屍體不是會變硬嗎,為啥超市的肉不硬?

 
文:七君

 

大家在偵探電影和小說裡可能會接觸到一條知識:動物死後屍體會逐漸變硬,發生屍僵(rigor mortis)。

當屍僵開始時,肌肉的彈性開始下降。當屍僵完成時,肌肉的硬度達到最大,最為硌牙。

所以問題來了,我們平時買來的肉為甚麼不是硬邦邦挺屍狀的呢?

我們能吃上不容易屍僵的肉這件事要感謝一個科學家和歷史人物——美國開國元勛 本傑明·富蘭克林。

你可能不知道,富蘭克林除了是個愛玩閃電的男孩,還喜歡用電做雞,火雞的雞。

1749年,富蘭克林發現給火雞肉過電後,火雞肉居然變嫩了。 在Experiments and observations on electricity (電的試驗及觀察)一書中,富蘭克林記錄道:「我們成功地用電擊處死了火雞當晚飯,還用電烤叉來烤」,「用電擊這種方法處死的火雞肉特別嫩」。

就這樣,富蘭克林成了用電做小鮮肉的先驅。

實際上,肉的嫩度是消費者最看重的品質指標之一。為了保證肉的鮮嫩,不同國家制定了相應的標準,比如澳洲就有澳大利亞肉類標準 (MSA)。

現代食品研究發現,肉嫩不嫩主要取決於三點:

第一點,就是 肌小節(肌肉纖維的基本單位)的長度。第二是肌原纖維蛋白的分解,也就是 蛋白酶解(proteolysis)情況。第三就是 結締組織的軟硬程度。

肌小節

結締組織和動物的年齡以及肌肉類型有關,很難改變,因此在肉制品加工行業被稱為 基礎硬度(background toughness)。攻克其他兩點是讓肉變嫩的主要目標。

20世紀的大量研究發現,在動物被屠宰後不久對屍體進行電擊,就可以讓肉變嫩,這招就叫做 電刺激(electrical stimulation)。 而在20世紀50年代在冷櫃出現後,肉類加工企業開始大規糢應用電刺激技術,用來防止牛羊肉入冰櫃後變硬。

在肉制品加工行業,電刺激是常規的嫩肉處理操作。圖片來源:sciencenews

原來,肌肉在冷凍時會收縮變短,這在畜牧業叫做 冷收縮(cold shortening)。

冰櫃裡的山羊肉 圖片來源:wikimedia

紐西蘭奧塔哥大學的食品技術學家 Alaa El-Din Bekhit 介紹, 紐西蘭是最早利用電刺激防止冷收縮的國家。在約70年前,紐西蘭的 從業者發現,如果把屠宰後不經處理的牛羊肉直接放入冷櫃,肉就會因為冷收縮變得非常硬。這些肉出口到歐洲,引起了歐洲消費者的不滿,因此後來紐西蘭就開始採取了電擊致嫩的操作。

Bekhit 介紹,在紐西蘭,牛羊屠宰後一般會接受大約2.5萬伏特的短暫電壓刺激。後來澳大利亞和其他國家也陸續跟進。

死去不久的鹿在電刺激下全身顫動。一些公司利用電刺激致肉嫩的原理制造了供獵人使用的電刺激儀器,如動圖中的 Tenderbuck。

不過, 電刺激讓肉變嫩是甚麼原理?

電擊致嫩的原理還沒有被完全搞清楚。不過一般認為,電刺激的主要作用是促進肌肉的 糖解(glycolosis),也就是消耗掉肌肉的能量儲備。 過早消耗光能量後,肌肉纖維就無法在屍僵的過程中收縮,因此也就不會變硬縮短了。這就解決了剛才說到讓肌肉變嫩的第一個問題。

此外, 電刺激時還可以讓鈣離子加速釋放,從而增加蛋白酶解的速率,讓肌肉蛋白更快分解,解決了第二個問題。

懸掛利用機械拉伸可以達到一定的嫩肉效果 圖片來源:wikimedia

但是,電擊可能會影嚮肉的顏色和含水量,讓肉變柴,所以並不是完美的嫩肉方法。除了電刺激,在屍僵發生之前給肉抹上鹽和糖、添加蛋白酶,同時拉伸肌肉都是業內常規嫩肉方法。

家用嫩肉錘利用機械應力破壞肌肉纖維 圖片來源:pixabay

在這些基礎之上,不少肉廠還會用剁和絞等機械方法把肉打嫩。不過,冷兵器會破壞肉的賣相,肉價就會下降,所以這種被稱為 刀片嫩化的方法一般適用於品質不高的肉。

除了上述方法,最近肉制品加工行業還出現了不少新式的嫩肉法,其中一個叫做 沖擊波技術(shockwave technology)。

這種技術就是給在泡在水裡的肉在幾毫秒內施加1吉帕的高壓沖擊波,從而破壞肌原纖維蛋白,把肉打嫩。

這個技術的原理其實很簡單粗暴。澳大利亞布裡斯班的澳洲聯邦科學與工業研究組織(CSIRO)的食品技術研究者 Roman Buckow 介紹,牛肉的75%是水,當附近的水裡產生沖擊波時,牛肉裡的水分也會吸收一部分能量,並把它轉化為機械應力,把肌肉組織扯碎。

這是日本熊本大學用番茄做的演示——

經過沖擊波打擊後,番茄還保留著原來的形狀,但是內部已經變得十分松軟,用吸管就可以插入喝番茄汁了——

茄子、黃瓜和洋蔥也可以這樣不脫皮榨汁——

實際上,最早的沖擊波技術出現在20世紀50年代,但是直到90年代才在美國出現半工業化的沖擊波機械,當時大家開沖擊波是靠放炸藥。沒錯,肉太老了,可以用炸彈炸炸嫩。

那時,美國農業部旗下農業研究局的研究者 Morse Solomon 對炸藥沖擊波嫩肉進行了大量研究。不過由於業界對炸藥的安全性有顧慮,所以這種技術遲遲沒有被投入實用。

後來在2005年出現了不用炸藥,而是用電產生沖擊波的技術,這種新技術叫做 水電式水下放電(electrohydraulic underwater discharges)。

2008年,德國食品技術研究所(German Institute of Food Technologies)利用水電式水下放電技術建造了一個實驗性的工廠,並進行了一些研究。結果發現,沒有用該技術處理的肉的剪切力是4.5千克,而用這種技術的肉只需要3.2千克的力就可以切開,果然嫩了很多。

2012年,歐盟資助了一個叫做 ShockMeat 的嫩肉項目,這個項目也利用水電式水下放電技術。結果顯示,用該技術處理的豬肉和牛肉的剪切力減少了10-25%,效果很不錯。

不過,沖擊波嫩肉技術也不完美,比如包裝材料容易在沖擊波處理過程中破損,所以它離大規糢應用還有一些距離。

除了沖擊波技術,還有另外一種用電的新興嫩肉技術 ——脈沖電場技術(pulsed electric field)。

脈沖電場技術就是給食材施加以微秒為單位的一波一波的高電壓,把細胞打碎。

脈沖電場技術所基於的原理是 電穿孔(electroporation):在施加高電壓的情況下,細胞膜會穿孔,裡面的細胞質就漏出來了。

脈沖電場技術特別適用於粉碎不能加熱的食材,比如水果。此外,電穿孔不僅能作用於食材細胞,也能作用於微生物,因此還能實現低溫消毒。

看, 用脈沖電場技術處理過的番茄不用水煮就可以輕松剝皮——

這是用脈沖電場技術處理過的土豆炸出來的薯條。這薯條像火腿腸一樣彈性十足,可以被掰彎——

利用脈沖電場技術技術,2019年德國食品技術公司 ELEA 還拉出了一條世界上最長的薯條,足足有3.14米長。

閃電男孩富蘭克林一定想嘗一嘗這些花式電嫩的食物吧。

懂了,給僵屍通電可使其關機。

來源:把科學帶回家

 

    

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