江苏激光联盟导读:
利用物理学来理解食物的口感。
如果有人问激激,人生在世最大的乐趣是什么?那激激的回答一定只有四个字:吃——喝——玩——乐!当然,如果在这四个中间排个序,“吃美食”当然排在首位啦!

美食的诱惑
不过,每次大快朵颐之后的某一天,看着胖嘟嘟的脸,摸着肚子上的肥肉,心中总是感到懊悔。于是立志减肥,却越减越肥。
相信大多人和我一样产生神一般的迷惑:在这个世上,还能有比吃更快乐,又比减肥更难的事吗?
不过或许这个问题在不久的将来将不用再烦恼了,因为来自American Institute of Physics的科学家们做了一个实验,通过激光扫描食物的内部结构,了解不同食物间的纹理差异。
丹麦和德国的研究人员进行了一系列实验,将食品微观结构和流变学(软固体和某些液体如何变形的研究)与质地联系起来。在AIP出版的《流体物理学》一书中,他们使用coherent anti-Stokes Raman scattering (CARS)显微镜将食品中脂肪的分子组成与食品的流变学和机械特性联系起来。
研究人员两道菜都源自鸭肝,整体结构非常相似,脂肪分布的不同为了解脂肪如何影响质地提供了一个窗口。

脂肪的微观结构(红色)解释了鹅肝(左)和pâté(右)之间的纹理差异。来源:Matias A. Via and Mathias P. Clausen
从上图可以看出,鹅肝(左)和馅饼(右)的食物纹理差不多,不过在脂肪含量上,馅饼远远大于鹅肝。鹅肝中的脂肪排列成一个不规则形状的、嵌入蛋白质基质的弱连接脂肪网络,这使得它的口感比p–té的更硬、更脆、更有弹性。更圆润、更平滑的脂肪颗粒数量越多,且缺乏相互连接的网络,这是pété质地更柔软的原因。
作者Thomas Vilgis说:“利用软物质物理工具和模型,我们将食物中的结构信息跨长度尺度连接起来。我们加入了显微镜和流变学,从胃物理学的角度来理解食物的口感。”

振幅扫描测量。FG1(红色)、FG2(绿色)和HME(蓝色)显示存储模量G '(填充圆)和损耗模量G″(开放圆)。
根据这个实验结果,人们以后制造食品时,就可以选择与高脂肪类似结构的食品,做出模仿高脂肪的食物。
是不是有点难理解?也就是说,以后你吃的肉,很可能是豆腐做的,但是吃起来口感很像肉。
通过这种方式,人摄入的脂肪变少了,但是口感却像是在嚼脂肪,那就不容易发胖了。既满足了口舌之欲,又保持了身材,想想都很美妙哦!

脂肪分布的CARS显微镜观察。来自三个重复(列R1、R2和R3)的FG1(第一行)、FG2(第二行)和HME(第三行)的代表性原始图像。白色箭头表示集群内链接。图像对比度增强的目的是在视觉上突出脂质特征。标尺= 50 μm。
了解了这个实验的原理之后,我们还可以少吃动物,用以保护动物。
作者Mathias P.Clausen说:“有更多有趣的方面可以用来创造与这些产品具有相同功能的新产品。”。“我们能在不虐待动物的情况下创造出鹅肝般的质地吗?我们能从不同的脂肪来源创造出融化和奶油般的质地吗?”
为了回答这些问题,研究小组求助于CARS显微镜,它使用激光将食物中的化学键振动到可调频率,并使它们发光。这项技术已经在其他领域应用了几十年,但到目前为止,在食品科学中的应用相对较少。

不同的pâtés显示出明显不同的脂肪分布。HME的脂肪滴更呈球形且分离良好,而鹅肝显示更大的不规则形状的脂肪簇,形成更大规模的脂肪颗粒网络。箭头表示FG1和FG2的薄弱环节,它们在相应的剪切振幅处断裂,用圆圈表示。脂肪簇在较高的剪切速率下进一步分裂(右)。与FG1和FG2相比,HME中分离的深绿色大团簇在相应的剪切速率下分裂,主要导致高剪切变形时的损失模量G '更高。
克劳森希望他们的研究能激发人们对研究食物微观特征的兴趣。该小组希望用先进的显微镜来研究食物的其他成分,如蛋白质排列,看看他们是否能利用他们的发现来制造出模仿鹅肝质地的食物。
来源:Microscopic characterization of fatty liver-based emulsions:Bridging microstructure and texture in foie gras and pâté, Physics of Fluids(2021). DOI: 10.1063/5.0070998
江苏激光联盟陈长军原创作品!