爆米花不为人知的秘密
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吃了这么多年爆米花，你有真正好好看过它吗？
这是它在慢镜头下绽放的瞬间，小小的身躯迸发出惊人的力量，宛如一位体操运动员优雅地做着空翻。
它为什么会爆开？为什么能变化成这样的形态？它的力量又从何而来？
这就是独属于爆米花的秘密。
不是所有的玉米都能做成爆米花。
事实上，只有「爆裂型玉米」才可以。你经常吃的糯玉米、甜玉米都不行，因为它们的子粒形态与结构存在一定的差异。
来源：NPR's Skunk Bear, YouTube
爆裂型玉米的外壳比一般玉米更坚硬、防潮，并富有弹性，能在一定程度上承受子粒内部产生的压力，而这高压就是它爆裂的关键。
来源：NPR's Skunk Bear, YouTube
玉米果皮内有一层密集的角质淀粉，其中含有适量的水。果皮和胚乳的致密结构是子粒内部形成高压的重要保证，适宜的含水量则是产生高压水汽的物质基础。
随着温度升高，子粒中的水率先开始汽化，使得粉质淀粉变成凝胶状物质。
子粒爆裂的临界温度约为 180°C｜来源：10.1098/rsif.2014.1247
在密闭空间下，膨胀的水汽不断对外壳施加压力，当压力超过其所能承受的极限时，子粒释放出水汽和淀粉凝胶，凝胶与空气接触后迅速凝固——随着「砰」的一声，它成为了一颗爆米花。
这爆破的声音，来自水蒸气的释放。
爆破使得子粒内部压力迅速降低，大量水蒸气喷涌而出与空气发生共振，发出如同香槟开瓶的声响。
在第二阶段爆裂时采集到声音，并非跳跃反弹引起。爆裂声持续约 50 毫秒｜来源：10.1098/rsif.2014.1247
当子粒相继爆裂，你仿佛听到了过年时的鞭炮声，这里面不仅有单个子粒爆裂的声音，也伴随它们的回声，噼里啪啦，好不热闹。
当「鞭炮声」停止，你期待地开锅，却发现并不是所有子粒都变成了爆米花。为何总会有一些不懂事的玉米粒？
爆不开的原因可以分为内因和外因两种。
其中内因为主要因素，即子粒本身的生长情况不佳，例如含水量不够，淀粉粉质不够密集等。外因则与加热温度和压力等因素相关，例如，随着容器内压力升高，未爆开的子粒也会变多。
不同压力水平下子粒之间 ω (未爆粒/子粒总数) 值的比较｜来源：POPPING UNDER PRESSURE : THE PHYSICS OF POPCORN
这些因素中任何一项出现问题，都会影响玉米子粒的爆裂。如果是其内部结构欠佳，即使你把它们收集起来再爆一次，也未必爆的开。
了解了它是怎么「爆」的，再来看看它是怎么「跳」的。让我们再次回到这个精彩的爆裂瞬间。
爆裂时产生的淀粉凝胶就像是玉米粒长出的「腿」，在触碰到锅底的一瞬间受到反作用力后离地而起，腾空翻转。它宛如体操运动员完成的空翻，却又不尽相同。
这是以每秒 2900 帧的速度记录下的玉米子粒爆裂过程。从起跳到落地，它的旋转角度达到了 495° ，远超人类空翻的角度。
(a)爆米花跳跃过程快照 (b)凤仙花种荚断裂快照 (c)体操运动员空翻快照｜来源：10.1098/rsif.2014.1247
爆米花跳跃的能量，源于预热过程中储存的热能和弹性势能，当这些能量释放到「腿部」变为动能，它就能一跃而起。
研究者认为，爆米花的运动过程一半像植物，一半像动物。起初的爆裂类似于凤仙花种荚的「自我断裂」机制，而后的腾空则更像人类利用肌肉完成的跳跃。
凤仙花果皮内外侧细胞存在差异，使得果皮内存有强大的张力。果实成熟后稍有风吹草动果皮就会开裂，张力释放使得果皮裂片向内卷起，种子便被弹出。图为凤仙花种荚断裂的瞬间
就这样，高温下的玉米子粒在爆裂、腾空过后，终于成为了喷香松软的爆米花。
你仔细留意过爆米花的形状吗？
如果你仔细观察那些「转型」成功的爆米花，不难发现它们的形状大致可以分为两种——球形和蝶形。除了在超市买到的罐装球形爆米花，蝶形似乎更为常见。如今电影院里的爆米花也多是蝶形。
来源：cornpopper.ca
为什么爆米花会有形状的差别？这是因为玉米粒受热部位导致的吗？
实际上，**它们只是种类不同。**两种形状的爆米花，对应着专门的球形爆裂玉米和蝶形爆裂玉米，爆裂的形状主要与子粒结构有关，与外界条件关系较弱。
蝶形和球形爆裂玉米品种示例｜来源：popcornpopper
如今，市面上的爆裂玉米品种多样，除了常见的黄色、白色子粒，还有黑色、红色、紫色和杂色品种，可以做出不同大小、形状以及不同口感的爆米花。
两种小型蝶形爆裂玉米品种示例｜来源：popcornpopper
形状在一定程度上也会影响口味。比如，蝶形爆米花比较适合涂抹黄油、砂糖等常规调味料；球形爆米花则更适合涂抹像焦糖、巧克力这种糖浆类涂层。
尽管如此，每个爆米花的形状依然各有千秋，就如雪花那般，分子的排列方式有无限种可能。每一个爆米花都有着不同的微观结构。
爆米花淀粉内部的蓬松结构
这让它们的外观也独具特色。
来源：Facebook@PopcornImagery
愿你也能像它们一样绽放自我。
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封面图来源：
Hung Diesel, Pixabay
参考文献：
[1] 李玉玲, 姜鸿勋. (2000). 爆裂玉米的质量标准及膨爆机制.
河南农业大学农学院.
[2] John Comerford. (2014). Sweet corn. Field corn. Popcorn. What’s the difference?
https://www.bestfoodfacts.org/corn/
[3] Emmanuel Virot and Alexandre Ponomarenko. (2015). Popcorn: critical temperature, jump and sound.
École Polytechnique, Grenoble University.
[4] Aleksandr Arkhipov, Carly Becker, et al. (2005). POPPING UNDER PRESSURE : THE PHYSICS OF POPCORN.
