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对温度敏感的蛋清,竟被调教成音乐家!

果壳  · 公众号  · 科学  · 2017-06-16 18:20

正文

一顿营养丰富的早餐必然少不了蛋白质丰富的鸡蛋,除了日常水煮蛋、荷包蛋、茶叶蛋外,一颗半生半熟的蛋黄从白嫩嫩的蛋白里流出的“溏心蛋”,简直就是人间美味。



实际上,煮溏心蛋并不是一件容易的事情,因为鸡蛋里的蛋黄和蛋清对于加热温度是非常敏感的。鸡蛋中的蛋清对蛋黄起到缓冲保护的作用,并且感知温度变化后会有奇妙的现象产生。

*该图片来自giphy capture



果壳实验室的小伙伴们就借此打开脑洞,用 美食烹饪的加热技巧实现了蛋清蛋白质变性 ,并制作众多蛋清试管,玩出了一个让人看了有点小激动的实验!




趣味蛋清试管频谱实验


为弄清温度对蛋清的影响到底有多大,小伙伴将19支灌满蛋清的试管摆放在 老板电烤箱R026 中,设置烤制模式为EXP模式,即专业烘烤模式,一个箱体两种温度,温差可达30℃, 将上层设置80℃,下层设置50℃。



待烤制结束后,将试管按照音乐频率的分布曲线依次摆放。蛋清试管在LED光板背景投射下,由于变性蛋清(也就是我们平时吃的熟蛋白)的长度不同而导致透光区域不同,呈现出随音乐律动的频谱。




美国农业部农业研究所的Donovan博士研究发现,鸡蛋蛋清在60-65℃、80-85℃两个温度区间物性会有非常明显的变化,吸热能力的变化率会特别突出,如下图,即处于该温度区间时,不同温度段的蛋清表现出来的物理特征不一样[1]。那么,怎样才能保证在同一烤箱中,蛋清也分别处于不同的温度段呢?



贯穿频谱实验的终极奥秘


首先一起来熟悉一下烤箱的加热原理。烤箱通过电阻丝将电能转化为热能,利用电阻丝热能加热食物的过程有两种:


  1. 电阻丝的热能以电磁波的形式向食物传递,这种方式在物理学里叫 辐射传热 ,但通常烤箱通过这种过程加热的热量较少。

  2. 电阻丝产生的热量传递给箱体内的空气,被加热的空气流过食物表面时将热量传递给食物。这种方式在物理学里叫 “热传导”



事实上,要呈现本实验这种绚丽的效果,必须保证 老板 电烤箱R026 上下加热温度不同,即烤箱上下可以独立控温。



这里引入物理学的两个基本传热公式:


1. 当热量会从空气传递到蛋清时,高温的空气与蛋清存在温度差,单位面积蛋清从空气吸收的热量(Q)=蛋清与烤箱内腔空气的温度差(△T)×蛋清与烤箱内腔空气之间的对流热换热系数(h),即:

2. 当热量在蛋清内部传递时,单位面积蛋清由外表面向内部传递的热量(Q)=垂直于截面方向上的温度变化率(dT/dx)×蛋清的热导率(k),即:


换热系数和与烤箱环境和蛋清的成分有关,显然,本实验的蛋清成分是一样的,所以 温度变化 就是这个实验成功的关键所在。



老板电烤箱R026 中,上下分别装有温度探测器,当调节到EXP模式时,上下温度分别控制在80℃和50℃。由于烤箱的上下层温度不一样,故蛋清吸收的热量不一样。根据Donovan博士的研究,蛋清在65℃-80℃时会发生很明显的变性。这样一来,不同试管中的蛋清由于受热不同就会出现不同的效果啦。


独立温控能造就怎样的美食


一个对温度能够实现







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