脑洞大开——面条的口感是由什么力学参数决定的？

2020-5-26 13:30| 发布者: weixin| 查看: 430| 评论: 0|原作者: weixin|来自: 声振之家公众号

摘要: 好吃的面条有弹性、筋道、爽滑，然而这些形容词都来自传统的感官鉴定，究竟是哪些力学参数影响了我们吃面时的感受呢？

面条在我国是一道出现频率极高的主食，因为它方便省事，烹饪时间短，却可以千变万化，口感无穷。好吃的面条有弹性、筋道、爽滑，然而这些形容词都来自传统的感官鉴定，究竟是哪些力学参数影响了我们吃面时的感受呢？

首先，让我们看看传统上说的“就是这个味儿”包括哪些评价指标？

当我们用物理的语言描述以上内容就变成了……

  · 聚合度：一块样品在口中用大牙咬但没咬断前，崩解的程度。

  · 密度：一块样品在口中用大牙完全咬断后，其截面的压缩程度。

  · 干燥度：食品在口中感觉的干燥程度。

  · 易碎度：使样品被压垮、破裂或者粉碎所需要的力量，易碎度对此包含这三种情况的考量。

  · 颗粒度：一块样品所包含的细小颗粒的程度。

  · 黏度：将半流质食品分解至可以下咽前，所需要的能量。

  · 硬度：将样品分解至指定程度所需要的力量，例如用大牙咬碎或者用门牙咬断，或者用舌头和腭压缩一个样品。

  · 重量：将样品第一次置于舌头上，获得的关于重量的感觉。

  · 吸湿度：样品消耗唾液的程度。

  · 出水率：样品释出水分的程度。

  · 覆盖率：指咀嚼后覆盖口部的物质类型，及其覆盖程度（例如脂肪及油）。

  · 滑度：指样品在舌头上滑动的程度。

  · 顺滑度：指样品的块、点及小颗粒的存在程度（越少越顺滑）。

  · 整体性：指样品的是否感觉为一个整体的程度。

  · 咀嚼的整体性：指样品在咀嚼时，其特性是否感觉为一个整体的程度咀嚼。

  · 咬时的整体性：指样品在用门牙咬时，其特性是否感觉为一个整体的程度。

· 粘稠度：指样品从舌头上流出一滴液体所需要的力量。

  · 湿度：样品表面所感受到的潮湿程度。

所以说，要科学定量地描述面条的口感还是个很复杂的问题呢！单力学方面而言，主要和以上加粗的字体部分有些关系，我们不妨讨论一下其中的三条。

密度：
由于面条中面粉的分布显然不会完全均匀，因此面条的密度应是一个区间范围。面条的平均密度越大，其截面压缩程度就应该越高，也就越劲道。自己动手做过面条的人都知道，低筋面粉做的面条口感远不如高筋面粉。

易碎度：
我们可以从延伸度和最大弯曲度两方面来描述面条的易碎度。在直尺上方缓慢拉伸单根刚加工成型的面条直到断裂为止，我们可以定义拉伸后的最大长度与原长度之差除以原长度为面条的延伸度。以两端为力点向内弯曲直至断裂，此时面条长度与面条断裂时两点间的距离的差数除以面条长度为面条的最大弯曲度，其比值越大，弯曲能力越强，面条的韧性也就越强。具有较高的面筋强度的面条口感更好。

粘稠度：
粘稠度其实和吸湿度、出水率、滑度以及粘度同属于一个范畴，通俗说，含水越多，面条越粘稠，含水越少，越弹。所以，油炸的方便面、炒面能做出广告里面那种“弹”的感觉，就因为其吸水能力不如普通面条。面条在煮开时处在饱水状态，滑度最高；如果把水倒掉，拌上炸酱，此时的湿度降低，但是在面条中的水分还是能提供一定粘度。硬度与粘度达到平衡的时候，面条整体的口感也就达到峰值了。

杨氏模量问题

杨氏模量是描述固体材料抵抗形变能力的物理量。我们感受到的“更筋道”其实是面条模量的增加，模量等于应力除以应变，大概可以理解成单位大小的力作用在材料两端后伸长的长度。模量越大，伸长越小，也就越难以拉长，也就是“筋道”。如果我们将面条类比为具有粘弹性的高分子材料，或许可以解释为什么面条过凉水后更筋道、口感更好。对于不交联的高分子材料而言，其模量随温度的变化是这样的：（纵坐标为对数坐标）

高分子材料的力学性能是由其分子链结构、状态决定的，所以，当温度很低的时候，分子链难以运动，材料是“冻结”的。宏观表现出模量很高，处于玻璃态。随着温度的上升，分子链运动能力上升，不同长度、等级的分子链的运动陆续启动。材料会依次经历玻璃态，高弹态，粘流态。Tg是玻璃化转变点，标志着分子链段运动的开始。Tf 是熔点，标志着整链运动的开始。回到面条问题，刚出锅的时候面条里面的淀粉分子链虽然互相缠结，但是可以比较随意的运动，可能处于Tf 附近。随着温度的下降，分子链运动能力逐渐下降，模量上升，越接近Tg 模量越高，面条也越筋道。

好啦，你一定会说：不过吃碗面条罢了。但研究物理问题最初的目的就是满足自己对世界的好奇心不是吗？希望小伙伴们面对生活中的各种问题时，多思考，自发地去寻找到自己的兴趣所在，从而体验到主动探究给我们带来的乐趣。

参考文献：
1. 雷激. 面条品质评价方法研究[J]. 中国食品学报, 2003, 3(4): 21-26
2. Chaoran, Fu. 有哪些力学参数影响了面条的口感？[EB/OL]. http://www.zhihu.com/question/37226136.
（原文注：文章其他部分文字材料及图片整理自互联网）

来源：ECNU悟理青年微信公众号（ID：ecnuwuli），作者：蔡羽洁。

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