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為什麽大家都愛吃巧克力的邊邊角角?晶體科學告訴你,怎麼讓巧克力口感變得更好!

Rock Sun
・2021/06/18 ・3040字 ・閱讀時間約 6 分鐘

你喜歡吃巧克力嗎?是黑巧克力、白巧克力還是牛奶巧克力呢?其實各派都有不同的擁護者,但是我換個問題……你喜歡吃巧克力的哪一個部分或是什麼型態的巧克力呢?

我想絕大部分的人的答案都是扎實、脆脆的口感吧?而要嘗到這種口感的巧克力,最快的方法就是瞄準巧克力磚的邊邊角角下手。

但你知道為什麼邊邊角角的巧克力特別脆嘛?科學家或許有答案了!

很多人似乎非常喜歡吃巧克力的邊邊角角,因為比較脆 ~ 圖/Pexels

關於巧克力,你需要知道的是……

首先,讓我們先來認識一下巧克力裡面有什麼成分。巧克力是由可可粉、可可脂、糖和其他成分彼此混合,其中一些有趣的化學成分,在這裡跟大家介紹一下:

  1. 可可鹼:生物鹼的一種,和咖啡因結構類似,算是同一個系列的化學物質,但是就毒性(其實就是讓你 high 的性質)而言比咖啡因還要弱,巧克力是含有可可鹼最多的食物,而一塊巧克力因為兩個成分都有,所以吃的人才會如此很開心。
  2. 抗氧化劑:可可豆含有綠茶酚和沒食子酸等抗氧化劑,但是在把可可豆製作成巧克力的過程中,很多的這類物質會被移除,剩下少量殘留。許多巧克力愛好者表示巧克力內的抗氧化劑可延緩細胞老化,但是我們很難證實如此的微量成分是否有效。
  3. 苯乙胺:有人說為什麼巧克力在情人節如此受歡迎,那是因為它含有很多的苯乙胺……一種讓腦內釋出多巴胺的神經傳導物質,也是興奮劑、春藥、抗憂鬱藥的主要成分,但是很遺憾巧克力內的苯乙胺在進入腦袋前就被我們的身體吸收掉了。

不過,以上都不是有關巧克力口感研究的聚焦對象。讓巧克力口感好吃最大的關鍵物質,其實是三酸甘油酯,也就是可可脂(脂肪)的結晶結構。

可可脂- 维基百科,自由的百科全书
整塊、獨立出來的可可脂。圖/wikimedia

讓巧克力變得迷人的可可脂

巧克力會因為可可脂的溶化和凝結過程有所不同,而產生不同的口感,因為在不同的溶點下,脂肪可能呈現出各種不同的結構,但巧克力的可可脂卻跟一般脂肪不太一樣。

可可脂是少數僅有數種不同三酸甘油酯構成的脂肪,其中成分高達 60% 是飽和脂肪酸,而 30 ~ 40 % 是單不飽和脂肪酸。我們知道,由於飽和脂肪酸的碳鏈沒有雙鍵,因此可以緊密而有秩序地排列在一起,形成穩定的結構和較高的熔點。所以飽和脂肪酸比例較高的動物性脂肪如牛油、豬油,就會在室溫下呈現固態。相反的,不飽和脂肪酸的碳與碳的連接中有一個或多個雙鍵,易發生彎折而無法整齊地排列,因此結構不如飽和脂肪酸穩定,熔點也比較低。在室溫下為液態的植物油,就是不飽和脂肪酸的例子。

可可脂中飽和脂肪酸及單不飽和脂肪酸的比例,使其熔點相對比較固定,導致巧克力在嘴裡熔化時沒有顆粒的感覺。即使如此,可可脂仍有幾種形態的結晶,熔點分布從 17 ~ 37 °C,而製作巧克力的理想目標,則是熔點在 33.8 °C 的第 5 型 β 結晶

CHOCOLATE TEMPERING - Gastronomski Istraživački centar Gastro_IC
非常詳細的不同巧克力結晶的熔點和口感,其中第 5 型就是最佳狀況。圖/compoundchem

入口即化的口感,源自晶體的排列

多數人在吃巧克力的時候不太在意分子怎麼排列的,但是就是有喜歡吃的分子科學家會把巧克力拆解,拿到儀器底下想要一探究竟。在最近在美國化學學會出版的科學期刊《Crystal Growth & Design》中,一群喜歡巧克力的研究人員發現,當你在模具中定型巧克力的時候,靠近模具那一面的巧克力晶體相較於與空氣接觸的那面排列更加整齊,通常也更受人喜歡。

巧克力晶體的排列大大影響了口感,所以製作巧克力時有一個絕對不能忽略的重要步驟——調溫。

當甜品工廠製作巧克磚的時候,他們會將在理想溫度融化(也就是上述 33.8°C,相當接近人類體溫 36°C)的巧克力液體倒入模具內冷卻,這時候有一個很重要的步驟叫做「調溫」(temper),簡單來說,調溫是一種重複將巧克力融化、凝結的過程,藉以穩定巧克力的技巧,由於可可脂會產生結晶的特性,經過適當調溫的巧克力塊才會形成完整、整齊的晶體結構,表面光滑、口感硬脆、入口即化且受人喜歡。

經過巧克力工匠去蕪存菁的調溫,一塊原始的巧克力中亂七八糟結構會被熔掉,但是又想要留下這些巧克力結晶中的模範生,也就是 β 結晶,當剩下的巧克力凝固時,會以第 5 型 β 結晶為模板,結果就是整塊巧克力都是好吃的理想晶體結構,又硬又亮,有時候甚至還會加入已經完工的巧克力塊,讓整塊巧克力更快完美的成形、油脂更井然有序地排列。

巧克力調溫過程。圖/giphy.com

用紅外線光譜儀來測量可可脂的晶體結構吧!

以上都是製作巧克力時已經知道的部分,但現在要來點不一樣的了!一群研究人員想知道在冷卻的過程中,接觸空氣那面的巧克力和接觸模具的巧克力相比,口感會不會有差?又是哪一個部分比較好吃呢?

為了瞭解這件事,研究人員分析了三個不同位置的巧克力脂肪分子構成,靠著傅立葉紅外光譜儀和衰減式全反射取樣,他們發現接觸模具那側的巧克力分子排列得相當整齊,脂肪酸鍊很有規律地分配在這個區域相反地,靠近空氣的那側排列混亂,脂肪酸鍊有一個沒一個的;而正中央的巧克力剛好介於兩者之間

巧克力的不同部位因有無接觸模具、晶體排列不同,因而也產生不一樣的口感。圖/Pexels

市售巧克力的口感並不均匀

這樣的結果很可能是模具和空氣的導熱差異有關,導致與靠近模具的巧克力冷卻得更快,有更多的時間去排列晶體,模具也某種程度上控制晶體的排列方向更加統一、整齊,而這是讓巧克力好吃的關鍵。也因為如此,其實一整塊巧克力比大家想像的更不平均,各個部位有不同的口感是很正常的事,研究人員也希望藉由這個研究,巧克力製造商或許可以想出不同的工法,更準確、更快地做出符合大家口感的巧克力……如果有辦法一整塊巧克力都香脆滑順、入口即化那有多好?

所以如果你覺得靠近邊邊角角的巧克力是最好吃的部分,那就代表你的舌頭和嘴巴跟化學晶體排列有共鳴,也知道了下次和身邊的人搶巧克力吃要瞄準那個部分了,而且或許可以是個用在追化學人的招式吧。

下一次吃巧克力時,多了這些化學小知識可以分享了,可能是追化學系的可用招數吧?圖/chemistryworld.com

參考文獻


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Rock Sun
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前泛科學的實習編輯,曾經就讀環境工程系,勉強說專長是啥大概是水汙染領域,但我現在會說沒有專長(笑)。也對太空科學和科普教育有很大的興趣,陰陽錯差下在泛科學越寫越多空想科學類的文章。多次在思考自己到底喜歡什麼,最後回到了原點:我喜歡科學,喜歡科學帶給人們的驚喜和歡樂。 "我們只想盡我們所能找出答案,勤奮、細心、且有條理,那就是科學精神。 不只有穿實驗室外袍的人能玩科學,只要是想用心了解這個世界的人,都能玩科學" - 流言終結者


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控制進食時間與熱量,小鼠可以更長命?

台灣科技媒體中心_96
・2022/05/22 ・2156字 ・閱讀時間約 4 分鐘

目前越來越多動物實驗的研究結果顯示,「特定時段禁食」在延緩老化或延長壽命上的效果,不比「限制總熱量攝取」差,甚至效果更好。

圖/envato elements

控制吃飯時間,可以延長壽命?

美國德克薩斯大學西南醫學中心的小彼得.奧唐納腦研究所 (Peter O’donnell Jr. Brain Institute) 研究團隊,今(2022)年 5 月 5 日在國際期刊《科學》(Science)公開研究論文,使用小鼠為實驗對象,研究進食熱量與進食時間,與小鼠壽命之間的關係。

團隊先讓小鼠自由的取食飼料 6 週後,再分成 5 個不同組別,分別是:

  1. 只能在日間每隔 90 分鐘進食、
  2. 只能在晚間每隔 90 分鐘進食、
  3. 只能在日間開始兩小時內進食、
  4. 只能在晚間開始兩小時內進食、
  5. 全天內每隔 160 分鐘允許進食。

這 5 組小鼠被限制攝取的熱量相同,實驗過後,再和完全自由取食且沒有限制熱量攝取的小鼠比較。

研究結果顯示,與完全自由進食的小鼠相比,有限制進食時間的小鼠平均壽命較長,其中第 2.4 組(只能在晚間每隔 90 分鐘進食,以及只能在晚間開始兩小時內進食)延長壽命的效果最好,平均可延長 35% 壽命;而只能在日間進食的兩組小鼠,平均可延長20%壽命。

與完全自由進食的小鼠相比,有限制進食時間的小鼠平均壽命較長。示意圖/envato elements

研究也觀察到其它有趣結論:

  • 隨著年齡增長,五組小鼠的體重,都比自由進食的小鼠更輕,且在非主要活動的時間(白天)進食的小鼠,白天的活動變多了。
  • 在完全自由取食的小鼠肝臟中,原本與老化相關的基因表現隨年齡增長而改變,有些基因表現降低,有些增加,且基因表現的晝夜節律性也隨老化而降低。但在只能晚間進食的兩組小鼠身上,這些因老化而造成的改變較少。

作者根據研究結果指出,僅僅限制熱量攝取而不在特定時間禁食,可以延長小鼠的壽命,禁食可以對延長壽命效果有加分的作用,而不是主要造成效果的原因。

研究凸顯了「晝夜節律」的重要性

國立陽明交通大學生化暨分子生物研究所教授 許翺麟 表示,目前越來越多,動物實驗的研究結果顯示,「特定時段禁食」在延緩老化或延長壽命上的效果,不比「限制總熱量攝取」差,甚至效果更好。

特定時段禁食,有可能比限制總熱量更能延緩老化。圖/envato elements

過去研究飲食中,熱量限制對老化與壽命的影響時,常常無法分辨原因到底是因為「總卡路里攝取較少」還是「固定且有規律的長時間禁食」。最近幾年,科學家開始針對此一問題進行更深入的研究。

去年一項使用小鼠的研究顯示,限制飲食的熱量可延緩老化的效果,可能大部分來自於長時間且有規律的禁食[1]。此外,另一項在果蠅的研究中也指出,不但是要有規律的禁食,何時禁食也同樣重要。最有效延緩老化的方式,要與動物本身的生理時鐘配合,在本來就比較少進食的時候進行禁食[2]

  • 編註:小鼠是夜行性動物,上述文字中的「日間」指的是白天光線照射,對小鼠而言是休息和睡眠的時段,「晚間」沒有光照,才是小鼠活動和主要進食的時段。

這次的研究中更進一步證實,單純只是限制總熱量攝取,只能提供很少的延長壽命效果,反而熱量限制並配合生理時鐘進行間歇性禁食的效果最好。小鼠是夜行性動物,日間禁食對延長壽命的效果,遠比夜間禁食的效果更加顯著,至於每日禁食 12 小時或 22 小時則差異不大。此外本研究也顯示,調控生理時鐘的基因在調控老化上的重要性。

配合生理時鐘進食很重要。圖/envato elements

人類比照辦理也會有用嗎?

許翺麟教授 說明,本研究最大的限制來自於其僅用單一品系、單一性別的小鼠來進行研究。從過去其他研究已知,飲食限制對不同品系與不同性別的動物,效果不盡相同。因此本研究雖然頗具參考價值,但是能否推論到其他品系的小鼠,甚至其他物種與人類,仍有待未來更多研究來支持。

雖說人類遠比實驗動物複雜,會影響老化的因素也不僅止於飲食,然而維持平衡且有規律的飲食習慣,加上適當的限制進食時間,也許是一種相對可行,且有效促進健康老化的方式。也期待未來更多相關研究,能協助我們進一步釐清這些結果在人類中是否相同。

參考文獻


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