知识本身对于学生并没有吸引力,而凡是未经过紧张的脑力活动而获得的东西,以及没有和兴趣结合起来的东西,是很容易从记忆中挥发掉的。
——赞可夫 [苏联著名教育家、心理学家]
为什么我们不爱喝咸豆浆
豆浆已经成了国人早餐饮品中的不二之选。人们对豆浆的喜爱不仅使它成为很多中式早餐店的主打,而且连店名和招牌都常常以“××豆浆”来冠名。豆浆的口味也有好多种:甜豆浆、原味豆浆、热豆浆、冰豆浆、五豆豆浆、枸杞豆浆,等等。你是否注意到,为什么我们不习惯喝咸豆浆呢?作为百味之首的咸味在与豆浆搭配的时候,为什么甘拜下风了呢?人们对食品口味的选择,既有饮食习惯的传承,也有科学因素的影响。要想说清人们不喜欢咸豆浆这个问题,还需要先从豆浆的成分和状态说起。
豆浆源自中国,是一种历史悠久的美食,在欧美有“植物奶”的美誉。相传是在公元前164年,由西汉开国皇帝——汉高祖刘邦之孙淮南王刘安所发明。刘安是个孝子,他在母亲生病的时候每天都现磨豆浆给母亲喝,几日以后,母亲的病就痊愈了,从此豆浆就流传了下来。豆浆营养丰富,极易被人体消化吸收,适合各类人群饮用,其主要营养成分有植物蛋白质、磷脂、钙、多种微量元素等。
从化学成分来看,豆浆主要是由蛋白质和水组成的一种胶体,这种乳白色较为黏稠的液体与我们平时所喝的碳酸饮料具有完全不同的形态,这就是胶体和溶液的差别。化学上对于物质是这样分类的:组成成分单一的物质叫作纯净物,组成成分超过一种物质的就叫混合物。混合物也可以看作一种或几种物质分散到另一种物质中得到的分散系,被分散的物质被称作分散质,而稀释分散质的就是分散剂。碳酸饮料就是把二氧化碳、糖、柠檬酸等分散质分散到水中得到的分散系,同样,豆浆就是把大豆的营养精华成分分散入水中得到的分散系。那么,为何说豆浆和碳酸饮料是形态不同的分散系呢?分散系是按照分散质颗粒的大小来进一步划分的:碳酸饮料中的分散质(糖、二氧化碳、柠檬酸等)颗粒都很小,粒子的直径比1nm还小(nm就是纳米,1nm只有1μm的百万分之一,据说我们的指甲大约每秒长出1nm,可见纳米的微小),这样的分散系就是大家熟悉的溶液,化学研究中和医院里输液都是把物质配置成溶液来使用的;与碳酸饮料不同,豆浆中的分散质(特别是指蛋白质)颗粒较大,超过了1nm而小于100nm,这样的分散系就叫胶体,食品工业中的淀粉糊、天然果汁、果冻等都属于这一类;如果分散质颗粒进一步增大,达到或超过100nm,这种分散系就叫浊液了。浊液还可以根据分散质的状态是固体或者液体,分为悬浊液和乳浊液,泥浆和油水混合物分别属于悬浊液和乳浊液。[13]
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我们可以在家里动手来检测溶液和胶体,只需要一根激光笔或者亮度足够强的手电。用激光笔或者手电从侧面照射要检测的液体,如果可以在液体内部看到光亮的通路现象,则可以证明待测液体为胶体。这种现象被称为丁达尔效应,是检测溶液和胶体的最简单办法,用这种方法也可以检验胶冻状固体(例如果冻、琼脂、凉粉等)是不是胶体。产生丁达尔效应的原因是由于胶体颗粒的大小适合,光可以在胶体内部发生散射现象,这样就可以从侧面看到光亮的通路。如果光通过溶液的时候,分散质颗粒太小导致无法对光产生散射,这样就不能从侧面看到光亮的通路了。
胶体、溶液和浊液的差异本质是分散质微粒的大小,而表观上它们的差异在于稳定程度的不同。大家可以想象,被分散的颗粒越大,这种分散系就越不稳定,越有可能沉降下来使分散系被破坏。因此,溶液是非常稳定的,浊液是不稳定的,而胶体介于两者之间,所以胶体是介稳状态的。如果你把浑浊的泥浆静置一段时间,泥沙会沉降下来,上层的水就会稍稍清澈一些,这就是浊液不稳定的一种表现。俗话说“黄河水,一碗水,半碗沙”就是强调了浊液的这种性质。但是如果把豆浆静置,哪怕再长时间也不会自动有东西沉降下来,除非加入一些能够破坏胶体介稳状态的物质,否则它将一直具有丁达尔效应。溶液的稳定性则更好,如果没有特别的化学反应,溶液将始终保持澄清、稳定、均一、透明。
我们把焦点再次对准豆浆的介稳状态,加入哪些物质能够破坏胶体相对稳定的状态呢?这类物质就是化学上常说的电解质。电解质包括酸、碱、盐等物质,这些物质溶解在水中或者融化状态下可以发生导电的现象,所以称为电解质;与此相反,溶解于水或者融化状态下不能导电的化合物就是非电解质,大家熟悉的有机物,例如蔗糖、淀粉、酒精等一般都是非电解质[14]。如果在胶体中加入电解质,电解质中带电粒子的电荷可以中和胶体微粒所带的电荷(胶体粒子之所以长时间不发生沉降,就是因为它们表面都带有同种的电荷,同种电荷之间的排斥作用使它们无法结合而发生沉降),促进胶体的沉降,这种过程被称为胶体的聚沉。聚沉就是胶体被破坏的一种过程,聚沉后的胶体会发生明显的分层现象,均一稳定的状态就无法再恢复了。我们可以放心大胆地在豆浆里加糖而一般很少加盐,就是因为糖是非电解质,不会破坏豆浆的胶体状态;盐属于电解质,会使胶体发生聚沉,使豆浆中的重要营养成分发生沉淀,我们所喝到的液体口感变差,营养也降低了。看来我们一般不喝咸豆浆在科学上和营养学上还是有重要依据的。从另外一个方面来看,豆浆胶体主要营养是蛋白质,蛋白质溶液遇到较浓的食盐也会发生盐析[15]现象,使蛋白质产生絮状沉淀而从溶液中分离出来,这就使豆浆失去了最重要的营养价值。但任何事情都有两面性,豆浆里面加入盐聚沉之后,却产生了另一种独特的美味——豆腐。豆腐和豆浆都是淮南王刘安发明的。大家只需要很简单的原料就可以在家里制作营养而美味的豆腐。
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第1步:取黄豆1kg,洗净后放入水中浸泡,冬天浸泡4~5小时,夏天2~3小时。浸泡时间一定要掌握好。
第2步:黄豆浸好后,捞出,按每1kg黄豆6L水的比例磨浆,可以用豆浆机来完成磨浆的工序,一般可以得到6L左右的豆浆。
第3步:把磨出的生浆倒入锅内煮沸,不必盖锅盖,边煮边撇去面上的泡沫。豆浆煮到温度达90℃~110℃时即可。温度不够或时间太长,都会影响豆浆质量。
第4步:把聚沉剂(南方用石膏水,北方用卤水,家庭中还可以用葡萄糖酸内酯)冲入刚从锅内舀出的豆浆里,用勺子轻轻搅匀,数分钟后,豆浆就凝结成豆腐了。
从豆浆到豆腐的过程,关键步骤就是点浆,不管是南豆腐用到的石膏(硫酸钙的水合物),还是北豆腐用到的卤水(氯化钙和氯化镁的溶液),或者是葡萄糖酸内酯,它们都属于电解质溶液,聚沉后得到的豆腐、豆腐脑等就成了富含蛋白质的健康食品。聚沉不仅可以被人们用在豆腐的制作上,在医疗止血、水的净化等方面也很常见。例如重要的净水剂明矾[分子式为KAl(SO4)2·12H2O]就是一种絮凝剂,可以让水中的泥沙等悬浮物发生聚沉而使水得到净化。又如紧急的止血方案可以用到盐类氯化铁的溶液,它让血液胶体迅速发生聚沉而阻止了更多血液流出。在自然界中也有很多与胶体聚沉相关的实例,三角洲和沙洲的形成就是非常典型的例子,河水本身因含有较多的悬浮物而形成了一种胶体,当河流到达入海口时往往形成三角洲,就是因为海水中含有高浓度的盐分,盐就是典型的电解质溶液,使河水中的泥沙迅速发生聚沉而形成了沙洲,长江三角洲、珠江三角洲都是这样形成的。
我们常吃的食品中还有一种特殊的胶体——凝胶。凝胶是一种固体,呈胶冻状,因为分散质粒子直径为1~100nm,同样具有丁达尔效应。最常见的凝胶是果冻,果冻是用琼脂等植物胶加入一些水果和辅料制得的。生活中还有很多美食都与琼脂有密切关系,西点中的水果布丁、慕斯蛋糕等高档甜品都是用琼脂粉为主要材料制作而成,其爽滑的口感就来自凝胶的特性。不仅仅植物胶和果胶是凝胶,动物胶也可以制作成凝胶,大家非常熟悉的美食——肉皮冻就是由猪皮熬制成的明胶制得的,另外还有驴皮熬制成的阿胶。另外,淀粉为主的食材也可以制成凝胶,例如红薯粉或者绿豆粉制成的凉粉,土豆制得的土豆粉。
回到咸豆浆这个话题,为了保持食物的口感和营养成分,人们往往对不同的食品有特定的口味选择,如甜豆浆、甜牛奶、酸黄瓜、咸鸭蛋、辣白菜等,都有很多背后的因素决定了风味的选择。不过,饮食总是会有很多独特的个性,没有一成不变的规律和习惯,如湖南和天津等地区也有咸牛奶和咸豆浆这样的特殊食品,足以让人明白饮食文化千姿百态而又博大精深。据说现在家喻户晓的酸奶就是源于羊奶在储存的过程中不小心导致的偶然变质,从而让人们获得了对新奇美食的突发灵感。如果我们始终固守着对食品风味的单一认可,也许会错过舌尖上的另一次奇遇!
科学故事
早在公元前3000多年,居住在安纳托利亚高原的古代游牧民族就已经制作和饮用酸奶了。最初的酸奶可能起源于偶然的发现。那时羊奶存放时经常会变质,这是由于细菌污染了羊奶,但是有一次空气中的酵母菌偶然进入了羊奶,使羊奶发生了特殊的变质,变得更为酸甜适口了。这就是最早的酸奶。牧人们发现这种酸奶很好喝,为了能继续得到酸奶,便把酸奶的酵母菌接种到煮开后冷却的新鲜羊奶中,经过一段时间的培养发酵,便获得了美味的酸奶。