尸体会变硬，可为啥超市的肉不硬？这要感谢美国开国元勋
来源 公众号“把科学带回家”
撰文 七君
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（rigor mortis）。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。
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《电的试验及观察》（Experiments and observations on electricity）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（glycolysis），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，当时大家开冲击波是靠放炸药。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实用。
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。
懂了，给僵尸通电可使其关机。
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