这年头，不懂些物理都不好意思说自己是合格的吃货
中科院物理所
2020-10-25 11:21:03
转自公众号：知识就是力量
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一日三餐，我们再熟悉不过，可就在日常的食物里有一番大千世界等待我们去发现。跳动的味蕾下，科学有迹可循……
速冻食品已经是我们再熟悉不过的了，不仅汤圆、水饺有速冻的，速冻肉类、速冻蔬菜在超市里也随处可见。那么，速冻食品如何定义？它又是怎么制成的呢？
在冰箱出现之前，食物长时间保存大多依靠风干、烟熏、盐渍、糖渍等方法，这些方法虽然延长了食物的保质期，但却无法保留食物原有的风味。将食物冷冻虽然克服了上面那些缺点，但依然有不尽如人意的地方，比如食物的保存期还不够长，有的食物冷冻过后口感不佳等等。这时，速冻食品就应运而生。
速冻其实就是冷冻，只不过和普通的冷冻相比有点特殊，其特殊之处在于“速”，也就是快速冷冻。速冻通常要求是在30分钟内把食品中心的温度从-1℃降低到-5℃，然后放在-18℃的环境中保存。这就是快速冷冻与慢速冷冻之间的区别，可别小瞧了这点区别，这对肉类的口感影响可大了。
我们都知道，水在低于0℃的环境下会结冰。肉类的细胞内含有大量的水分，在低于0℃的时候也会结冰，更准确地说，是在某个温度范围内会结冰，一般在-1~-5℃之间，这个范围叫做最大冰晶生成带。
慢速冷冻的时候，降温缓慢，肉类在最大冰晶生成带中停留的时间很长，这时候肌肉细胞外不仅会优先形成小冰晶，而且细胞内的水分还会不断渗出至细胞外，使得小冰晶不断生长。由于冰的体积比水大，冰晶会膨胀挤压周围的肌肉细胞及肌纤维结构，造成机械性损伤，影响肉质。
而在快速冷冻过程中，温度迅速下降，快速通过最大冰晶生成带，使细胞内和细胞外的水分几乎同时冻结，形成的冰晶颗粒小而均匀（形成的冰晶直径小于100μm），因而对肉质影响较小。一旦解冻，肉质基本上可以恢复之前的状态，还是同样的配方，还是同样的味道。
现在，不少甜品店推出了液氮冰淇淋，这其实也利用了类似速冻的原理，只不过是用液氮来使冰淇淋乳液急速冷却。液氮的沸点在-196℃左右，远低于水的凝固点（0℃），所以能让冰淇淋乳液形成大量来不及长大的小冰晶，同时蛋白质和脂肪也能快速凝固，冰淇淋质地更细腻，更不易融化。
不知大家发现没有，同样都是米做成的食物，为什么粽子就比平时吃的白米饭更黏更糯呢？其实这和淀粉的结构有关。淀粉是由许许多多的葡萄糖单体聚合而成的，根据葡萄糖单体的连接方式，淀粉被分为直链淀粉和支链淀粉两种。
生活中许多主食中都含有淀粉，它们为我们提供维持生命活动所必须的糖类。一种食物中含不含淀粉可以向里面滴加碘液来判断，淀粉遇碘液会变蓝。
粽子之所以这么软糯，核心就在于包粽子所用的大米不是我们平常吃的籼米或者粳米，而是糯米。糯米中支链淀粉的含量高达95%~100%，支链淀粉加热糊化之后，分子充分展开，变得松散，因此具有较高的粘度，这赋予了粽子黏腻、软糯的口感。至于我们平时吃的籼米或者粳米，就不能用来包粽子，因为这两种米的支链淀粉含量少。
煎饼是街头上常见的风味小吃，制作煎饼的过程中最考验技术的莫过于将面糊摊成薄饼这一步骤。为什么这么说？因为这个步骤里面可是隐藏着流体力学的知识，想不到吧，每个摊煎饼的大妈其实都是流体力学专家。
我们都知道，摊煎饼用到的面糊，是一种流体。水也是一种流体，它的粘度在一定条件下是定值，不会随着外力作用变化。但面糊和水不一样，面糊在外力作用下粘度会变大，外力越大，粘度就越大，这个特点用专业的术语来说就是剪切增稠，所以面糊是一种剪切增稠流体。从字面意思上理解，剪切增稠流体就是个吃软不吃硬的家伙。
摊煎饼的时候，如果用耙子迅速地摊开面糊，这时候就会发现面糊的粘度会迅速增大，表现得像固体一样，难以摊开，此刻如果撤走耙子，就会发现面糊又变成类似于普通流体的样子。因此摊煎饼的时候要控制好耙子的力度和速度，这样面糊才会表现为普通流体一样，具有很好的流动性，从而摊得更均匀。
既然有“吃软不吃硬”的流体，那么有没有“欺软怕硬”的流体？现实生活中确实有这种流体，它叫做剪切稀化流体，顾名思义，在外力作用下，剪切稀化流体的粘度会变小，外力越大，粘度越小。
剪切稀化流体一般是聚合物体系（指甲油、巧克力酱等）或者悬浊液（番茄酱、鲜奶油等）。剪切稀化可以理解为，聚合物体系中存在分子量很大、结构很长的分子，在静置条件下，聚合物链会缠绕在一起，它们之间具有很大的相互作用力。当以足够高的速率搅动时，分子之间会顺着搅动的方向伸展开来，并沿着这个方向排列，这样就减少了分子之间的相互作用，从而降低了粘度。
鲜奶油就是剪切稀化的例子，当把鲜奶油从罐中挤出时，在高流速下鲜奶油的粘度低，它能很顺畅地从喷嘴流出。但是，当鲜奶油流进容器之后，因为不再流动，鲜奶油的粘度增加，看起来像固体一样。此外，指甲油也具有剪切变稀的特性，这样使得涂指甲油的时候能涂抹得更均匀，而在涂好之后不易滴落。