科學人／自家冰箱也能做！豆類放冷凍 「冰」出真實肉口感

告別超加工植物肉

逛一圈超市冷藏櫃，五花八門的植物肉排雖然標榜環保與健康，成分表上密密麻麻的添加物和複雜工序，卻常讓注重天然飲食的人下不了手。目前的市售植物肉多半依賴高水分擠壓技術（high-moisture extrusion, HME），得先把黃豆等原料磨碎，經過繁複的化學與物理分離，提煉出純度極高的分離蛋白。

這種「先拆解、再重組」的過程不僅耗能，更把原本天然食材的優勢洗劫一空。以傳統做豆腐為例，濾掉豆渣與乳清的步驟，直接丟失了整顆黃豆將近85%的膳食纖維、23%的蛋白質以及16%的油脂。難道想吃到有肉類咀嚼感的植物蛋白，就非得走上高度精煉的超加工之路嗎？

瑞士蘇黎世聯邦理工學院（ETH Zürich）的團隊，在近期發表的最新研究中給出了令人驚豔的解答：他們完全不加任何化學修飾劑，也不挑掉任何一滴豆渣，直接拿未精煉的「全豆糊」當主角，靠著精巧控制冷凍時的水分子走向，就讓天然豆漿自然生成如同肉絲般一條條排列整齊的立體網絡。

冰晶推土機：讓分子乖乖排隊的物理魔法

這個方法聽起來很神奇，背後的物理機制其實十分優雅，材料科學界稱之為「冰模板法」（ice templating）。

研究團隊的操作步驟很單純：

1. 把整顆豆子泡水，膨脹後打成均勻濃稠的生豆漿。

2. 將豆漿加熱到90°C，維持30分鐘。這一步是關鍵，它能讓豆子裡的澱粉吸水「糊化」，同時讓原本捲成一團的蛋白質受熱「變性」伸展開來，並順便破壞豆類中阻礙人體吸收的抗營養成分，形成均勻的軟凍。

3. 把這份預凝膠倒進模具，進行「定向冷凍」（directional freezing）。

關鍵魔鬼就在這最後一步。如果直接把東西丟進冷凍庫，水會從四面八方隨機結冰，把結構擠得亂七八糟；但研究團隊在模具底部墊了一塊冰冷的金屬鋁板，四周與頂部則用厚厚的絕緣材質包覆。如此一來，樣品內部就形成一條「由下往上」的單一溫度坡道，底層最冷、頂層最暖。

此時，水分子只能乖乖順著這條垂直路線往上凝固，長成一根根像微型冰柱般平行直立的冰晶。在冰晶不斷向上長大的過程中，它們就像一台台微觀的推土機，純水自顧自結成純淨冰晶，而無法結冰的糊化澱粉、蛋白質長鏈與植物細胞壁碎片，全被硬生生排擠到底層相鄰冰晶之間的狹窄夾縫中。

當這些大分子在夾縫裡被迫高度擠壓、靠得極近時，彼此便緊密交織形成高密度的網狀薄片。等到樣品解凍、冰柱融化流走後，留下來的不再是一灘爛泥，而是一層層平行排列、結構完整的纖維片層骨架。

咬勁媲美天然起司

為了驗證這種物理手法創造出的口感是否經得起考驗，研究團隊搬出質地分析儀與流變儀，以常見的鷹嘴豆進行了一連串嚴苛的力學盲測。

測試時，研究人員從低到高調配了不同「固形物重量百分比」（wt%，即每100公克樣品中有多少公克是真正的豆子固體原料，數值越高代表豆漿越濃），結果在多項指標上都呈現壓倒性勝利：

1.彈性強度飆升：在材料力學中，我們用「儲存模數」（符號為G'，單位是壓力單位帕斯卡，Pa）來評估凝膠的彈性與結構堅固度。在12.5 wt%的濃度下，一般放冷藏自然凝固的樣品，其G'大約只有10000 Pa；而經過定向冷凍的樣品，G'直接飆升到約50000 Pa。這意味著單靠冰晶排擠濃縮的效應，就讓凝膠網絡的彈性格子強度硬生生暴增了近五倍！

2.真正的肉類方向感：用牙齒咬肉時，順著肉紋咬跟逆著肉紋咬的阻力截然不同，這在物理上稱為「各向異性」（anisotropy）。定向冷凍的豆膠平行於冰晶方向受壓時，承受極限壓力的能力（硬度）比垂直方向高出10%~20%，完全模擬出天然肉品那種帶有紋理方向的咀嚼阻抗。

3.咬勁直逼莫札瑞拉起司：食品科學常用「咀嚼度」（chewiness，綜合硬度、內聚性與回彈力計算所得，單位為力矩牛頓，N）來量化食物吞嚥前需要花力氣咀嚼的程度。一般冷藏或隨機亂凍的豆膠，咀嚼度只有寒酸的1.0~1.1 N，吃起來就像水爛的粉粿；但定向冷凍處理後，平均咀嚼度直接翻了四倍達到4.4 N。如果把濃度拉高到20.0 wt%，咀嚼度更是一口氣衝上8.7~10.0 N！這個數值已經超越了布里起司（Brie，約5.7 N），甚至直接追平披薩上拉絲的莫札瑞拉起司（mozzarella，約9.7 N），甩開一般嫩豆腐（約0.85 N）好幾條街。

從紅扁豆到綠豆，通通都能一秒變「肉絲」

這套物理魔法並非鷹嘴豆的專利。研究團隊一口氣測試了紅扁豆、綠豌豆、黑豆、綠豆、眉豆與大豆，這幾種豆類加起來，就佔了全人類豆類總產量的96%。

實驗結果發現，所有的豆子在定向冷凍後，全數成功浮現出肉眼可見的條紋纖維！其中，像紅扁豆、綠豆這類「澱粉多、蛋白質適中」的豆子，糊化後的澱粉就像鋼筋水泥裡的強效黏著劑，形成的纖維片層結構極為堅挺；反觀大豆因為天然油脂高、蛋白質比例偏重，一開始形成的結構偏軟。但科學家靈機一動，只要稍微提高濃度，或者在加熱前把酸鹼值微調到弱鹼性（pH 10.4），讓大豆蛋白更均勻展開，大豆糊同樣能長出紮實無比的纖維肉質。

自家冰箱也能做

更令人振奮的是，這項技術完全不需要昂貴的工業設備或專利酵素。研究團隊甚至在論文中大方附上了家用指南：只要拿一個普通保麗龍盒，把四周包緊絕熱，底下留出散熱口，丟進家裡的常規冷凍庫，單靠自然形成的單向溫差，普通人在廚房裡就能親手做出一塊塊帶有肉絲紋理的全豆素肉排！

這項研究巧妙跳脫了「靠高科技提純化學成分」的思維死胡同，轉而向基礎物理借力。在永續飲食的浪潮中，它證明了我們根本不必把食材大卸八塊，只要懂得掌握水分子與冰晶的脾氣，最樸實的全穀雜糧，也能在尋常廚房裡綻放出兼具營養與美味的驚艷口感。

參考資料：

1.Bach, A., Perler, E., Lemcke, L. S., & Rühs, P. A. (2026). Freeze structuring unlocks minimal-processing strategies for legume texturization. npj Science of Food, 10, 258. https://doi.org/10.1038/s41538-026-00991-5

2.https://phys.org/news/2026-08-food-kitchen-peas-beans-lentils.html

（本文出自2026.9.10《科學人》網站，未經同意禁止轉載。）