揭秘棉花糖制作的奇妙化学变化

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棉花糖(candyfloss,美国人称为cotton candy)是一种独特的甜食。没有那种食品类似这种蓬松如雪的甜食。还有什么别的食品能让你捧一大团在手心里却好像毫无重量,一旦入口顿时融化却倍感甜美如贻?在你的孩提时代(甚至在已经长大成人的现在),棉花糖和冰激凌一定曾经是让你垂涎欲滴的零食。

和在真空室内进行脱水处理的宇航员牌冷冻干燥冰激凌一样,棉花糖本身也蕴含着某些奇妙的化学原理。除了制作零食外,这种化学原理也能在其他领域得到应用——某些科学家正在实验室尝试利用棉花糖机制造人体组织。

棉花糖的制作过程如下:把固态糖块倒进小型加热罐,罐口周围开有许多小孔;开孔位置位于一个大型金属容器的底面上。当加热罐把糖融化为液体后,整个装置开始旋转。

然后,从加热罐顶部的小孔中开始喷射出体积极小的液态糖滴,在旋转离心力的作用下,糖滴被甩出小孔,在空气中凝结成为一条条肉眼几乎不可见的糖丝。

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Image caption 棉花糖这种街头美食具有独特的化学性质(图片来源:Getty Images)

在这个融化——喷射过程中,糖的表面积增大了无数倍,在冷空气中迅速由液态凝固成固态。此时,整个金属容器内充满了大量细小的糖丝,只需用一根锥形纸棒就可将其收集,并卷绕成我们熟悉的棉花糖形状。

棉花糖机的工作原理看似很简单,但是甜食从业者们当初也是经过多年摸索才最终发明了它。1773年出版的《完全主妇》(Complete Housewife)一书在开场白中写道:“取一块四分之一磅重,经过三重提炼的糖,用文火融化。”当糖在碟中充分融化,开始“像水一样流动”时,用刀尖蘸一点液态糖,然后迅速拉出细细的一长条糖丝,并立即把糖丝不断缠绕在一个模具外面。然后不断重复这一过程。如果你的行动足够迅速,就能在糖最终凝固之前做成一个鸟巢状糖果。

值得庆幸的是,对于现在的棉花糖制作者,这种耐心和敏捷已经不再是必需。1897年,两位美国人申请了棉花糖机的专利。“敬启者,”申请文件开头写道,“我们,威廉·J·莫里森(William J Morrison)和约翰·C·沃顿(John C Wharton),两位居住于美国田纳西州戴维森县纳什维尔市的公民,发明了一种具有创新用途的糖果机器……机器包含一个容器,内盛处于融化状态的液态糖,容器旋转后,通过容器离心力作用把液态糖转化为线状或丝状物。”

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Image caption 棉花糖机能帮助科学家制造人造组织?(图片来源:Getty Images)

尽管和其他专利文件一样刻板无趣,这台棉花糖机当时却引起了巨大轰动。在1904年圣路易斯举办的世界博览会上, 莫里森(巧合且搞笑的是,他当时是一位牙医)和沃顿靠向游客售卖棉花糖而发了一笔横财。权威美食家布鲁斯·非勒(Bruce Feile)当时写的一篇文章,两人在博览会期间一共售出了68,655只棉花糖。(酷爱甜食的读者们请注意:著名的华夫饼干也是在这届世博会上首次亮相)当时的棉花糖机存在明显的振动问题,后人对此做了改进——但是,最早专利所描述的基本工作原理却一直沿用到现在。

这种用液态材料制造固态网状产品的方法有望在医学领域获得应用:范德比尔特大学(Vanderbilt University巧合的是,这所大学也位于纳什维尔)的科学家们正在使用一台棉花糖机制造能让细胞在其中生长的骨架,从而制造人造组织。

科学家们目前在人造组织研究中使用的凝胶存在问题:凝胶不能保证具有足够的疏松度,因此细胞无法在其中充分繁殖生长。范德比尔特大学的研究团队采用棉花糖机先将聚合物打成极为松散的云雾状,置入凝胶,再设法将其溶解,从而在凝胶内部形成庞大而复杂的空腔网络。实验开始后一周内,在有空腔凝胶内的细胞存活率达90%,而在无空腔凝胶内的细胞存活率只有60-70%。

现在,只需片刻就能享用由液态糖转化而来的美味棉花糖。这时,别忘了要用尖刀的旧时代主妇,还有让人人都能享受这种美味的棉花糖机发明人——同样的原理还有望在某天帮助我们制造新的人体组织。

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(责编:友义)

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