來源：Communications Engineering

鏈接：https://doi.org/10.1038/s44172-024-00334-w

01 煮雞蛋，竟然也是門科學？

煮雞蛋看似簡單，但要同時讓蛋白和蛋黃達到最佳口感，卻是一道科學難題。傳統水煮蛋容易出現“蛋白太硬、蛋黃太生”或“蛋黃適中、蛋白過老”的情況。最近，意大利那不勒斯費德里科二世大學的研究團隊提出了一種新方法——周期性烹飪，通過交替使用高溫與低溫水浴，使蛋黃和蛋白同時達到理想狀態。這一方法不僅優化了口感，還涉及到熱傳導的精準控制，為食品加工乃至材料科學提供了新思路。相關研究成果以“Periodic cooking of eggs”為題，發表在Nature旗下期刊《Communications Engineering》。

02 核心：煮雞蛋的熱傳導奧秘

2.1 熱量如何穿透雞蛋？

煮雞蛋的過程，本質上是一個熱傳導問題。熱量從熱水傳遞到蛋殼，再穿透蛋白，最后到達蛋黃。然而，由于蛋白和蛋黃的成分不同，其最佳烹飪溫度也不同：

• 蛋白 在 85°C 左右變性凝固，太低會過軟，太高則過硬；

• 蛋黃 在 65°C 左右呈現理想的奶油狀，再高則變干。

傳統的加熱方式難以兼顧兩者，而周期性烹飪方法則通過冷熱交替，實現溫度的精準控制。

2.2 周期性烹飪：非穩態熱傳導的應用

研究團隊采用周期性邊界條件熱傳導模型，將帶殼生雞蛋在100°C的沸水和30°C的冷水中交替浸泡，每次2分鐘，重復8個周期，總時長32分鐘。通過計算流體動力學（CFD）模擬，他們發現：

• 蛋黃中心溫度穩定在67°C，確保奶油狀口感；

• 蛋白在高溫與低溫的交替作用下，充分變性但不過度凝固。

這一方法的關鍵在于利用非穩態熱傳導控制溫度變化，避免蛋白因過熱變硬，同時讓蛋黃達到最佳質地。

圖1.模擬定時烹飪。

圖2.模擬高沸、軟沸和真空低溫烹調。

1.感官與質地分析

感官評價：周期性烹飪的蛋白質地接近傳統沸水煮蛋，而蛋黃口感類似低溫慢煮（sous vide）。與硬煮蛋相比，其蛋白更濕潤、甜味更明顯，蛋黃黏稠度與鮮味更優。

質地剖面分析（TPA）：周期性烹飪的蛋白硬度（4.73）介于硬煮（14.37）與低溫慢煮（1.33）之間，蛋黃硬度（4.34）顯著高于低溫慢煮（1.59），證實其兼具兩種傳統方法的優勢。

2.光譜與營養分析

FT-IR光譜：周期性烹飪的蛋白變性程度接近硬煮，而蛋黃變性程度低于硬煮但高于低溫慢煮，表明其精準控制蛋白質β-折疊結構的形成。

代謝組學（1H-NMR與HRMS）：周期性烹飪的蛋黃中多酚類物質（如異黃酮大豆苷元）含量顯著高于其他方法，可能因熱循環減少營養流失，提升抗氧化能力。

圖3.對生雞蛋和熟雞蛋進行的光譜分析概述。

圖4.感官分析評估。

03 從煮雞蛋到熱管理工程

3.1 食品加工中的熱管理

類似的溫控策略已廣泛用于食品工業，如巴氏殺菌（控制牛奶殺菌溫度），以及冷凍食品的解凍優化，都涉及對熱傳導過程的精準調控。

3.2 材料科學中的溫控應用

周期性溫度變化不僅適用于食品，還可用于材料科學，例如：

• 多層結構材料制造：利用周期性熱處理控制材料的分層結晶，提高性能；

• 藥物緩釋系統：通過控制溫度波動影響藥物的釋放速率。

3.3 電子設備的熱管理

在電子領域，功率器件往往采用脈沖冷卻（intermittent cooling）**策略，避免持續高溫導致材料老化。這與周期性烹飪的思路類似，都是通過控制溫度波動優化性能。例如：

• 服務器的液冷系統可通過周期性調整冷卻液流速，優化散熱效率；

• 激光器熱管理中，精準控溫可防止過熱導致光輸出不穩定。

一個簡單的煮雞蛋過程，背后竟然蘊含著熱傳導的奧秘。這不僅是食品科學的創新，更與材料科學、電子設備的熱管理有著異曲同工之妙。下次煮雞蛋時，不妨試試這個科學方法，感受熱傳導的神奇之處！

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