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《迷人的材料:10种改变世界的神奇物质和它们背后的科学故事》4 美味的巧克力 CHOCOLATE

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塞一块黑巧克力到嘴里,一开始你可能只觉得它的棱角顶到上颚和舌头,尝不出什么滋味。你会很想咬下去,但请尽量忍耐,如此才能感受到接下来的变化:硬块在舌头的热度降伏下,突然变软。巧克力熔化后,你感觉舌头变凉了,甜中带苦的滋味霎时涨满口中,接着是果香和坚果味,最后会在喉间留下淡淡的土味。在那瞬间,你完全沉浸其中无法自拔,享受着这世界上最美好的人造物。

只熔你口的技巧

巧克力的设计就是要入口即化,它是集数百年厨艺和制造技术的巅峰之作。当初制造商只是想创造一种新的热门饮品,跟茶和咖啡分庭抗礼,可惜一败涂地。直到他们发现热巧克力直接入口比放在锅里更可口、更摩登,也更受欢迎,这才扭转局面,从此不再回头。制造商发明了一种固体饮料,而这都要归功于他们对结晶的认识与调控,尤其是可可脂结晶。

可可脂是植物界最精致的油脂之一,跟牛油和橄榄油不分轩轾。纯可可脂外观近似精致的无盐奶油,不仅是巧克力的基底,也是高级面霜和乳液的基本成分。别吓坏了,脂肪对人类的贡献本来就不只是食物,还可以用来制作蜡烛、乳霜、油灯、亮光剂和肥皂。不过,可可脂有几点非常特别。

首先是它的熔点和人体温度接近,表示它平常可以以固体方式存放,跟人体接触时才会熔化,因此很适合制作乳液。此外,可可脂含有天然的抗氧化成分,可以防腐,存放多年也不会变质。相较之下,牛油的保鲜期只有几周。可可脂的这一个特点不仅对面霜制造商是利多,对巧克力商也是好消息。

可可脂还有一项优点,就是它能形成结晶,使得巧克力棒的硬度够高。可可脂的主要成分是一种叫作甘油三酯的大分子,它能以不同的方式堆栈形成多种结晶,感觉很像把行李堆进后车厢那样,只是在多种堆法中,某些堆法会比其他方式更占空间。甘油三酯堆栈越密,可可脂结晶就越结实。结晶越结实,熔点就越高,也就更硬、更稳定。可可脂越结实,巧克力的制作难度也越高。

这张手绘图展示了甘油三酯分子的不同结晶方式,每一种结晶的结构和密度都不相同

结晶一号和二号比较柔软,而且很不稳定,一有机会就会变成密度较大的结晶三号和四号。不过,结晶一号和二号很适合制作冰淇淋上头的巧克力外层,因为它们的熔点只有16℃,就算摆在冰淇淋上也能入口即化。

结晶三号和四号又软又脆,碎裂时不会“啪”地断开。断开这个特点对巧克力师傅很重要,因为能增添品尝巧克力的惊喜与趣味,例如用巧克力外壳包住柔软的内馅,创造不同的口感。此外,就心理学来说,咬碎巧克力时的酥脆口感与声响,会让人感觉巧克力很新鲜,吃起来更加享受。虽然说软绵绵的巧克力也有它的优点,但拿起巧克力棒往嘴里一塞,结果发现它又软又黏,一点也不酥脆,那滋味可是相当令人失望的。

基于上述理由,巧克力商并不想得到结晶三号和四号,可是这两种结晶最容易制造。只要让巧克力熔化后冷却,几乎都会得到结晶三号和四号。这类巧克力摸起来很软,表面粗糙无光,放在手上很容易熔化,并且会慢慢变成更稳定的结晶五号,并同时会释出部分的糖和脂肪,在巧克力表面形成白色粉末,称为起白。

巧克力表面的起白

结晶五号是密度极高的脂肪结晶,会让巧克力外表坚硬光滑,宛如镜面,用力扳断时会发出悦耳的“啪”声。它的熔点比其他几类结晶高,达到34℃,因此只会熔于口中。由于这些性质,大多数巧克力制造商都希望制作出五号可可脂结晶。但说来简单,做起来可不容易。制造商必须借由“调温”程序才能做出结晶五号,并在最后的凝固过程中加入结晶五号的“种子”,让结晶速度较慢的结晶五号能抢得先机,出现油斑起白的巧克力,赢过结晶速度较快的结晶三号和四号,使得液态的巧克力凝固成更密实的五号结晶构造,不让结晶三号和四号有机可乘。

当你把纯的黑巧克力放入口中,感觉它要熔化时,其实就是维持巧克力固态的五号可可脂结晶正在改变。想要妥善保存结晶五号,就必须维持18℃的恒温。制造商会刻意设计成当你把巧克力放进嘴里时,是这些结晶头一回接触到这么高的温度。这是它们的处女秀,也是告别作。巧克力逐渐温热至34℃的门槛后,就会开始熔化。

从固体变为液态称为“相变”,必须靠能量打破结晶分子间的原子键,让分子自由流动才能做到。因此巧克力到达熔点后,仍会从你的身体吸收额外能量进行相变。这时巧克力吸收的能量称为潜热,而这能量是由你的舌头提供的。你会感觉舌头凉凉的很舒服,跟嚼薄荷一样。它的原理和流汗一样,只不过一个是巧克力经由舌头吸收潜热,由固态变为液体;一个从皮肤吸收潜热,从液体(汗水)变为气态。植物也是用同样的方式散热。

回到可可脂结晶。巧克力在口中熔化不仅带来清凉感,更伴随着有如琼浆玉液的温热浓稠弥漫齿间,正是这种反差的结合让巧克力口感如此特别,仿佛刚喝下热可可一般。

嗅觉与味觉的绝佳享受

接下来,巧克力里的各种成分摆脱了可可脂晶格的羁绊,开始涌向味蕾。原本封在固态可可脂里的可可粉重获自由。黑巧克力通常含有50%的可可脂和20%的可可粉(包装上会标示为“70%”黑巧克力),剩下的几乎都是糖。

30%的糖非常多,相当于直接吞下一匙糖粉。不过,黑巧克力感觉不会太甜,甚至完全没有甜味,因为除了可可脂熔化释出糖分外,可可粉也会释出生物碱和酚树脂,也就是咖啡因和可可碱分子,味道都非常苦涩,会活化苦味和酸味受器,抵消掉糖的甜味。巧克力制造商的首要工作就是调和这些味道,创造出均衡的滋味。而加盐不只能提味,还开启了巧克力的新视野,让巧克力得以入菜。墨西哥的香草巧克力酱鸡排便是以巧克力为酱底。

不过,煮过的巧克力跟直接品尝时的味道并不相同。除了其中加了盐之外还有一个原因。虽然基本味觉来自舌头的味觉受器,包括苦味、甜味、咸味和鲜味(肉味),不过大多数香味还是来自嗅觉。巧克力的多重滋味其实来自它的气味,一旦煮过,巧克力的香气分子就会蒸发或遭破坏。不只热巧克力如此,茶和咖啡也不例外。这就是为什么咖啡和茶要一冲好就喝,不然香气就会散逸无踪。这也是为什么感冒时经常食不知味,因为鼻子里的嗅觉受器都被鼻涕盖住了。让巧克力在口中熔化的高明之处就在这里。可可脂锁住香气分子,等你咬下去才释出600多种各式各样的香气分子到你的嘴巴和鼻子里。

你鼻子里首先侦测到的香味是以“酯”分子为主的果香。这些分子就是啤酒和红酒的香气来源,水果的香味当然也源自于此。然而,生可可豆里并没有这类分子。我知道是因为我吃过可可豆,味道简直糟透了,又苦又涩,感觉就像在啃很老的木头,完全闻不到果香,也没有巧克力味,没有人会想再尝一次。要把长相奇特且味道不怎样的豆子变成巧克力,可需要不少制造技术。你甚至会觉得不可思议,当初怎么会有人想到要这么做。

可可豆不可生吃

可可树生长在热带地区,果实藏在大而饱满的豆荚里,看起来很像野生的厚皮橘子或胖茄子。豆荚直接长在树干上,而非枝丫,感觉非常原始,宛如史前作物。想象恐龙吃它(然后马上吐出来)的画面一点也不难。

长满可可豆荚的可可树

每个豆荚里会有三四十颗柔软肥嫩的白色核桃状种子,尺寸和小粒梅子相去不远。我头一回见到可可豆,立刻兴奋地拿了一颗扔进嘴里,才一嚼出味道就吐了出来。我心想这真的是可可豆吗?旁边的人跟我说是。“但它尝起来一点也不像巧克力!”我满头大汗地抗议道。我那天在洪都拉斯的一处可可园帮忙摘豆荚,不停地被蚊子咬,可可豆的味道又和我想的差太多,因此会那么失望和不舒服也是情有可原。但我还是知道自己太暴躁了,讲话的口气就像《查理和巧克力工厂》里的金奖券得主一样,而可可园的景象也跟罗尔德•达尔小说里的场景一样奇幻。矮小多节的可可树在香蕉村和椰子村的树荫下生长着,树干上爬满豆荚,叶子透着阳光幻化出千百种绿色。接下来发生的事更是非常有威利·旺卡巧克力工厂的风格。我们用柴刀收割可可树的种子,然后扔在地上叠成一堆,任由它们腐烂。

繁复的化学过程

我后来发现这不是洪都拉斯特有的做法,所有巧克力都是这样制成的。接下来两周,种子开始腐烂发酵,温度也不断升高。这么做是要“杀死”种子,不让它们发芽长成可可树。但更重要的是它还会促成化学反应,把可可豆里的成分转变成巧克力味的必要元素。不经过这个程序,再多其他方法都做不出巧克力。

水果气味的酯分子就是在发酵过程中形成的,是可可豆里的酶让酸和乙醇发生酯化反应的结果。跟所有化学反应一样,这个过程也受非常多的因素影响,例如成分的比例、环境温度和氧含量。这表示巧克力的味道不仅非常依赖可可豆的成熟度和种类,也取决于可可豆堆得多高、放置时间多长和平时的天气,等等。

你可能好奇巧克力制造商为何不常提到这些。那是因为这是商业机密。表面上可可豆和其他商品没什么不同,跟糖一样是原物料,在国际市场交易里为食品市场创造数十亿美元的产值。但少有人提及可可豆跟茶和咖啡一样,处理过程和品种的不同会造成味道上极大的差异。唯有对品种和处理过程了如指掌,才能买到对的可可豆。因此在制作顶级巧克力时,这方面的知识属于最高机密。此外,为了控制质量,还得考虑热带气候的多变和偶尔暴发的疫病。总之,制造高品质巧克力需要极其严谨的工艺,因此好的黑巧克力才会那么贵。

不过,我们付钱买到的除了发酵促成的酯分子带来的果香味,还有土味、坚果味和某种鲜味,这些味道都来自发酵后的程序,也就是晒干和烘焙。和制作咖啡一样,烘烤让每粒可可豆都变成一座小型化学工厂,在其中进行多种反应。首先是可可豆里的碳水化合物(主要是糖和淀粉)开始受热分解,基本上类似用锅加热纯糖,碳水化合物会焦糖化。只是可可豆的焦糖化过程发生在豆子里,使豆子由白转棕,生成多种具有坚果焦糖味的香气分子。

糖分子(无论在热锅上或可可豆里)受热会由白转棕,是因为含碳。糖是碳水化合物,也就是由碳、氢、氧三种原子所组成。糖受热后,长链状的糖分子会断成许多截,有些小到直接蒸发,也就是那些好闻气味的来源。基本上,含碳的小段分子通常比较大,所以会留下来。这些分子的内部会形成“碳双键”,有吸光作用,量少时会让焦糖化的糖呈黄棕色。但若继续烘烤则会让糖分子变成纯碳,内部只剩碳双键,形成焦味和深棕色。完全烘烤会让可可豆变成焦炭,是因为里面的糖分子完全炭化,变成黑色。

温度更高时会发生另一种反应,也会影响可可豆的颜色与气味,那就是所谓的梅纳反应。梅纳反应是糖和蛋白质的作用。如果说糖是细胞世界的燃料,蛋白质就是主设备,是建造细胞和细胞内部结构的分子。由于种子(豆和坚果)必须具备足够的蛋白质才能启动细胞成长机制,让植物发芽,因此可可豆必然富含多种蛋白质。当可可豆受热超过160℃,里头的碳水化合物和蛋白质就会发生梅纳反应,再跟之前发酵时产生的酸和酯作用,形成大量的小型香气分子。少了梅纳反应,这世界绝对乏味许多,这么说一点也不夸张。面包皮、烤蔬菜和许许多多烘烤类食物所散发的香气,都是梅纳反应的功劳。以可可豆来说,梅纳反应不仅带来了坚果香和鲜味,还减少了苦涩感。

把发酵烘烤过的可可豆磨碎后倒入热水中,就会得到中美洲部落常喝的“巧克拉托鲁”(chocolatl)。奥梅克人和后来的玛雅人最早种植可可豆,也最早发明热可可,并且将之当成祭奠用品和春药长达数百年,甚至曾当成货币。欧洲探险家在17世纪取得这种饮品后立刻引进回国,在咖啡馆里跟茶和咖啡一较高下,抢夺欧洲人的味蕾,结果铩羽而归。因为他们忘了“巧克拉托鲁”的原意是苦水,而且就算加了非洲和南美蓄奴种植业制造的廉价砂糖,味道还是一样有渣滓感且厚重油腻,因为可可豆里有一半是可可脂。这样的情况持续了两百年。热可可虽然有名,又有异国风味,却不怎么受欢迎。

不过,几项制造工法的发明却让巧克力的命运就此改变。首先是荷兰巧克力公司梵豪登(Van Houten)于1828年发明的螺旋压滤机。发酵和烘烤过的可可豆经过这台机器碾压后,会滤出可可脂,把它和可可豆颗粒分离。可可豆去除脂肪后,就能磨成更细的可可粉,使得冲泡后的渣滓感消失,变得如丝绒般滑润顺口。用这种可可粉冲出的热巧克力大获好评,一直风行至今。

分离后再加起来

接下来的事只有违反直觉的天才才想得到:分离并纯化可可脂后,也把可可粉磨细了,何不把两者再混在一起,然后加上糖,创造出完美的可可豆,那种你希望就长在树上,糖、巧克力和脂肪混合得恰到好处的可可豆呢?就像来到威利•旺卡巧克力工厂一样?

比利时、荷兰和瑞士都有巧克力商不断朝这方面研发,然而最后却是一家名叫弗莱氏(Fry and Sons)的英国厂商做出了“用来吃的巧克力”,制造出世界第一条巧克力棒。纯化的可可脂熔在口中会释出可可粉,瞬间让人感觉有如尝到了热巧克力般。这种口感绝无仅有。由于可可脂的分量能独立控制,不受可可粉和糖的影响,因此制造商可以创造出不同的滋味,满足不同的喜好。当时冰箱还没发明,而可可脂含有抗氧化成分,能让巧克力商品在架上长久保存。巧克力产业就此诞生。

1902年弗莱氏巧克力的广告

对某些人来说,含糖量30%的巧克力还是很苦,因此制造商又加了一样东西,大幅改变了巧克力的滋味。那东西就是牛奶。牛奶让巧克力的干涩感大幅降低,使可可尝起来更温和,于是巧克力的味道就变得更甜了。瑞士人于19世纪率先采用这个做法,在巧克力中加入了大量的雀巢奶粉。雀巢公司当时刚刚崛起,靠着把牛奶变成奶粉,把原本放不久也运不远的生鲜食品,变成可以长期保存和长途运送的商品而崭露头角。巧克力和奶粉都能长久保存,结合在一起获得了惊人的成功。

如今加入巧克力的牛奶各式各样,所以世界各国的牛奶巧克力尝起来才会差那么多。美国使用的牛奶已经先用酶脱去了部分脂肪,使得巧克力带有奶酪味,甚至有一点酸。英国则是在牛奶里加糖,浓缩后再加到巧克力里,创造出淡淡的焦糖味。欧洲依然使用奶粉,让巧克力带有鲜乳味和粉粉的口感。各国的口味都很难外销。虽然全球化大行其道,各国民众习惯和偏好的牛奶巧克力口味却非常在地化,让人相当意外。

不过,所有牛奶巧克力都有一个特点,就是牛奶在加入前几乎都已经不含任何水分。这是因为巧克力粉有亲水性,见水就吸,但吸了水就会脱去脂肪外膜,因为水和脂肪互不相溶。结果就是巧克力变成黏糊糊的,很像玛雅人喝的巧克拉托鲁。只要用水溶解巧克力做过酱汁的人,都遇到过这个问题。

最美好的滋味

许多人都嗜食巧克力,我也一样,而原因不只是味道,还包括巧克力中含有的一些具有精神作用的物质,其中人们最熟悉的就是咖啡因。可可豆里有少量咖啡因,而巧克力因为含有可可粉,所以也有咖啡因。另一种有精神作用的物质是可可碱,和咖啡因一样是兴奋剂兼抗氧化剂,但对狗来说是剧毒。每年都有许多狗误食巧克力而丧命,尤其是在复活节和圣诞假期。

可可碱对人的效果温和许多,而巧克力比起茶和咖啡,刺激度也小了许多,因此就算每天吃12条巧克力棒也只等于喝了一两杯浓咖啡。巧克力还含有大麻素,吸食大麻会觉得亢奋就是因为这个化学物质。不过,巧克力里的大麻素一样含量很少。研究人员针对巧克力嗜食现象进行分析时也发现,没有什么证据支持嗜食巧克力跟这些物质有关。

于是,这留下另一个可以解释巧克力上瘾症的原因。不是化学效果,而是品尝巧克力的感官经验令人沉迷。巧克力和其他食物都不一样。巧克力熔在口中时,那温温浓浓的巧克力酱会突然散发一股强烈复杂、又苦又甜的丰富味道。它不仅传递一种味道,更传递一种口感,令人放松与安心,同时又令人兴奋,简单说就是它满足的不只是口欲。

绝妙的感官刺激

有些人说吃巧克力胜过接吻,科学家也真的做过实验来测试这个说法有没有根据。2007年,路易斯(David Lewis)博士领导的团队征求了几对热恋中的情侣,先测量情侣接吻时的脑部活动和心跳速率,再记录他们分别吃巧克力时的脑部活动和心跳速率。结果发现,接吻虽然会让心跳加速,效果却不如吃巧克力那么持久。研究还显示巧克力开始在口中熔化时,大脑所有区域得到的刺激,比接吻带来的亢奋还要强烈和持久。

虽然只有这一项研究,却支持了前述的说法,也就是对许多人而言,吃巧克力的感觉比接吻还好。巧克力品牌更是大力推销巧克力和强烈感官愉悦的关联,其中最有名的或许是吉百利雪花(Cadbury's Flake)巧克力长年推出的电视广告了。

我看过的第一支雪花巧克力广告是一个女子正在泡澡,泡得很愉快。但我当时年纪太小,还无法体会泡澡的愉悦。对我来说,泡澡只是为了洁净身体,而且通常很冷,因为我得等三个哥哥泡完了才能进去。

20世纪70年代能源昂贵,而且我们家的热水常常不够,只在爸妈准许我带玩具船进浴室玩时,我才觉得泡澡很开心。广告里的女子没有玩具船,只有一条雪花巧克力棒。但她每咬一口,就好像幸福洋溢,仿佛尝到了最纯粹的愉悦般。我发现我从不曾经历过那种愉悦,在泡澡时更没体会过。那则广告深深打动了我和我哥哥,我们甚至要求母亲让我们在泡澡时吃巧克力,可惜她非但不为所动,还禁止我们看广告。不过这命令完全无法执行,因为我们家根本没电视,雪花巧克力广告是在朋友家过夜时看到的。我直到后来才恍然大悟,她不准我们再看那则广告不是由于洗澡时吃巧克力的缘故。

雪花巧克力的广告从20世纪50年代一直延续至今,广告里永远是一个女子一边享受悠闲时光,一边偷偷愉悦地品尝雪花巧克力。巧克力棒的形状与大小,还有广告中女子充满暗示意味的动作和陶醉的神情,即使没有任何裸露画面(完全只是暗示而已),还是引起观众强烈的警觉与愤怒。的确,只要到YouTube去看所有的雪花巧克力广告,就会发现在暗示性上,早期比现在要强烈得多。不过,要求审查这些广告的呼声虽然得到了回应,广告里的信息却还是传递出去了,而且似乎广获回响。这或许更证明事实果真如此:对许多人来说,巧克力真的比性爱还棒。

20世纪60年代雪花巧克力广告的女星唐娜•埃文斯(Donna Evans)

在巧克力消费量最高的国家里,瑞士名列第一,其次是奥地利、爱尔兰、德国和挪威。事实上,巧克力消费量最高的前20个国家中,16个在欧洲北部。美国人喜欢用巧克力调味胜过直接吃巧克力棒,半数以上的美国人说他们喜欢巧克力饮料、巧克力蛋糕和巧克力饼干胜过其他巧克力产品。既然大家都说巧克力比性爱还棒,我们很难不从上面的发现推出某些结论。但欧洲国家巧克力消费量极高其实还有另一种解释,答案同样和温度有关。

巧克力含在口中要能迅速熔化,室温必须稍低才行。若天气太热,巧克力不是在货架上就熔了,就是得放进冰箱,结果适得其反:冷冰冰的巧克力还来不及熔化就被吞进肚子里了。这或许可以解释,位于热带的中美洲原住民虽然发明了巧克力,却始终把它当成饮品,没有做成固体的巧克力。

此外,固体巧克力暴露在20℃以上的高温时,例如放在阳光下或车子里,晶体结构就会彻底改变,而且效果立刻看得见,因为巧克力表面会“起白”,脂肪和糖会浮到表面形成白色结晶状粉末,留下河流般的痕迹。

有潜力的健康食品

巧克力不仅能带来纯粹的愉悦,高糖含量及咖啡因和可可碱的兴奋效果也赋予巧克力另一个角色。有句广告词总结得好:“每天一条士力架,畅快工作、休息,而且玩耍不停歇。”法国人说:“累了吗?来条士力架再上路!”德国人也说:“一条士力架,体力饱满精神佳!”由于巧克力棒含糖量超过50%,脂肪超过30%,因此显然能提供高浓缩的能量,立刻振奋精神。不过也因为这个道理,大量摄取巧克力到底健不健康也引来不少质疑。

首先,可可脂是饱和脂肪。这类脂肪会提高心脏病的风险。不过,进一步研究显示,身体消化饱和脂肪时会把它转成不饱和脂肪,而不饱和脂肪是良性的。此外,可可粒子含有多种抗氧化剂,但目前对于这些抗氧化剂在人体内的作用还不清楚。不过,哈佛大学做的控制对照研究显示,相较于完全不吃巧克力,固定食用少量黑巧克力能延长平均寿命。

原因目前还不知道,相关研究也正在进行。当然,食用过量只会造成肥胖,并抵消所有好处。总之,巧克力的功效还未有定论。但撇开摄取过量不谈,专家已经不再认为巧克力有害健康,甚至觉得它有益健康。

因此,虽然离拿巧克力当药或给孩子当学校营养午餐的时刻还早得很,但基于前述理由,巧克力已经是许多国家的标准军粮配给。巧克力能提供糖分以恢复活力,提供咖啡因和可可碱来刺激大脑活动,补充大量活动所耗损的脂肪,而且它还可以保存数年。最后但也最具争议的一点——它或许还能缓解性挫折。

我自己也很爱吃巧克力,每天下午和晚上都吃。这是因为我看太多雪花巧克力的广告而被洗脑了,还是因为心理上对物质的依赖,或是我的北欧成长背景让我有性压抑的倾向,我不知道。但我宁可相信,是因为我真心敬佩它是人类制造技术的伟大发明。制作巧克力所需的技术之复杂与高明,绝对不下于钢铁和混凝土。人类凭着惊人的天才,把这个平淡无奇、味道令人作呕的热带果实,变成冰冷、坚硬而易碎的固体,就为了让它达成一件事:熔于口中,用温暖、芬芳、苦中带甜的滋味填满我们的口腔,活化大脑的快乐中枢。科学对它的理解再多,还是无法用言语或方程式表露其万一。我觉得巧克力就像一首诗,跟十四行诗一样复杂与美好。这就是为什么古希腊人会称它为theobroma,因为巧克力确实恰如其名, theobroma的意思就是“神吃的食物”。