謝邀,剛喫完菠蘿。

最近,科普界對菠蘿的四種喫法產生了一些爭執,[1]本文通過實驗方法從側面提供一些彈藥,希望大家繼續探討。

使用一次性手套,[2]大力抓握榨取菠蘿汁液,離心後,[3]通過喝掉下層果汁的方式獲取上層清液,滴加製作觀測樣品,通過光學顯微鏡[4]進行觀察。對比試驗使用去離子水和食鹽水[5]進行對比制樣。

放大250倍後,能明顯看到,菠蘿汁液中帶有大量的針狀物體,尺寸均一,長度約100微米。2500倍放大後,能看到針狀物體形狀規則,系以類自晶種方式產生的均勻自組裝,並非系統雜質。在獼猴頭的上清液中也有觀察到類似的現象,其他水果冰箱裏沒有,無法考察。針狀的頂視圖可能是一個六方晶系由於某個晶面(例如120晶面)生長速度過快,導致看起來長寬比很特殊,但仍可能是自發組裝的晶體。

250倍

2500倍

使用200ml容器[6]盛放菠蘿,使用純凈水和淡鹽水浸泡約15min的結果如下。

水泡
鹽水,圓形為氣泡,可忽略

菠蘿經浸泡後,菠蘿汁中的針狀物體,密度減小,尺寸減小,長度從100微米降低到50微米左右,放大後仍能識別出其針狀外型,進一步證明該物質為結晶性,至少為自組裝產生。一般來說,高濃度自組裝的材料,由於材料存在不均一性,組裝的速度並不一致,就會出現越發整齊的材料越先組裝/結晶,且最後溶解;從而由於熱力學原因導致產生順序差異,那麼溶解的時候也是按照反的順序進行,而不會將晶體直接溶成兩段,只會將長的針頭變為短的針頭。另材料出現尺寸不均一的情況,可能菠蘿尺寸較大,泡水不均勻導致。

特別感謝五蓮老師,小飛老師的指導

參考

  1. ^國立研究院的人稱之為長凳,但我們稱之為條凳。
  2. ^購自達美樂
  3. ^胳膊掄圓了甩,60r/min,2s
  4. ^廣告位
  5. ^特別感謝可口可樂集團和中鹽集團的大力支持
  6. ^搪瓷,宜家


目錄

1.但事實真的如此嗎?

2.菠蘿扎嘴的元兇究竟是什麼?

為什麼喫菠蘿的時候要泡鹽水?姚蔚銘的視頻 · 8407 播放

與中科院物理所對線(對方已修改)


菠蘿蛋白酶並不是喫起來扎嘴的原因


喫菠蘿泡鹽水是很多人的習慣,人們通常以菠蘿種含有「菠蘿蛋白酶」為原由,解釋口腔刺痛扎嘴是因為蛋白酶在分解你嘴巴里的肉,「喫菠蘿的同時其實菠蘿也在喫你」

而加鹽可以使蛋白酶變性失活,所以就變得不扎嘴了。

1.但事實真的如此嗎?

如果以這樣的理由解釋菠蘿,反而會冒出更多的問題~

  1. 木瓜的蛋白酶含量更高,可是並沒有菠蘿扎嘴;
  2. 僅僅依靠鹽水使蛋白酶變性失活,至少需要7%以上的濃度,遠遠高於正常人對鹽的承受極限(人一天攝入大約2g鈉就足夠了);[1]
  3. 食鹽使蛋白酶變性失活的效果是可逆的,也就是常說的鹽析,當被喫到口腔中,再次恢復正常濃度時,蛋白酶的效果應該又有了;

泡一個菠蘿假如只用1L水,那你就要加入70g鹽並且充分泡進波蘿裏纔能有效抑制蛋白酶,70g鹽相當於要把一包鹽一次性倒出五分之一???(?????_?????)????????

2.菠蘿扎嘴的元兇究竟是什麼?

草酸鈣針狀結晶

他長這個樣子

放大100倍後觀察

大家是不是有點頭緒了,就是個小小的像一樣的草酸鈣結晶,扎著我們的口腔,所以有刺痛感,當我們不喫菠蘿後,它們就會慢慢溶解掉,不再扎嘴。

而用鹽水泡菠蘿很大的一部分原因就是促進草酸鈣的溶解,減少針狀結晶的存在。只要你能忍受寡淡的口感,其實多拿水沖也是有作用,加鹽更多是為了減少寡淡的口感,提升菠蘿口味,就像有的日本人喫西瓜會撒一層薄鹽一樣。

蛋白酶引起過敏通常需要一段時間,因為人體免疫系統作出反應需要時間, 但是「扎嘴」是喫菠蘿瞬間出現的反應,沒有延遲。[2]

與此同時,含有草酸鈣的食物還有很多,例如蔬菜中的莧菜、菠菜;水果中的獼猴桃等等。這也是有些人對於獼猴桃也有扎嘴感的原因,而蔬菜因為要經過烹飪食用,焯水煎炒蒸煮,會使扎嘴的草酸鈣流失掉。

草酸鈣也會隨著菠蘿和獼猴桃的成熟,含量慢慢減少。而且現在菠蘿經過人工的篩選和反覆的培育,相比小時候喫的菠蘿,現在菠蘿的草酸鈣含量越來越低了,從水果店買來也可以直接喫。兒時喫菠蘿前必泡鹽水的過程最終只停留在記憶裏。

不過去除草酸鈣結晶真的就好嗎,可能還真未必。

例如菠蘿飲料、菠蘿果醬,只模仿出菠蘿的味道可能還差一點,畢竟我們喫菠蘿是味覺+痛覺雙重體驗,所以也會在這些菠蘿製品中添加一些草酸鈣來使它的味道更像菠蘿。

參考

  1. ^狄荻,周詠新,張新燁,楊彩雲.探究影響菠蘿蛋白酶活性的條件[J].生物學通報,2020,55(11):58-60.
  2. ^]史軍,劉春田.菠蘿:扎嘴的甜蜜[J].科學世界,2020(05):118-121.


太有意思了。關於菠蘿為什麼扎嘴,「菠蘿蛋白酶派」和「草酸鈣結晶派」已經吵起來了,看起來兩邊好像都挺有道理的。

要我說,不如做一個實驗看看吧。

但是,這實驗該怎麼做呢?

我想了一個晚上,有了一些非常初步的想法,我打算把它放在這裡,也希望大家能一起集思廣益,看看能不能一起完成這個「雲實驗」。

實驗準備:關於「扎嘴感」的定量描述

思考這個實驗的過程中,遇到的第一個問題就是,如何定量描述「扎嘴感」?

我覺得可以用食品感官測試的方法定量描述。比如,設計一份 5 點的量表,也就是分值在 1~5 分,分別表示如下感官體驗:

  • 1分:完全沒有扎嘴感。參比樣品:純水
  • 2分:若有似無的扎嘴感。(感官閾值)
  • 3分:較為明顯的扎嘴感。
  • 4分:明顯、強烈的扎嘴感
  • 5分:非常強烈的扎嘴感。參比樣品:未成熟的菠蘿

然後我們每次測試的時候都安排儘可能多的人參加(把樣本量做上去,這樣結果更準確)。每人品嘗足夠多的樣品之後,在量表上寫下自己的分值。

同時,在品嘗不同樣品之間,也需要留出足夠的休息時間,以保證扎嘴感完全消失。(我想了一下,因為皮膚破損的恢復速度比較慢,為了嚴謹和安全起見,最好每人每天只品嘗一個樣品。)

預實驗:勻漿狀態和固體狀態的扎嘴感區別

準備一些扎嘴的菠蘿,一部分切成塊,另一部分用普通攪拌機打成勻漿。被試分別品嘗切塊樣品和勻漿樣品,並完成打分。

理論上普通攪拌機攪打成勻漿應該不會破壞菠蘿蛋白酶和草酸鈣晶體的結構,因此勻漿應當也有扎嘴感。如果勻漿沒有扎嘴感,那我們就必須考慮別的引起扎嘴的因素了。

實驗一:驗證「菠蘿蛋白酶」本身能否扎嘴

菠蘿蛋白酶本身屬於食品添加劑(酶製劑)的一種,在網上很容易買到。隨便找了兩個:

植物蛋白 菠蘿蛋白酶5萬u/g食品級酶製劑 烘烤乾酪肉類淘寶¥ 13.60去購買?

廠家直銷 菠蘿蛋白酶 酶製劑 食品級添加劑植物酶裝微淘寶¥ 22.00去購買?

實驗中,準備兩杯清水,其中一杯中放入菠蘿蛋白酶(具體劑量得查一下菠蘿中蛋白酶的濃度,取相同數量級)。

被試分別品嘗兩個樣品,並完成打分。理論上純水樣品的分值應該都是 1 分。

如果加入菠蘿蛋白酶的樣品分值的平均大於等於 2 分,那說明「菠蘿蛋白酶」本身可以提供扎嘴感。否則「菠蘿蛋白酶」本身無法提供扎嘴感。

實驗二:驗證菠蘿中蛋白酶的作用

首先準備一些完全不扎嘴的菠蘿(比如金鑽鳳梨之類的高端品種),將它們打成勻漿,分成兩組,其中一組加入菠蘿蛋白酶,另一組不加。被試分別品嘗兩個樣品,並完成打分。

如果加入菠蘿蛋白酶的實驗組有扎嘴感(平均大於等於 2 分),說明菠蘿中的菠蘿蛋白酶,是引起扎嘴感的因素之一。

如果加入菠蘿蛋白酶的實驗組沒有扎嘴感,那麼可以排除菠蘿蛋白酶的作用。

但是請注意:這個實驗無法排除其他可能引起扎嘴感的因素,比如草酸鈣結晶。因為也有可能是菠蘿蛋白酶和草酸鈣結晶的共同作用。

實驗三:驗證草酸鈣結晶在菠蘿扎嘴感中的作用

準備一些普通的,扎嘴的菠蘿,分成三個部分。

1號樣品:用普通攪拌機短時間攪打成勻漿,

2號樣品:用高速破壁機長時間攪打成勻漿(可能需要加入冰塊以確保勻漿的溫度相對恆定)

3號樣品:用高速破壁機長時間攪打成勻漿(可能需要加入冰塊以確保勻漿的溫度相對恆定),然後在此基礎上額外加入菠蘿蛋白酶。

理論上,高速破壁機長時間攪打後,針狀的草酸鈣結晶應該會被破壞,至少會被破壞一些,但由於沒有涉及高溫,蛋白酶不至於失活。

有人可能會擔心攪打的過程本身會讓蛋白酶失活,或者細胞內的溶酶體消化掉蛋白酶。那我們加一組額外加入蛋白酶的,三組來做對比。

結果預測如下:

如果草酸鈣結晶是罪魁禍首,那1號有扎嘴感,2,3號沒有。這樣的實驗結果可以排除兩者兼有的可能性。

如果菠蘿蛋白酶是罪魁禍首,或者兩者兼有,那在這個實驗中1號,2號,3號都應該有扎嘴感。

實驗四:驗證食鹽水在控制菠蘿扎嘴感中的作用

說實話,我一直對鹽水能控制多少菠蘿的扎嘴感有疑慮。在最後加一個這樣的實驗,可以明確鹽水到底有沒有用。

實驗很簡單,先設計一個食鹽水的濃度梯度,再把普通的,有扎嘴感的菠蘿分別用不同濃度鹽水浸泡同樣長的時間,然後按照之前的方法測試扎嘴感的強弱。


這些都只是非常初步的想法,可能存在大量不嚴謹的地方,也有很多細節沒考慮到。請各位斧正,一起完善一下實驗。

不過有一點是肯定的:這個實驗要真做起來,肯定是很長期的那種了,不是那種一兩天就能完成的。


哈哈哈,這個問題很有意思呀~

摻和一下 @姚蔚銘 姚大和 @中科院物理所 中二所的對線吧~

我還是比較支持蛋白酶的說法的~

針對草酸鈣針狀晶體這個說法我有幾個疑問~

  1. 草酸鈣在水中一般認為是不溶物,室溫下(25℃)草酸鈣的溶度積常數Ksp是 [公式] ,那麼氯化鈉水溶液中為什麼能促進草酸鈣溶解呢?我學識有限,還真想不到,如果不能溶解,豈不是泡鹽水就純粹心理安慰?這一點還有一些佐證,比如草酸鈣是常見的腎結石的罪魁禍首,如果泡鹽水可以輔助溶解的話,似乎治療腎結石也變得更簡單了一些~
  2. 草酸鈣晶體是植物中普遍存在的,而草酸鈣針狀晶體作為一種特殊的結晶形態,也是在不少植物中都有的,而且確實有些植物會在葉片表面演化出刺細胞,搞出草酸鈣針狀晶體的晶束,構成蟄毛,來避免被動物喫掉,不過目前還沒注意到有植物的子房和苞片的內部長草酸鈣針晶來避免被喫掉的(我們喫的菠蘿是菠蘿的整個花序[1]),也可能是我隨便查的幾篇文章[2][3][4][5]恰好都沒關注這方面吧~
  3. 葉子上的蟄毛一般都肉眼可見大小,而菠蘿裏就顯微鏡照片裏那麼小的針狀晶體真的能刺破皮膚嘛?假如說,我們的舌頭和口腔的粘膜細胞真的是針晶刺破的,那理論上是無法被消化系統溶解的,因為草酸鈣只在濃鹽酸和濃硝酸等極端環境下溶解,而胃酸的酸性對於草酸鈣來說是否足夠我也不太敢確定,似乎不夠酸(抽空也可以算一下),因為隨手查的數據,常態下胃酸pH是1.3-1.8,喫飯喝水的時候,會被稀釋到3.5,而胃排空的時候甚至是中性的(如果這個數據不靠譜的話,歡迎糾正),這樣看來,假如菠蘿裏的草酸鈣針晶真的能輕易破壞粘膜且不會被胃酸溶解,那應該從入口一路扎到出口,但我們的經驗似乎並不是這樣……即便能被胃酸溶解,至少也應該對咽喉和食道有劃傷,但是我們的經驗好像也沒有過~
  4. 大家可以回憶一下,其實喫很多水果,尤其是未完全成熟的水果,都會有類似菠蘿這種扎嘴的情況出現,比如獼猴桃,比如芒果,比如木瓜……喫的時候是一進嘴就滿嘴血,還是喫了很久之後,越喫越流血呢?我的印象中,一般喫第一口,甚至第二口的時候都沒什麼感覺,當我喫了很多的時候,越來越有感覺,但已經欲罷不能了,然後就能看到水果的果肉上有點點血紅……這種情況似乎更接近酶的溶解,而不是劃傷~
  5. 還有一個比較令人困惑的點,就是似乎菠蘿飯裏的菠蘿還有菠蘿罐頭裡的菠蘿並不扎嘴,這是什麼處理導致的呢?我傾向認為這個對酶的說法更有利~不過這一點似乎並不是很有力,因為我看到有文章顯示溫度是可以影響草酸鈣晶型的[6],這樣的話,就說不清了~
  6. 最後,弱弱質疑一下,顯微鏡拍到的真的是草酸鈣針晶嘛?會不會是植物纖維或者別的什麼,畢竟要明確晶型的話,不能只通過光學顯微鏡這種低倍觀察得到,至少應該對其晶體性進行表徵(比如粉晶XRD),或者用高倍顯微觀測結合元素分析(比如SEM和EDS)~

總之,細心的讀者大佬們也一定已經發現了,我也沒有實錘的證據,只是單純過來湊個熱鬧,希望大佬們能從各自的角度分析問題,討論問題,這樣才能更加趨近於事實的真相~


順便,從博士論文裏翻到了兩個陳年老文章

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/0030422094901775

Diversity and distribution of idioblasts producing calcium oxalate crystals in Dieffenbachia seguine (Araceae)

以及我直接web of science上搜到的陳年老老老文獻

PSYCHOPHYSICAL PROPERTIES OF MECHANICAL ORAL IRRITATION

都提到了草酸鈣針晶可能傷害捕食者,也都放上來,大家也一起學習一下~

參考

  1. ^科學網-桃、蘋果等常見水果喫的是什麼部位?《植物學》停課不停學(十四) http://blog.sciencenet.cn/blog-3319332-1225345.html
  2. ^李秀麗,張文君,魯劍巍,王荔軍.植物體內草酸鈣的生物礦化[J].科學通報,2012,57(26):2443-2455.
  3. ^譚雲.植物草酸鈣晶體的形成和功能[J].生物學通報,2007(10):20-21.
  4. ^付月,呂艷秋,梁雪,鄒熙瑩,楊玉輝,梁爽,荀二娜,王光野.植物草酸鈣晶體的研究進展[J].分子植物育種,2021,19(05):1681-1686.
  5. ^李秀麗. 香蕉(Musa spp.)體內草酸鈣針晶體的生物礦化機制[D].華中農業大學,2014.
  6. ^陳村元,歐陽健明.溫度變化對草酸鈣晶體生長的影響[J].人工晶體學報,2006(02):310-314.


哈哈哈哈哈哈 這是一個非常不錯的問題

想喫菠蘿並不容易,每個菠蘿都有它的脾氣,所以也並不是所有菠蘿都需要放到鹽水裡面去。

高中生物課本上蘇軾老先生告訴我們 紅柿摘下未熟,每籃用木瓜三枚放入,得氣即發,並無澀味。然後高中生物由此介紹了乙烯作為植物激素的角色。由於篇幅的限制,高中生物把後面的一部分給省略了——那就是水果分為呼吸躍變型(climacteric fruit)和非呼吸躍變型,有時候也被譯作更年性水果與非更年性水果。前者成熟過程中,呼吸作用的速率與乙烯的產生量會突然上升,形成一高峯(即呼吸躍變),再回歸到正常水平,很多大分子會被分解使得水果變甜、變軟、變香。後者的呼吸速率比較緩慢,且會隨著成熟的過程變慢。

兩者最大的區別就是在採摘之後能否利用乙烯進行催熟,呼吸躍變型水果在採摘後可以施以乙烯進行後續人工催熟,例如芒果、柿子、西紅柿、木瓜、香蕉、蘋果、獼猴桃和無花果等。非呼吸躍變型水果在採摘之後則會停止熟成,不能通過乙烯催熟,內部只能進行簡單的生化反應,施以乙烯只會加速它們的老化,此類水果包括菠蘿、葡萄、櫻桃、檸檬、荔枝和草莓等。

於是我們在商場裏非常容易見到顏色均勻的香蕉、芒果和木瓜。而當面對菠蘿的時候,它們並沒有整齊的顏色,甚至是同一個菠蘿顏色都不統一,作為山東人,我在超市會見到部分區域呈現青色狀態的菠蘿。

當菠蘿被摘下的時候,其當時的成熟程度已經決定了它後續的口感,人們想改善口感必須做出改變其內部成分的舉動,這其中當然包括了泡鹽水。

目前為止,菠蘿泡鹽水公認的主要原因還是消除菠蘿蛋白酶(bromelain)的影響,菠蘿蛋白酶並不是特指一種蛋白質,而是多種從菠蘿中榨取的蛋白酶,它們具有嫩肉粉的功能,可以使肉品嫩化,這被認為是讓人們感覺舌頭刺痛的原因。但是網路上也存在著大量質疑的聲音,比如木瓜裏的木瓜蛋白酶(papain)、獼猴桃中的獼猴桃蛋白酶(actinidin)以及無花果裏的無花果蛋白酶(ficin),它們三者也具有嫩肉的功能,為何在食用它們的時候不會有異樣的口感呢?

哈哈哈哈,自爆一下,我是超級獼猴桃愛好者,每次在超市遇到獼猴桃都要選購一波。遇到比較硬的獼猴桃時,在喫下第二個之後我就會開始出現嘴脣出血舌頭腫痛的情況,但是我還是會浴血奮戰喫五六個才罷休,我也不知道什麼原因,不過這看起來比較符合過敏的癥狀,可能是未成熟的獼猴桃中半胱氨酸蛋白酶讓我不適,當然也可能是獼猴桃裏的蛋白酶在溶解我的組織。

與前文所描述不同的是,大家在生活中很少會遇到木瓜、獼猴桃和無花果產生異樣的口感,這個原因在文章的一開頭就提到了,它們三個都是呼吸躍變型水果,採收之後會有一個熟成的過程,在乙烯的催化下體內的各種營養物質會轉化為其他小分子,成熟的木瓜中是沒有木瓜蛋白酶的[1]。天然木瓜蛋白酶的製備是在未成熟的木瓜(Carica Papaya)果實表層割開深度不超過3釐米的口子以收集流出的白色汁液並晾乾。

木瓜蛋白酶papain的製備 來源:papain.com

哈哈,扯遠了,所以我們現在知道的情況是這個樣子的,菠蘿產生異樣口感的原因是它是非呼吸躍變型水果,在被採收之後口感已經被確定,並不像上面提到的三種呼吸躍變型水果,它們在採收之後依然會進行熟成,蛋白酶會被分解掉。人們根據自己的判斷能力,會在他們認為水果成熟的時候才食用,所以很少人會感知到異樣的口感,只有極少數的喫貨會像我這樣,浴血奮戰未成熟的獼猴桃。

當然現在還有很多文章指出造成菠蘿異樣口感的原因是草酸鈣針晶,由於缺乏過硬的科學證據以及我個人教育背景的原因,我很難認同這種看法。大家也可以參考 @小飛 老師的回答,

為什麼菠蘿要泡在鹽水裡??

www.zhihu.com圖標

根據我比較樸素(也就是尚未查證)的看法,草酸鈣針晶的密度和粒度並不足以造成那麼嚴重的影響。造成如此大影響的原因大概率是蛋白酶的因素。

就像化學反應存在動態平衡那樣,鹽水浸泡菠蘿使得部分菠蘿蛋白酶失效,這就可以達到正好可以入口的標準,蛋白酶殘留的活性正好不能引起口腔的不適。

當然,由於持不同觀點的各方並沒有給出一擊致命的生化反應證據,菠蘿造成異樣口感的原因還是屬於未解決問題,我個人偏向於認同是菠蘿蛋白酶引發的,這個邏輯對我來說是最通順的——具備嫩肉能力的菠蘿蛋白酶會引發組織溶解或者機體過敏。但是我們依然需要進一步的研究來證明該觀點。

綜上,並不是所有菠蘿都需要泡鹽水,如果在產地喫熟透的菠蘿可能根本沒有必要加鹽水,當然這種機會並不是每個人都有的。住在非菠蘿產區的我,給菠蘿加鹽水是最基礎的操作,如果遇到的是成熟度不高就採收的菠蘿,我可能需要延長鹽水浸泡時間,甚至採用整體高溫處理的方式才能喫一口菠蘿。

那麼要怎樣合理地喫菠蘿呢?

就像文章開頭提到的,每個菠蘿有它自己的脾氣,我們大概要先嘗一口未經處理的菠蘿味道如何才能決定後續採用鹽水浸泡還是高溫加熱的方式,對於成熟度越低的菠蘿要採取更容易讓菠蘿蛋白酶失效的手段,這就要根據個人喜好來處理啦。當然網上也流傳著調節浸泡溶液pH的做法,我並不是很推薦,容易擾亂腸胃。

不過還有終極妙招,每次少喫一點。哈哈哈哈


最後,文章中提到的木瓜、獼猴桃和無花果應該是盡量覆蓋了全國的大多數範圍,如果讀者朋友們有興趣,可以去試一下75-90天未成熟的青木瓜表皮割破後流出的白色乳汁、未成熟的果肉很硬甚至果肉可能發白的獼猴桃,以及無花果枝幹掰斷後流出的白色汁液。它們都含有大量蛋白酶,可以嘗試塗一點在舌頭上並保持一段時間來感受一下,得到的結論可能並不是菠蘿需要泡鹽水的準確答案,但這依然是採用實踐手段來驗證的方法,比人云亦云不知道要好多少。

很多讀者朋友們認識我可能是由於一次被文獻卡車司機掛在牆頭的經歷,我當時擺出一堆事實證據來佐證我的觀點,從那以後我的科普文章都非常注重基礎邏輯的講解,我在知乎免費做科普的目的是為了能夠激發讀者對該項事物的獨立思考能力,哪怕只能影響一個人,也好。

參考

  1. ^Drugs and Lactation Database (LactMed) [Internet]. Bethesda (MD): National Library of Medicine (US); 2006–. Papaya. 2021 Feb 15. PMID: 30000941. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/30000941/


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