各位家長和小朋友們，你們有沒有過這樣的時刻：孩子舉著一塊巧克力，好奇地問“為什么它硬邦邦的，一到嘴里就化了呀？”要是給食物頒個“變形奧斯卡獎”，巧克力絕對能穩(wěn)獲提名，它是最迷人的“食物變形大師”之一，完美詮釋了軟物質(zhì)的“多重性格”。同一塊物質(zhì)，為何既能以固體的姿態(tài)抵抗外力，又能在口中悄然化身流體？其實，這正是軟物質(zhì)的神奇之處——每一口巧克力，都是食物在口腔里上演的一場精密“流動藝術(shù)秀”。今天，我們就帶著孩子一起，用科學(xué)的眼光拆解這顆美味的“魔法豆”，讓孩子在吃零食的同時，輕松get物理知識，還能培養(yǎng)對科學(xué)的好奇心～

“絲滑”“醇厚”竟能被精準(zhǔn)測量？

咬一口巧克力，我們說的“絲滑”“醇厚”到底是什么？口感，這個看似主觀的感官感受，其實能用量流變學(xué)這門科學(xué)來解碼。簡單說，流變學(xué)就是測量物質(zhì)在剪切力下怎么變形、怎么流動的學(xué)問。有了它，我們終于能為“順滑”“濃稠”“彈性”等形容詞賦予精確的參數(shù)，讓美食體驗從憑感覺變成講科學(xué)。

舌尖偏愛的絲滑黃金參數(shù)

科學(xué)家是這樣描述咀嚼過程的：當(dāng)你嚼巧克力時，舌頭與上顎之間會被“拽著”發(fā)生一種流動，這就是剪切流動。而這里面藏著一個關(guān)鍵公式：舌頭施加的剪切應(yīng)力（τ）= 巧克力的本體剪切粘度（η）× 剪切速率（γ?）。而剪切速率大致等于舌頭移動速度與熔融巧克力層厚度的比值。我們最喜歡的順滑口感，也有明確的數(shù)值標(biāo)準(zhǔn)：在口腔常見的剪切速率（20s?1）和人體正常體溫（37攝氏度）下，對應(yīng)1.5～3.5Pa·s（帕斯卡·秒）的粘度范圍。

給口感裝上數(shù)值標(biāo)尺

為什么巧克力常溫下是硬的，進嘴就化了？答案藏在它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)里。

絲滑口感 = “形態(tài)V”

熔融的巧克力，其實是由糖、可可粉、乳粉顆粒分散在一種牛頓型脂肪熔體（通常是可可脂）中構(gòu)成的。在室溫下，它的內(nèi)部會結(jié)成均勻可控的可脂晶體，讓它給巧克力搭了個骨架，讓它能保持精美的造型，甚至掰斷時會發(fā)出清脆的“咔嚓”聲——這是固體特有的特征。

不過，可脂分子不同的排列方式會形成不同類型的晶體，從而影響巧克力的口感。其中，我們最喜歡的那種表面光亮、掰開時發(fā)出清脆“咔嚓”聲的巧克力，被稱為“形態(tài)V”，它并非完整的晶體，熔點為32攝氏度，略低于人體口腔溫度，所以巧克力在入口后能快速融化，帶來“入口即化”的絲滑感。

顆?？诟?= “形態(tài)VI”

而另一種“形態(tài)VI”的晶體，雖然從熱力學(xué)角度來看是最穩(wěn)定的結(jié)晶形態(tài)，但它的晶體結(jié)構(gòu)粗大，吃起來會有明顯的顆粒感，完全喪失了形態(tài)V的絲滑口感。所以，無論是工業(yè)量產(chǎn)還是家庭自制，都得靠調(diào)溫工藝來“指揮”晶體：通過“加熱→冷卻→回溫”的溫度循環(huán)，讓可可脂盡可能形成形態(tài)V結(jié)晶?？梢姡龊靡粔K巧克力也是一門“晶體指揮”藝術(shù)。

口腔是“魔法實驗室 ”

一旦把巧克力放入口中，體溫便會瞬間瓦解其晶體結(jié)構(gòu)，原本硬邦邦的固體，會悄然“變身”為油脂包裹著微小顆粒的濃漿，呈現(xiàn)出非牛頓流體的特性——在壓力下能柔軟變形。這一刻，它從堅硬的固體無縫切換到絲滑流體，讓你在一聲脆響與一抹順滑之間，體驗到物質(zhì)狀態(tài)在舌尖上的奇妙相變。

當(dāng)熔融的巧克力在嘴里被咀嚼（即受到剪切應(yīng)力）時，它的內(nèi)部正在上演一場“結(jié)構(gòu)大改造”，多種機制會同時發(fā)力：形變、取向、解團聚，這些變化會讓巧克力的內(nèi)部結(jié)構(gòu)更均勻，這一現(xiàn)象因此被稱為“結(jié)構(gòu)化效應(yīng)”。

不過，這場改造不是隨便啟動的，得滿足一個條件：剪切應(yīng)力要超過一個特征值（τ?，屈服應(yīng)力），通常在5～12Pa之間。一旦超過這個值，熔融巧克力就不再表現(xiàn)得像固體，開始展現(xiàn)流體的特性。

隨著剪切應(yīng)力繼續(xù)增大，結(jié)構(gòu)化效應(yīng)進一步發(fā)展，巧克力的粘度下降，口感就會越咀嚼越順滑。

最平凡的美味里，往往藏著最不平凡的科學(xué)密碼。下一次品嘗巧克力時，不妨細細感受——那1.5～3.5Pa·s的絲滑里，藏著物質(zhì)世界的奇妙。

責(zé)任編輯｜趙青云 李雅欣

運營編輯｜李雅欣 王紫墨（實習(xí)）

質(zhì)量審核 | 王維嘉

圖文來源 | 《知識就是力量》雜志《科學(xué)“煉金術(shù)”，如何做一塊合格的巧克力》，撰文/嚴(yán)大東（浙江大學(xué)物理學(xué)院）張興華（北京航空航天大學(xué)物理學(xué)院），原文有刪改，原創(chuàng)作品轉(zhuǎn)載請注明來源。

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