生活科普：為什么總是倒不好番茄醬？


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伴隨著你對(duì)待它的方式不同，這種人見人愛的紅色醬料會(huì)在粘稠和稀疏的狀態(tài)之間轉(zhuǎn)變。
他1965年，特奧多爾·施文克（Theodor Schwenk）在《敏感的混沌：流水氤氳的造物》（Sensitive Chaos: The Creation of Flowing Forms in Water and Air）中寫道：“人們（感受到）這種流體……還沒有固化，但是會(huì)對(duì)外界影響作出反應(yīng)。”
我們?cè)诘蛊垦b番茄醬時(shí)都有這種體會(huì)：即使瓶中剩下很多，也很難從其中倒出來。實(shí)際上，從紅酒到食用油，所有流體狀的食物，都會(huì)在容器中有一些殘留。原因與容器的可潤性（wettability）和物質(zhì)的粘度有關(guān)。通常殘留的只有薄薄一層，但番茄醬在容器內(nèi)部殘留的一層厚度卻相當(dāng)可觀。就算番茄醬瓶是滿的，只是傾斜一點(diǎn)，甚至是完全把它倒過來，都只能從瓶口附近掉出來一點(diǎn)醬汁。然而番茄醬一但倒到你的盤子里，它很容易就散開了。
讓番茄醬液化，你需要用力搖晃瓶子，或是用手敲它。如果你不小心的話，撒到食物上的番茄醬可能要比你想要的多得多。


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有經(jīng)驗(yàn)的人知道，在搖晃瓶子后沒必要著急，因?yàn)槠鹦枰稽c(diǎn)時(shí)間：趁這時(shí)你可以放松點(diǎn)，摘掉瓶蓋，將瓶口瞄準(zhǔn)你的食物。
番茄醬這個(gè)令人討厭的特性不可避免地引發(fā)了一個(gè)問題：為什么食品制造商沒能解決這個(gè)問題？答案很簡單，番茄醬是被故意設(shè)計(jì)成這樣的——不是為了惹人煩惱，而是因?yàn)橐恍┣闆r下的確需要這些特性。比如，一窄條番茄醬應(yīng)該留在熱狗上，當(dāng)你把熱狗塞進(jìn)嘴里時(shí)，它也不會(huì)濺到衣服上。番茄醬也不應(yīng)該太粘，每咬一口，它應(yīng)該立即在你的嘴里融化，無需咀嚼就能品嘗。
物理層面上，番茄醬在搖晃、涂抹和被吃掉時(shí)承受壓力。這堆物質(zhì)的底部落在固體表面上，在靜止時(shí)是粘稠的，而上層卻可以自由流動(dòng)。在“牛頓”流體中，粘度和施加在流體上的壓力無關(guān)。對(duì)于番茄醬這種“非牛頓”流體，情況有所不同，因?yàn)楦鼜?qiáng)的力會(huì)降低粘度。
這種行為，被稱為剪切稀化，是由以增稠劑的形式被添加到醬汁（番茄糊、糖和其他成分的混合物）中的聚合物引起的。聚合物是由長原子鏈組成的復(fù)雜分子，它們相互纏繞并向周圍釋放能量。在這種狀態(tài)下，聚合物非常粘稠。然而，施加足夠大的剪切力時(shí)，提供了拉伸聚合物分子并使其縱向排列所需的能量。這些分子鏈變得容易彼此滑動(dòng)，從宏觀上看，結(jié)果是粘度降低。
一但剪切力減弱，番茄醬有條件沉降，聚合物分子就會(huì)再次糾纏到一起并釋放能量。這個(gè)過程需要一點(diǎn)時(shí)間，這也解釋了為什么醬汁在搖晃、剪切運(yùn)動(dòng)后不會(huì)馬上溶解。
日常生活中還有諸如洗發(fā)水等物質(zhì)會(huì)發(fā)生剪切稀化。少量洗發(fā)水很緩慢地流到你的手掌中，給你足夠的時(shí)間舉起手，把它揉進(jìn)頭發(fā)里。之后就幾乎沒有任何阻力，因?yàn)槠鹋莸募羟辛κ挂后w變稀。盡管洗發(fā)水和番茄醬有相似性，它們還是有一點(diǎn)顯著的區(qū)別：洗發(fā)水可以因?yàn)橹亓ψ杂闪鲃?dòng)，而番茄醬則不然。熱狗上的番茄醬只會(huì)呆在原地。另外兩種非牛頓液體，墻面涂料和牙膏也會(huì)在被塑形后保持原樣。
如果一些流體的粘度隨剪切應(yīng)力而減小，是否還有粘度增加的呢？實(shí)際上，廚房里就能找到一種常見的剪切增稠的物質(zhì)：玉米淀粉和水混合形成的糊狀物。這種混合物很容易以中等速度攪拌。但是當(dāng)速度加快時(shí)，混合物的粘度會(huì)增加，最終變得非常堅(jiān)硬，直到攪拌勺卡住為止。
這種水淀粉混合物的行為類似于流沙。在溫和外力作用下，沙粒彼此滑動(dòng)，因?yàn)樗鼈儽凰疂櫥Ｍ蝗坏膲毫?huì)將水從縫隙中擠出，迫使固體成分聚集在一起，極大地增加了阻力。和流沙一樣，淀粉分子被一層水隔開。當(dāng)強(qiáng)大的力量讓它們彼此接觸時(shí)，混合物就會(huì)結(jié)合在一起。


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食品工業(yè)已經(jīng)找到了不同的方法來解決番茄醬這種令人不安的性質(zhì)：可以用軟塑料瓶或袋子包裝這種調(diào)味品。只需要輕輕一擠就足以克服番茄醬的阻力。這個(gè)方案簡化了處理過程，不過，這也讓從瓶里弄出來最后一點(diǎn)番茄醬這項(xiàng)運(yùn)動(dòng)，和瓶子完全清空時(shí)那種勝利的喜悅，也一并消失了。
撰文：H.約阿希姆·施利希廷（H. Joachim Schlichting）
翻譯：王昱
審校：吳非
引進(jìn)來源：科學(xué)美國人
引進(jìn)鏈接：https://www.scientificamerican.com/article/ketchup-is-not-just-a-condiment-it-is-also-a-non-newtonian-fluid/
本文來自：環(huán)球科學(xué)



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