从果酱到牛肉干:水分活度和保存科学

对于我们这些生活在北方气候的人来说，草莓是夏季真正到来的第一个切实证据。这些脆弱的浆果，充满了水和糖，深受人类和强大的微生物群体的喜爱。要享用草莓，你必须动作迅速，因为隐形的细菌和霉菌王国也同样渴望咬上一口。当你的浆果放在柜台上的每一刻，酶的腐蚀都使它们越来越容易受到微生物的寄生。这是一场与时间的赛跑，它决定了谁会先吃掉草莓:你，还是微生物。

除了马上吃掉它们，你最好的防御方法就是保存，但“保存”这个词有点用词不当。它确实是扩展．所有的腌制食品都有保质期，最终它们也会退化到不能吃的地步。最后，我们所做的一切都是为了给自己争取时间，我们对保存的科学理解得越透彻，我们就能争取到越多的时间。

保存行业的抗菌工具

大多数微生物都在与人类赖以生存的环境相似的环境中茁壮成长。它们需要同样的基本元素:水、食物和氧气。*他们对特定的温度和酸度也有环境偏好。这有助于把微生物想象成博卡拉顿的富有的上流社会主妇——环境必须适合她的茁壮成长。太热，太冷，太干，太酸，太咸，太多任何东西，微生物就会死亡。而且，就像博卡退休人员一样，微生物有不同程度的耐受性;微生物越脆弱，杀死它所需的时间就越短。如果我们不想要这些老家伙……呃……周围的微生物，我们可以改变环境的化学和物理条件，建立阻碍它们的屏障，增加食物的食用寿命。

有一类讨厌的微生物在无氧(无氧)条件下繁殖。肉毒梭状芽胞杆菌是最致命的细菌之一，它喜欢低氧，低酸的环境。肉毒杆菌毒素可以杀死你。在后面的一篇文章中，我们将讨论如何借助酸的帮助来赶走它们——因为没有人应该因为有人选择忽视科学而死亡!

我们可以使用几种方法来做到这一点，通常是结合使用。例如，酸洗就是制造一种高酸溶液——对微生物来说太高了，但对我们来说仍然很美味。你可以腌制草莓，尤其是未成熟的草莓，但这不是最常见的方法。

与此同时，压力罐装是将温度提高到任何东西都无法存活的高度。当然，我们可以把草莓放在高压罐头的高温下，但这是为了什么呢?240华氏度(116摄氏度)的温度会杀死所有的微生物，但也会把草莓变成一罐煮过头的糊状。这就像发射一枚核弹，而BB枪就能做到一样。冷冻食物是在温度光谱的另一端，因为极冷会阻止微生物生长。如果你有冷冻空间，那当然是保存大量成熟草莓的一个选择。

我们将在以后关于保存科学的文章中讨论酸和温度，但今天我们感兴趣的是另一种基本方法:减少食物中可用的水分。任何涉及到使用大量盐、糖和/或脱水保存食物的食谱，都属于这一类。盐腌的肉和鱼，用糖浆煮的水果，果酱，果冻，以及像牛肉干和水果皮这样的脱水零食，都是在相同的基本原理下运作的:排除或束缚食物中足够多的可用水分，使其不适合微生物生存。

患难与共

所有的生物都是由细胞组成的，而这些细胞是由分子组成的。这些分子是由元素构成的，而每一个元素都是由原子构成的。水果、蔬菜和肉类主要是由碳、氢和氧元素构成的，而这些元素主要是由水分子、碳水化合物、蛋白质和纤维组成的。当然，你不需要知道你吃的每一种食物的确切化学成分，就能适当地准备它;现在，重要的是要记住每一种食物都含有水分．

然而，从食品安全的角度来看，最重要的不是食物的绝对含水量，而是它的水活动．“水活度”的技术定义很快就把我们带入了科学公式的领域，所以为了我们的目的，我们可以更简单地把它想象成一个分子所能获得的水的量——这包括了构成一个生物有机体的所有分子。因为所有的生物都需要水才能生存，我们可以通过减少它们可以获得的水的数量来防止它们污染我们的食物，也就是说，通过减少食物的水分活度。

可以这样想:想象一片食物中所有的水分子只是一个房间里的人。然后把微生物病原体想象成一个非常烦人的家伙，它总是试图进入房间制造麻烦。一个解决办法是，在讨厌的家伙到达之前，让尽可能多的人离开房间;从本质上说，这就是脱水。房间里的人越少，他要打扰的人就越少。但我们假设，由于各种原因，不可能(或不希望)在这个人进来之前让所有人都离开。那样的话，我们需要另一种策略。例如，房间里的人可以用耳机听音乐或看书来占据自己的时间。她们会很忙，因此讨厌的家伙就找不到她们了。他最终会死于无聊，或者离开去寻找另一个满是人的房间。

要理解的关键是，房间里一直都有人在里面，就像食物里总是有一定量的水一样。他们只是不可用敬那个讨厌的家伙。当然，这只有在房间里有足够的书和耳机供每个人使用的情况下才有效。

那么问题来了，在食物的世界里，书本和耳机的对等物是什么呢?潜在的致癌物质有很多，但其中最强大的两种是盐和糖。将其中一种(或两种)添加到食物中，它们就会与水分子结合，将水分子捆绑在一起，使水分子无法被任何四处寻找良好栖身之处的微生物获取。添加足够的盐和糖，即使食物中仍然含有足够的水分子，也不会有足够的水分子供微生物生存。

从化学的角度来看，思考这个问题很有帮助:什么时候水不是真正的水?当它是盐水的时候。

草莓债券

让我们回到我们的草莓。到目前为止，我们知道我们想这样做减少草莓的水分活度足以使微生物难以生存。但多少才够呢?测量食物中的水分活度需要复杂而昂贵的实验室设备，而我们大多数人都没有。**对于我们大多数人来说，我们能做的最好的就是依靠经过检验的配方，或者更好的是，可以帮助确保我们的草莓在安全区域华体会体育手机端APP内的配方。

科学家们有测量水活度的方法，他们将其表示为一个值_w)．纯净水有一个a_w1.0。理想的保存目标是水活度为0.85至0.80 (a_w)．但是，同样，你不需要知道如何测量或计算，只要你有一个好的配方可以遵循。

如果我们只是在草莓上盖上一层糖，草莓中的水分就会开始滤出，然后与糖结合形成糖浆。添加了糖浆的草莓所含的水分和添加糖之前的草莓一样多，但由于糖分子与水分子结合，它们的水活性降低了。仅这一点，一个被厨师称为浸渍的过程，就能为你多争取几天的可用性。

给含糖草莓加热，水分活度会因蒸发而进一步降低(结果是脱水)，为你赢得更多的时间。大多数腌制食品都是依靠这种化学和物理屏障的结合来确保病原体不会生长。即使把加糖煮熟的草莓密封在一个干净的玻璃罐中，然后放入冰箱，这一简单的行为也是一道防线——又一堵墙，使周围的微生物难以进入。

但我们想通过制作果酱来进一步保存草莓，这会让草莓有更多的使用时间。

行动中的保存:草莓酱

弯曲你的果胶

我们终于到了食物保存中最有趣的部分，我们将通过制作草莓酱来掌握水分的活性。

在上面的例子中，我们把新鲜的草莓和糖搅在一起，然后把两者一起煮。有人可能会认为我们在这个过程中做了果酱，但我们没有。虽然对果酱的定义各不相同，但大多数人都同意，果酱不能只是用糖浆煮熟的水果。它需要一种叫做果胶的增稠剂，这是水果和蔬菜中的一种天然纤维，可以保持果皮紧致完整。

有些水果，比如苹果和橙子，含有更多的果胶;有些，比如草莓和覆盆子，含量更少。草莓的果胶含量非常少，它们自己永远不会凝固成浓稠的果酱——它们最多只能煮成浓稠的糖浆。古老的欧洲果酱制作方法解决浆果果酱中果胶含量低的问题，方法是在混合物中加入苹果、温柏树或橙子。一些老的食谱甚至没华体会体育手机端APP有说要这么做，因为它只是假设一个家庭厨师知道这么多。

今天，我们可以在我们的草莓/糖混合物中加入自制的果胶(例如，超稠的苹果果冻)或商业果胶，以解释像草莓这样果胶含量低的水果中缺少果胶的原因。商用果胶是从柑橘皮中提取出来的，精炼成粉末，有几种不同的形式。

“普通”果胶的化学设计是在与热和糖结合时变稠。“低糖”果胶经过额外的提纯，以与较低的糖量工作。低糖果胶还会增加果酱的整体酸度，这又为微生物的生长设置了障碍。它们通常含有少量的葡萄糖，这是一种高吸收的糖，和柠檬酸钠，一种酸化剂。使用它需要催化剂，以酸的形式(从柠檬汁)或钙水。普通的果胶不需要额外的催化剂。

我喜欢低糖果胶，尤其是Ball和Sure-Jell品牌的。它可以灵活选择糖的种类和数量。(这包括果汁和人造甜味剂Splenda。)纯粹主义者可能会拒绝在果酱中添加葡萄糖和柠檬酸钠的想法，但正是葡萄糖确保了充分减少水的活性，即使在整个食谱中糖的含量较低。

一个警告:Pomona品牌的低糖果胶与Ball和Sure-Jell有一点不同，它依靠钙水来激活果胶，几乎没有额外的糖。将它加入果酱的方法不同于其他低糖果胶，所以除非你知道怎么做，否则你不能轻易地替代它。更重要的是，波莫纳不会把水的活度降低到安全水平，因为它会使果酱酸化。就我个人而言，我不使用波莫纳果胶，因为，坦白地说，它让我紧张。只有当我们充分减少了水的活度，果酱才能安全地保存下来;酸化本身并不能做到这一点。

准备好设置…

许多老派果酱食谱需要在220华氏度(10华体会体育手机端APP4摄氏度)长时间烹饪水果和糖的混合物。这意味着要做两件事:达到80%的水活度(水活度降低到足以阻止病原体生长的点)和使果酱充分凝结。(糖果制造商会认为220华氏度的温度刚好低于“螺纹”阶段。)这是许多欧洲食谱中使用的方法。华体会体育手机端APP事情是这样的:糖与水果中的水分子结合，减少了水分的活度，而热量蒸发了更多的水分，进一步减少了水分活度，导致糖和碳分子重新链成紧密的束，导致水果变厚。达到和保持220°F的理想温度需要警惕和耐心。搅拌、调节温度、等待和重复是一件很棘手的工作。那些使用这种方法的人应该小心——如果你让混合物过热，这批混合物很快就会变成其他东西，而不是果酱。它可能会变成糖果，也可能会被烧焦。

商业果胶中的葡萄糖，无论是普通的还是低糖的，都提供了一个科学合理的捷径，可以让你避免整个过程。当你在水果和糖的混合物中加入果胶时，葡萄糖会迅速与可用的水分子结合，帮助你几乎立即达到你想要的水活性——不需要煮很长时间就能达到。将混合物煮沸一分钟就可以达到这个效果，如果你不使用商业果胶，这种方法要容易得多。

你怎么知道你做对了吗?你怎么知道你的果酱是凝固的，而不是糖浆呢?你要找的是室温下的粘稠度，一句话，凝胶状。一份好的果酱，就像它被称为的那样，在舀起的时候会保持完整，但也可以薄地铺上，而不会显得水多。它不应该有任何结块，除了美味的水果块，也不应该厚到你可以把刀立在罐子里。

因为每批水果含有不同数量的糖和果胶，即使你使用的是商业果胶，批次之间的设置也可能不同。这是好的。自制果酱的美妙之处在于不同批次和不同厨师之间的细微差别。自制果酱——我敢说吗?-风土，就像葡萄酒。明尼苏达州北部的野生夏季草莓尝起来与祖母在阿拉巴马州的草莓园有些不同。用这些浆果制成的果酱将反映出它们独特的地理和领土标志。

我接到的大多数果酱新手打来的疯狂电话都是这样说的:“我的果酱没凝固!”现在怎么办呢?”解决办法是弄清楚堵塞是否设置好了之前你把它倒进罐子或容器里。我用的是我们称之为“摩西测试”的方法，因为你的目标是“分海”:从锅中取出一茶匙热熟的果酱，放在一个小盘子上。让它完全冷却——像真的冷却一样，冷却到室温。五分钟就可以了。你可以利用这段时间来准备你的罐子或容器。现在用你的手指穿过果酱斑点的中间。这些边会不会回到中间?如果没有，那你就成功分开了大海，果酱就做好了。

一级方程式赛车

现在我们有了制作草莓酱的主要原料:草莓、华体会应用下载糖、果胶和柠檬汁(如果你用的是低糖果胶的话)。最酷的事情是，一旦我们学会了一个非常基本的配方——因为我们了解了水的活性和保存背后的科学——我们就可以摆脱任何特定的配方。

公式是什么?用普通果胶制作草莓酱:4杯草莓+ 4杯糖+ 1/3杯果胶。用低糖果胶做的草莓酱:4杯草莓+ 2杯糖+ 2汤匙柠檬汁+ 1/3杯低糖果胶。事实上，这不仅仅是草莓酱的主要配方;这是主公式对于大多数堵塞．四杯几乎任何一种水果，当与糖和果胶(如果你用的是低糖的果胶，再加上柠檬汁)混合在一起时，在绝大多数情况下，都能做出漂亮的果酱。当然，这里和那里也有一些例外，你可以在尝试疯狂的实验中走得太远，但在大多数情况下，这个公式是有效的。从一种水果到另一种水果，天然糖和果胶含量的变化足够小，所以总体比例仍然会让你成功。

既然我们知道每种成分对其他成分的作用，我们就可以交换和改变它们。华体会应用下载加入橘子。或姜汁啤酒。或红酒。不想用白糖?用红糖。或枫糖浆。或胡桃木糖浆。或者Splenda(但只在使用低糖果胶的情况下，因为你需要添加葡萄糖来弥补缺失的糖)。只要你保持配方的比例不变，你可以添加香草、香料和其他调味料，而不会影响你把草莓做成果酱的整体效果。 How best to create your signature strawberry jam? Using the four cups of berries as the base measurement, make your substitutions accordingly—say, three cups of strawberries plus one cup of ginger beer. Or two cups of strawberries and two cups of wine. It won't affect the result if your substitutions are liquid or solid. Some added ingredients, like candied ginger, may already be "sugared." In those cases, you have a choice—proceed with the formula for a sweeter batch, or reduce the total sugar amount to compensate.水的活度仍然会被充分降低，因为糖仍然在那里，只是来自不同的来源。

在我教的课上，这是我看到脸上容光焕发的时候。他们现在想的是他们可以创造的所有美味、愚蠢和个性化的组合。这就是制作果酱的魔力。你知道草莓和辣根是绝佳的搭配吗?烹饪过程可以缓和辣根的味道，当它与糖和草莓结合在一起时，就会产生一种果酱，它会改变你生活中的每一个烤牛肉三明治。用切碎的蜜饯姜和蜜饯橘子皮一起增加甜度，但增加了可爱的美味草莓酱的品质。如果你跟随你的想象力和口味，可能是无穷无尽的。如果你还没有拥有它，那就去看看吧味道圣经凯伦·佩奇和安德鲁·多嫩伯格。这是一本书呆子的食物书——百科全书般的列出了每一种食物以及与之相配的其他食材。华体会应用下载对于厨房炼金术士来说，这是一个很好的资源。

果酱会议

最后一步是问自己保护区的目标是什么。你需要果酱在地窖里保存好几个月吗?然后你需要在其他东西上面加热。如果你只是想把果酱在冰箱里保存几周，你可以跳过这一步。

热处理果酱的技术，我将在后面的文章中更深入地介绍，包括将一个盖上盖子的罐子浸入沸水中(或将它放入压力罐中)一段规定的时间，在此期间，所有剩余的氧气都被排出，罐子将被密封以防止新的微生物。就像我一开始说的，许多腌制食品需要微生物屏障的组合才能保证成功。

这时，在盐、糖和脱水的帮助下，你已经准备好建立第一个障碍——低水活性。这是一个多管齐下的关键工具，可以阻止微生物进入我们的食物，让食物的食用时间更长。