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回望刚刚过去的春节，厨房里飘出的面香，依然是年味最温暖的注脚。随着白茫茫的蒸汽腾空而起，原本扁平的面团在热力作用下奇迹般地膨胀、开花，变成了松软暄腾的大馒头或寓意发财的发糕。那一刻，家人兴奋地喊一声：“发了！”这一个“发”字，道尽了对新年的美好期盼。今天，让我们暂时擦干口水，从力学的角度去探索那揉进面团里的“力学年味”，用“力”揉出团圆与吉祥。

春

节

🔺花馍图（图片来源：[1,2]）

面团的“双重人格”：是流体还是固体？

众所周知，面粉是固体，水是流体。但当我们在面粉中加水之后，它变成了一种典型的粘弹性材料，兼具固体的弹性和流体的粘性。面粉中的麦胶蛋白和麦谷蛋白通过吸水交联，会形成三维网络[3]。而这也正是揉面时那种独特手感的来源：

01

粘性与塑性

当面团受到超过其屈服应力的高强度外力（如压缩或延展）作用时，面筋网络内部的分子链会发生解缠与相对滑移，甚至伴随二硫键的断裂与交换，导致材料发生不可逆的塑性变形，从而表现出显著的粘性流体特征[4]。这种性质决定了面团的可塑性：你把它揉成什么样，它就能大致保持成什么样。

02

弹性与记忆

面团内部的面筋网络就像无数根微小的弹簧。当你拉伸它时，这些弹簧被拉长并储存了能量。这种性质决定了面团的劲道：当你用手指按压发酵好的面团，它会慢慢回弹。面筋网络试图恢复其原始的微观拓扑结构，表现出固体的特征[5]。

🔺面筋蛋白质分子的变化（图片来源：[4]）

揉面的艺术，就是在掌心权衡这两种力量：既要让它流动以便成型，又要保留弹性以获口感。

揉面的“灵魂公式”：怀特-梅茨纳方程

为了描述这种复杂的力学行为，研究人员引入了怀特-梅茨纳模型[6]。如果把揉面这件事浓缩成数学语言，那一定是这个充满张力的微分方程：

该粘弹性模型属于麦克斯韦类型（其粘度与弛豫时间可随变形速率张量的第二不变量变化），完美拆解了你揉面的每一个动作细节，它告诉我们：面团的状态，取决于它的“记忆”和你的“速度”。我们把公式拆成左右两边来看：

1. 左边项

：面团的“记忆”

其中，λ代表面团“遗忘”受力状态所需的时间。

这一项代表面团的“记忆”。

普通的流体（比如水）是没有记忆的。但面团不同，你上一秒对它的折叠和拉伸，会以弹性应力的形式储存在面筋网络中。例如，当你擀饺子皮时，面皮擀开后又缩回去，这就是因为面团“记得”它原本的形状，并试图通过弹性回缩来释放储存的应力。揉面的过程，就是不断通过外力打破这种记忆，重建新的平衡。

2. 右边项2ηD：只有用力，才能顺滑

其中，η：代表面团内部的摩擦阻力。D：代表你揉面的速度。

怀特-梅茨纳模型的精髓在于，对于面团这种非牛顿流体，粘度η和记忆时间λ不是常数，它们是你揉面速度的函数。这就引出了一个著名的力学现象：剪切稀化。

力学启示：为什么面点师傅揉面总是“快、准、狠”？

慢揉时：面筋网络中的分子链像乱麻一样纠缠在一起，粘度极高，摩擦阻力大，你会觉得面团“死沉死沉”的，推不动也拉不开。

当你用力且快速地按压推揉，面团内部的大分子链在强外力下被强行拉直、理顺，发生剪切稀化效应，表观粘度随剪切速率增大而下降，面团表现出明显的‘变软’现象，易于延展成形。

老师傅是在用高速度换取低粘度。只有动作够快，面团才会乖乖“服软”，劲道美味。

反直觉的力学现象：为什么面团会“爬杆”？

如果你观察过厨师机和面，会发现一个有趣的怪象：牛顿流体（比如水）在搅拌时，会因为离心力被甩向四周，形成中间低、四周高的漩涡；但面团却恰恰相反—它不仅不被甩开，反而会违背离心力，死死缠住搅拌棒，甚至沿着杆子向上爬升。这便是著名的“爬杆效应”（魏森贝格效应[7]）。

🔺面团“爬杆”（图片来源：[6]）

秘密在于面团内部的“法向应力”。想象一下：面团内部的长链分子就像无数根微小的橡皮筋。当你环形搅拌时，这些“橡皮筋”沿圆周方向被拉伸、绷紧。由于它们是沿着弯曲流线分布的，绷紧的橡皮筋在收缩时会产生指向圆心的环向抱紧力（即法向应力）。正是这股向内的挤压力战胜了离心力，将面团强行推向中心，并顺势“挤”上了搅拌杆。

醒面中的力学：让应力“遗忘”

揉面结束后必不可少的一步是“醒面”。长辈们往往会说：“醒一下面软和，蒸出来才喧腾。”而在力学视角下，这其实是一个应力松弛的过程。刚揉好的面团，内部充满了因为剧烈形变而产生的残余应力。此时面筋网络紧绷，处于高能态。如果直接蒸：紧绷的面筋网络会产生巨大的回缩力，死死勒住内部的微小气泡。当蒸笼高温袭来，气泡试图膨胀，却被面筋“扼杀”，最终蒸出来的糕点就会发硬、塌陷。

“醒面”就是给面团一段时间，让公式左边的那个记忆项

逐渐衰减。分子链通过微弱的热运动滑移、解开纠缠。让面团“忘”了刚才的痛苦，内应力逐渐趋近于零，面团从高能态转变为低能松弛态[8]。使面筋网络从“紧绷”变得“柔软”。最终，它将定格为馒头或发糕内部那如海绵般细腻、喧软多孔的完美结构。

膨胀与固化的赛跑：热力学视角下的“冷水上锅”

面团揉好了，醒好了，最后一步是“蒸”。

很多厨房新手会纠结，为什么长辈常说：“蒸馒头要冷水上锅，大火烧开？”

这是因为如果热水上锅：剧烈的高温蒸汽瞬间包裹面团，面团表面的蛋白质会迅速变性凝固，形成了一层硬壳；同时，在高温高湿下，表面的淀粉会迅速糊化成致密的胶状层。导致内部的气体还来不及受热膨胀，就被硬壳“锁死”了。结果就是：馒头个头小，死板，不蓬松。

而冷水上锅则不同：随着水温的缓慢上升，在60°C之前，酵母菌仍具有活性，会进行无氧发酵，产生大量二氧化碳，使面团内部充满气孔；在温度达到70~80°C（淀粉糊化与蛋白质变性定型）之前，面团尚未完全固化。随着温度T慢慢升高，面团孔隙内部的气体能获得充分的膨胀空间。直到温度最终升至沸点，面团膨胀到极限[9]。

因此，冷水上锅，是为了给气体膨胀留出一个“粘弹性窗口期”。

结语

还记得吗？大年三十那天，当蒸笼盖被掀开、白茫茫的热气腾空而起的那一刻，厨房中忙碌的长辈们或许不懂剪切稀化，但知道面得用力揉才劲道；她们没听过应力松弛，但知道面得醒一醒才听话；她们不计算热力学相变，但知道蒸馒头得冷水上锅。这些听起来高深莫测的力学定律，其实早就藏在了这一揉、一醒、一蒸的传统手艺里。所谓“硬核”的科学，不过是试图解释生活；而生活本身，往往比方程更精彩。这一团面，揉进去的是力学的严谨，蒸腾出来的，却是最暖人心的年味。

生活总有“剪切”与“压力”，愿我们都能拥有“回弹”的勇气和 “发酵”的惊喜。

文章作者：

好食花生&畅鼠大王联合出品

参考文献

[3]阚建全. 食品化学(第3版)[M]. 北京: 中国农业大学出版社, 2016.

[4]郭远,翟晓娜,裴海生,等. 挤压对小麦面筋蛋白构象变化和功能特性影响的研究进展[J]. 食品研究与开发, 2024, 45(07): 210-216.

[5]孟莲,周惠明,朱科学,等. 揉面过程中面团面筋蛋白结构的变化[J].食品与机械, 2020, 36(02): 19-24.

[7]Weissenberg, K.. A continuum theory of rheological phenomena. Nature, 1947, 159(4035): 310-311.

[8]张艳艳,张捷,张菁,等. 醒面对面团水分状态、微观形态和物性的影响研究[J]. 食品工业科技, 2024, 45(06): 42-48.

[9]刘书畅,马荔. 蒸馒头化学原理的探讨[J]. 化学教育(中英文), 2020, 41(04): 1-5.

图片源自于网络，仅供科普参考