血，進而影響航天員的嗅覺和味覺敏感度。由于嗅覺和味覺的減弱，航天員往往需要更濃郁、更重口味的食物來刺激食欲。烤肉作為一種風味濃郁的食物，其強烈的焦香和豐富的調味恰好滿足了這種 “ 補償機制 ” 的需求。

圖6. 太空”出差“的身體響應

04

結語：科學與關懷的交織

綜上所述，微重力環境本身并不會改變烤肉的化學本質，美拉德反應在太空和地面上是相同的，但物理機制（氣味分子局部高濃度）和生理機制（嗅覺減弱后的補償需求）共同作用，可能出現“更香”的感覺。中國空間站成功實現太空燒烤，不僅是航天工程和食品科學的重大技術突破，更是對航天員心理健康的深切關懷。在長期封閉的太空環境中，一頓熱氣騰騰、香氣撲鼻的烤肉大餐，帶來的不僅僅是營養，更是對家鄉味道的慰藉和對高壓工作的放松，其價值遠超食物本身。

參考文獻

[1] 世界首創“太空爐子”內藏“大乾坤”做蛋糕、烤肉排……太空大餐香噴噴. https://news.cctv.com/2025/11/04/ARTIXpPPjZHiCSIxawpR6DR1251104.shtml

[2] 展續敏, 陳區妹, 陳復生, 等. 食品中蛋白質共價交聯類型、機理及應用研究進展. 食品與發酵工業, 2025, https://doi.org/10.13995/j.cnki.11-1802/ts.043343.

[3] 趙新明, 張銘, 楊冰潔. 消費新場景新業態激活城市美拉德反應[N]. 深圳特區報, 2025-10-27(A05).

[4] 李海龍, 汪春節, 陳丹慧, 等. 烤箱不同傳熱機制食物適配性研究. 家電科技, 2022, (S1): 35-40.

[5] 許亞敏. 基于非穩態法的對流傳熱綜合實驗.實驗室研究與探索, 2025, 44(04): 28-31.

[6] Novoselov, A. G., Chebotar, A. V., Sorokin, S. A., Duzhiy, A. B., & Arendatelev, I. G. Oxygen diffusion in water. estimation of the coefficients of molecular diffusion. AIP Publishing LLC: In AIP Conference Proceedings, 2022, 2486, 020016.

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