為了吃上一口披薩,他發了一篇流體物理論文

義大利,那不勒斯,披薩的發源地。這座人口不到100萬的城市裡,可以線上搜尋出超過240家能做披薩的餐館。

可惜,身處「披薩之城」, 當地一所大學的材料學副教授埃內斯托·迪·馬約(Ernesto Di Maio)卻沒這個口福——因為他對披薩里的酵母嚴重過敏。披薩或麵包裡的酵母菌,會讓他身上長起紅疹和腫塊。

埃內斯托·迪·馬約丨Twitter/@sten8_

這就有點尷尬了。在那不勒斯如果不吃披薩,別人會問他:你不喜歡披薩嗎?為什麼要吃義大利麵?奇怪。

披薩的經典做法可以追溯到公元前3世紀,簡單來說,分三步走:在發酵的麵餅塗上番茄醬,撒上乳酪和配料,放進烤爐裡烤。

要想做出一塊成功的披薩,基礎條件是你要擁有一塊優秀的麵糰;而對於一塊麵團來講,除了麵粉、水、鹽等原料,最關鍵的成分是酵母

披薩麵糰丨pixabay

披薩麵糰丨pixabay

酵母屬於微生物,它們吃麵團中的澱粉和糖分,再產生二氧化碳(有人把這個過程形容成酵母在「打嗝」)。這些二氧化碳會被困住,在麵糰裡形成細小的氣孔,使麵糰膨脹。然後,當廚師烘烤披薩餅時,這些氣體會被趕出來,從而在餅裡留下大量的孔洞,讓披薩麵餅變得蓬鬆。

發酵需要恰到好處。發酵不足會讓麵糰小而硬;發酵過度麵糰就會很粘,還會變酸。而且,酵母發酵是一個相當緩慢的過程,可能需要幾個小時。

在「吃」這件事上,人類的智慧是無限的。

很多不用酵母來製作麵糰的方法也不斷湧現。比如,用小蘇打和檸檬汁混合使用,也可以產生類似發酵的效果。

但這些另闢蹊徑的技巧無法撼動「酵母」在麵餅師傅們心中的地位。畢竟,「酵母」作為披薩的重要原料,可是被歐盟委員會專門列入了「那不勒斯披薩餅麵糰」製作規範的。

附錄:如何製作一個「遵紀守法」的那不勒斯披薩麵糰

歐盟委員會曾對「那不勒斯披薩餅麵糰」的製作出臺過詳細的規範(No 97/2010),主要步驟如下:

1.將 60mL水倒入揉麵機(5L)容器中(該水溫為 66°C-房間溫度-原料溫度);

2.加入2.5g海鹽並手動攪拌;

3.加入10克麵粉和0.15克酵母,並以 60rpm的轉速啟動揉麵機;

4.在混合過程中,在8分鐘內逐漸加入額外的90克麵粉;

5.揉麵機運行15分鐘,期間麵糰溫度測量在24±2°C範圍內;

6.將得到的麵糰儲存在25±2°C的溫度和 75% 的相對溼度下用於醒發階段,通過使用飽和氯化鈉溶液實現溼度控制。

這也意味著,作為對酵母過敏的人,迪·馬約幾無可能吃上披薩。

日子就這麼過著。

直到有一天,他實驗室裡那個剛來不久的博士生,一個叫保羅·伊卡里諾(Paolo Iaccarino)的小夥,透露說,自己工作日是個材料學博士生,週末則是個披薩廚師,做過成千上萬的披薩餅。

左為保羅·伊卡里諾丨www.npr.org

左為保羅·伊卡里諾丨www.npr.org

一個不能吃披薩的導師,遇到一個特別會做披薩的學生,他們要一起做一個不用酵母的披薩。

迪·馬約提出這個設想,也與他一直在做的研究有關。具體來說,他近些年致力於尋找能讓聚氨酯發泡的方法。

聚氨酯是一種在生活常見的高分子材料,經常被用來做成各種泡沫或者海綿,比如很多跑鞋的鞋底就是用的聚氨酯。所以,讓聚氨酯發泡是當代化工技術中一種常見的需求。

迪·馬約開發的方法是:把原料放在一個「高壓鍋」裡,通過快速提升氣壓讓聚氨酯中產生小孔;隨後讓壓力緩慢降低,就能讓這些小孔不斷擴大。通過調控壓力大小和保壓時間,就能讓材料內部形成各種豐富的孔洞,從而成功做出聚氨酯泡沫

迪·馬約開發的方法能在聚氨酯中造出不同的孔洞丨參考文獻[1]

同樣是產生孔洞,「壓力法」對聚氨酯有用,那有沒有可能對面團也有用呢?

畢竟在迪·馬約看來,麵糰不過是一種「高度非牛頓的、時間相關的、應變相關的和具有粘彈性」的物質。在流變學的理論中,麵糰聚氨酯有著異曲同工之妙。

研究正式啟動。

為了嚴謹,他們需要先做出一個完美的麵糰作為參照。

首先,他們選用上等原料進行麵糰製作,其中包括產自那不勒斯本地的小麥粉,來自羅維戈的加碘海鹽, 以及帕爾馬特產的優選酵母。

隨後,伊卡里諾嚴格按照歐盟的規範來進行麵糰製作。

他們還請到了一位化學工程師,來仔細測量麵糰的各項物理特性,以便在無酵母版本中儘可能地複製它們。

有了參照後,他們就用同樣的工藝來製作新的麵糰,只不過這次,他們沒有添加酵母。取而代之,他們準備通過高壓直接向麵糰裡「充氣」。

但問題也來了:沒有現成的烤箱能提供他們需要的氣壓。

工欲善其事,必先利其器。為了找到合適的設備,他們還費了番力氣,最終找到了一種滅菌器。這種設備就是用高溫高壓來殺死細菌,雖然尺寸小了點,但卻正好可以用來做「充氣麵糰」。隨後,他們把這個滅菌器做了改造,在裡面加裝了能夠更精確測量溫度和氣壓的傳感器。

有了合適的設備,他們就把揉好的無酵母麵糰(僅由麵粉、水和鹽製成)放進這個高壓裝置中,再不斷調試各種壓力參數、溫度和時間,來觀察麵糰的變化。甚至還把麵糰成品小心地切開,來統計橫切面上那些密密麻麻氣孔的尺寸和數量。

在高壓容器中,麵糰中出現孔洞丨參考文獻[2]

迪·馬約師徒經過詳細的實驗比對,再結合他們豐富的流變學理論知識,最終得出瞭如下結論:「壓力注氣」這種物理學方法與「酵母發酵」這種生物學方法得到麵糰都可以用來製作那不勒斯披薩

不過,這兩種方法讓麵糰膨脹的機理並不相同,從而也會有一些細節上的區別。

簡單來說,在加了酵母的麵糰中,酵母產生氣體的擴散與麵糰內部的壓力比較平衡,生成的氣孔大小也比較均勻;而在迪·馬約的方法中,高壓會引起熱力學的不穩定,所產生的的氣孔也大小不均

迪·馬約的方法做出的披薩麵糰丨參考文獻[3]

迪·馬約的方法做出的披薩麵糰丨參考文獻[3]

即便如此,經過烤制之後,這兩類披薩餅的質地與口感都十分接近。而且無酵母披薩不用等待發酵過程,比較節省時間。

隨後,他們將這份研究發表在科學期刊《流體物理學(Physics of Fluids)》上。

不過,對研究者來說,這項研究還是略存遺憾:因為他們手頭的高壓滅菌器很小,做出的披薩只有0.4英寸,也就指甲蓋那麼大。迪·馬約的廚師學生伊卡里諾也說,他們的作品不適合普通的披薩愛好者

所以,他們下一步的計劃是,找個超大的高壓釜,爭取做個 10 英寸披薩。

或許,普通的餐館還沒準備好,去使用這樣一個需要幾釐米厚鋼板做保護殼的「烹飪」設備。

從披薩餅店到實驗室,在這項「不用酵母的披薩」研究中,有跨學科的靈感啟發,有深入的物理化學分析,有設備的精細改造,還有溫度、氣壓、時間等一系列複雜參數的調控。

迪·馬約帶領研究團隊做著這一切——

為了(酵母過敏的人)吃上一口披薩。

參考文獻

[1] Brondi, C., Di Caprio, M. R., Scherillo, G., Di Maio, E., Mosciatti, T., Cavalca, S., … & Iannace, S. (2019). Thermosetting polyurethane foams by physical blowing agents: Chasing the synthesis reaction with the pressure. The Journal of Supercritical Fluids, 154, 104630.

[2]Avallone, P. R., Iaccarino, P., Grizzuti, N., Pasquino, R., & Di Maio, E. (2022). Rheology-driven design of pizza gas foaming. Physics of Fluids, 34(3), 033109.

[3]Italian scientists hacked pizza physics to make dough without yeast, Ari Daniel, 2022, https://www.npr.org/sections/health-shots/2022/03/22/1087961262/roll-over-sourdough-italian-scientists-develop-a-new-way-rise-pizza-crust

[4]Commission Regulation (EU). (2010) 「 Entering a name in the register of traditional specialities guaranteed, [Pizza Napoletana (TSG)],」 Off. J. Eur. Union 34, 7–16.

作者:圓的方塊

編輯:麥芽楊

封面圖來源:pixbaby/參考文獻[3]

感謝黎小球對本文的幫助

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