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尸体不是会变硬吗,为啥超市的肉不硬?

大家在侦探电影和小说里可能会接触到一条知识:动物死后尸体会逐渐变硬,发生尸僵。当尸僵开始时,肌肉的弹性开始下降。当尸僵完成时,肌肉的硬度达到最大,最为硌牙。

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所以问题来了,我们平时买来的肉为什么不是硬邦邦挺尸状的呢?

我们能吃上不容易尸僵的肉这件事要感谢一个科学家和历史人物——美国开国元勋本杰明·富兰克林。

你可能不知道,富兰克林除了是个爱玩闪电的男孩,还喜欢用电做鸡,火鸡的鸡。

1749年,富兰克林发现给火鸡肉过电后,火鸡肉居然变嫩了。在 Experiments and observations on electricity (电的试验及观察)一书中,富兰克林记录道:“我们成功地用电击处死了火鸡当晚饭,还用电烤叉来烤”,“用电击这种方法处死的火鸡肉特别嫩”。

就这样,富兰克林成了用电做小鲜肉的先驱。

实际上,肉的嫩度是消费者最看重的品质指标之一。为了保证肉的鲜嫩,不同国家制定了相应的标准,比如澳洲就有澳大利亚肉类标准(MSA)。

现代食品研究发现,肉嫩不嫩主要取决于三点:

第一点,就是肌小节(肌肉纤维的基本单位)的长度。第二是肌原纤维蛋白的分解,也就是蛋白酶解(proteolysis)情况。第三就是结缔组织的软硬程度。

肌小节

结缔组织和动物的年龄以及肌肉类型有关,很难改变,因此在肉制品加工行业被称为基础硬度(background toughness)。攻克其他两点是让肉变嫩的主要目标。

20世纪的大量研究发现,在动物被屠宰后不久对尸体进行电击,就可以让肉变嫩,这招就叫做电刺激(electrical stimulation)。而在20世纪50年代在冷柜出现后,肉类加工企业开始大规模应用电刺激技术,用来防止牛羊肉入冰柜后变硬。

在肉制品加工行业,电刺激是常规的嫩肉处理操作。图片来源:sciencenews

原来,肌肉在冷冻时会收缩变短,这在畜牧业叫做冷收缩(cold shortening)。

冰柜里的山羊肉 图片来源:wikimedia

新西兰奥塔哥大学的食品技术学家 Alaa El-Din Bekhit 介绍,新西兰是最早利用电刺激防止冷收缩的国家。在约70年前,新西兰的从业者发现,如果把屠宰后不经处理的牛羊肉直接放入冷柜,肉就会因为冷收缩变得非常硬。这些肉出口到欧洲,引起了欧洲消费者的不满,因此后来新西兰就开始采取了电击致嫩shi的操作。

Bekhit 介绍,在新西兰,牛羊屠宰后一般会接受大约2.5万伏特的短暂电压刺激。后来澳大利亚和其他国家也陆续跟进。


死去不久的鹿在电刺激下全身颤动。一些公司利用电刺激致肉嫩的原理制造了供猎人使用的电刺激仪器,如动图中的 Tenderbuck。

不过,电刺激让肉变嫩是什么原理?

电击致嫩的原理还没有被完全搞清楚。不过一般认为,电刺激的主要作用是促进肌肉的糖解(glycolosis),也就是消耗掉肌肉的能量储备。过早消耗光能量后,肌肉纤维就无法在尸僵的过程中收缩,因此也就不会变硬缩短了。这就解决了刚才说到让肌肉变嫩的第一个问题。

此外,电刺激时还可以让钙离子加速释放,从而增加蛋白酶解的速率,让肌肉蛋白更快分解,解决了第二个问题。

悬挂利用机械拉伸可以达到一定的嫩肉效果 图片来源:wikimedia

但是,电击可能会影响肉的颜色和含水量,让肉变柴,所以并不是完美的嫩肉方法。除了电刺激,在尸僵发生之前给肉抹上盐和糖、添加蛋白酶,同时拉伸肌肉都是业内常规嫩肉方法。

家用嫩肉锤利用机械应力破坏肌肉纤维 图片来源:pixabay

在这些基础之上,不少肉厂还会用剁和绞等机械方法把肉打嫩。不过,冷兵器会破坏肉的卖相,肉价就会下降,所以这种被称为刀片嫩化的方法一般适用于品质不高的肉。

除了上述方法,最近肉制品加工行业还出现了不少新式的嫩肉法,其中一个叫做冲击波技术(shockwave technology)。


这种技术就是给在泡在水里的肉在几毫秒内施加1吉帕的高压冲击波,从而破坏肌原纤维蛋白,把肉打嫩。

这个技术的原理其实很简单粗暴。澳大利亚布里斯班的澳洲联邦科学与工业研究组织(CSIRO)的食品技术研究者 Roman Buckow 介绍,牛肉的75%是水,当附近的水里产生冲击波时,牛肉里的水分也会吸收一部分能量,并把它转化为机械应力,把肌肉组织扯碎。

这是日本熊本大学用番茄做的演示——



经过冲击波打击后,番茄还保留着原来的形状,但是内部已经变得十分松软,用吸管就可以插入喝番茄汁了——


茄子、黄瓜和洋葱也可以这样不脱皮榨汁——


实际上,最早的冲击波技术出现在20世纪50年代,但是直到90年代才在美国出现半工业化的冲击波机械,当时大家使用冲击波是靠放炸药。没错,肉太老了,可以用炸弹炸炸嫩。

那时,美国农业部旗下农业研究局的研究者 Morse Solomon 对炸药冲击波嫩肉进行了大量研究。不过由于业界对炸药的安全性有顾虑,所以这种技术迟迟没有被投入使用。

后来在2005年出现了不用炸药,而是用电产生冲击波的技术,这种新技术叫做水电式水下放电(electrohydraulic underwater discharges)。

2008年,德国食品技术研究所(German Institute of Food Technologies)利用水电式水下放电技术建造了一个实验性的工厂,并进行了一些研究。结果发现,没有用该技术处理的肉的剪切力是4.5千克,而用这种技术的肉只需要3.2千克的力就可以切开,果然嫩了很多。

2012年欧盟资助的冲击波嫩肉项目 ShockMeat 的设备原型机。图片来源:(DOI)10.1016/B978-0-08-100294-0.00009-2

2012年,欧盟资助了一个叫做 ShockMeat 的嫩肉项目,这个项目也利用水电式水下放电技术。结果显示,用该技术处理的猪肉和牛肉的剪切力减少了10-25%,效果很不错。

不过,冲击波嫩肉技术也不完美,比如包装材料容易在冲击波处理过程中破损,所以它离大规模应用还有一些距离。

除了冲击波技术,还有另外一种用电的新兴嫩肉技术——脉冲电场技术(pulsed electric field)。

脉冲电场技术就是给食材施加以微秒为单位的一波一波的高电压,把细胞打碎。


脉冲电场技术所基于的原理是电穿孔(electroporation):在施加高电压的情况下,细胞膜会穿孔,里面的细胞质就漏出来了。

脉冲电场技术特别适用于粉碎不能加热的食材,比如水果。此外,电穿孔不仅能作用于食材细胞,也能作用于微生物,因此还能实现低温消毒。

看,用脉冲电场技术处理过的番茄不用水煮就可以轻松剥皮——


这是用脉冲电场技术处理过的土豆炸出来的薯条。这薯条像火腿肠一样弹性十足,可以被掰弯——



利用脉冲电场技术技术,2019年德国食品技术公司 ELEA 还拉出了一条世界上最长的薯条,足足有3.14米长。


闪电男孩富兰克林一定想尝一尝这些花式电嫩的食物吧。

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