自动捏合和显微镜技术对糖果中糖晶体的形成方式产生了新的发现

软糖凭借其独特的外观、质地和口感，多年来一直吸引着面包师和物理学家。它们在糖果世界中呈现出令人胃口大开的谜团，是糖、水和热量的有趣组合，如果操作正确，就会产生美味的奶油状产品。

马克斯·普朗克聚合物研究所和柏林工业大学的研究人员研究了方旦糖制作过程中糖结晶的动力学和热力学过程。在AIP 出版的《流体物理学》中，他们将受控捏合机与光学显微镜结合起来，精确观察方旦糖的制作过程，并将其与理论物理模型联系起来。这使得团队能够追踪不同的制备方法如何影响方旦糖的最终结构和质地。

此类工作有望提供新方法来更好地预测和控制软糖质地、口感和流动过程。

“我们的工作展示了结晶速度和工艺参数之间的相互作用。因此，我们可以预测结构和功能，”作者 Hannah Hartge 说。“到目前为止，像软糖这样的食物系统很少在科学研究中进行探索，尤其是在物理学中。”

从历史上看，很难重复地研究较稠的糖溶液，因为它们在冷却和搅拌下会结晶。为了应对这一挑战，该小组需要一种比标准厨房更具控制力的方法。

为了研究方旦糖的制作，研究人员使用了实验室捏合机，这使他们能够观察方旦糖的生产过程以及它们在强力搅拌下如何结晶。

随着捏合的进行，更多的糖从溶液中析出形成晶体，捏合机的扭矩下降，这表明质地更光滑。然而，随着进一步揉捏，大糖晶体开始破碎，导致扭矩达到峰值，并形成更浓稠的溶液，更具有方旦糖的特征。

“令人惊讶的是，溶液中的糖晶体在搅拌的早期阶段首先生长，然后最大的晶体由于搅拌而再次变小，”作者托马斯·维尔吉斯 (Thomas Vilgis) 说。“最后，如果浓度、温度和搅拌速度选择正确，它们的大小会自行调整，从而产生细腻的奶油质地的软糖。”

该厚度峰值高度依赖于温度和搅拌速度，模仿了一种成熟的模型(称为经典成核理论)，用于解释溶解的颗粒如何相互凝聚。

在未来的工作中，Hartge 和 Vilgis 希望探索用赤藓糖醇和异麦芽酮糖醇等糖替代品制成的软糖的行为，为更健康、低热量的软糖选择铺平道路。他们渴望从基础物理学的角度激发更多对食品系统的研究。

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