吃肉背后的科學(xué)

王安逸

根據(jù)世界經(jīng)濟(jì)論壇2014年的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，當(dāng)年全球人均年肉類消費(fèi)量為43千克。國(guó)家間肉類消費(fèi)量差異巨大：吃肉最多的美國(guó)人均每年消費(fèi)100千克肉;中國(guó)為50千克;印度只有5千克。

一個(gè)中國(guó)人一生要吃掉4～5噸肉。肉類是我們重要的蛋白質(zhì)、脂肪和維生素來(lái)源。雖然我們都吃過(guò)好多不同的肉，但不同肉之間又有什么區(qū)別呢？我們吃多少肉才合適呢？接下來(lái)，讓我們從一個(gè)吃貨的角度，去看看肉里藏著的那些秘密。

肌肉纖維有分別

肉到底是什么？廣義上講，動(dòng)物肌肉、內(nèi)臟、筋腱和韌帶都是肉，不過(guò)我們吃得最多的肉還是骨骼肌。骨骼肌質(zhì)量的75%是水，20%是蛋白質(zhì)，3%是脂肪。雖然骨骼肌的功能很簡(jiǎn)單，只是收縮和放松，但其構(gòu)造復(fù)雜，而且按照功能和代謝需求，還分為紅色肌肉和白色肌肉兩類。

紅色的肌肉纖維是專門用于進(jìn)行耐力（如長(zhǎng)跑）和持續(xù)運(yùn)動(dòng)的。紅色肌肉主要依靠脂肪和氧氣供能，含有大量?jī)?chǔ)存氧氣的肌紅蛋白，因此呈紅色。肌肉進(jìn)行的耐力運(yùn)動(dòng)越多，對(duì)氧氣的總體需求量就越大，肌肉中所含的肌紅蛋白就越多，肌肉顏色也就越暗——長(zhǎng)時(shí)間在山地散養(yǎng)的土雞，由于經(jīng)常走動(dòng)，大腿肌肉呈深色;而白羽雞這類速生品種由于缺乏運(yùn)動(dòng)，腿部肌肉顏色就沒有前者那么深。

白色的肌肉纖維專門用于短時(shí)間的劇烈運(yùn)動(dòng)。白色肌肉靠氧氣和糖原反應(yīng)供能。在某些情況下，白色肌肉不需要氧氣也能通過(guò)無(wú)氧呼吸獲得能量。不過(guò)，無(wú)氧呼吸會(huì)導(dǎo)致乳酸迅速積累，并讓肌肉產(chǎn)生酸痛感，因此白色肌肉只適合短時(shí)間的劇烈運(yùn)動(dòng)。用于短時(shí)間劇烈運(yùn)動(dòng)的肌肉，例如雞胸肉、蛙腿肉和兔肉都屬于白色肌肉。

為什么動(dòng)物越老，肉質(zhì)也越硬？

和人類一樣，動(dòng)物衰老也會(huì)導(dǎo)致肌肉退化、膠原蛋白量減少。為了維持骨骼肌的拉伸強(qiáng)度，衰老動(dòng)物肌肉間的膠原蛋白會(huì)形成更多交聯(lián)聚合，讓膠原蛋白變得比以前更強(qiáng)韌。這就導(dǎo)致越老的動(dòng)物其肉質(zhì)也會(huì)變得越硬。

以雞肉為例。因?yàn)橄M(fèi)者青睞較嫩的肉質(zhì)，所以大部分養(yǎng)殖者會(huì)在肉雞還沒完全長(zhǎng)大之前進(jìn)行宰殺，這樣雞肉中就不會(huì)有太強(qiáng)韌的膠原蛋白，便于咀嚼。養(yǎng)了8個(gè)星期的雞和養(yǎng)了兩年的雞，兩者的肉咀嚼起來(lái)的感覺是完全不同的。速生雞的肉質(zhì)更嫩，加工時(shí)間短，更適合快餐行業(yè);飼養(yǎng)時(shí)間更長(zhǎng)的雞，其肉中膠原蛋白更強(qiáng)韌，所以往往需要燉2～3個(gè)小時(shí)，肉質(zhì)才能變得松軟適口。

酥脆的口感取決于膠原蛋白

脆皮五花肉是潮汕地區(qū)的名菜。廚師在處理五花肉時(shí)，先將五花肉煮熟，然后將肉取出晾涼后，用針板在肉皮表面戳出一個(gè)個(gè)密集的小孔，再進(jìn)行烘烤。在烘烤階段，這些小孔會(huì)成為肉皮中的水和油脂逃離的出口。在一些更講究的餐館，廚師會(huì)在烘烤前將五花肉肉皮朝下浸入醋液中過(guò)夜，以進(jìn)一步降低膠原蛋白的強(qiáng)度。還有的廚師會(huì)用棉線捆綁五花肉，然后在肉皮表面涂抹一層鹽，烘烤時(shí)將鹽擦凈并置于溫度極高的爐內(nèi)，這樣做出來(lái)的脆皮五花肉肉皮會(huì)更加酥脆。

那么，脆皮五花肉的豬皮是如何變脆的呢？豬皮中（按質(zhì)量計(jì)）30%是膠原蛋白。膠原蛋白是一種十分強(qiáng)韌的蛋白質(zhì)分子，它也被稱為膠原蛋白三螺旋（由3條α肽鏈或α鏈的多肽亞基纏繞成特有的三股螺旋）。東坡肉軟爛的豬皮就是經(jīng)歷長(zhǎng)時(shí)間燉煮后，膠原蛋白的螺旋結(jié)構(gòu)水解，形成結(jié)構(gòu)更松散的明膠的結(jié)果。再看脆皮五花肉的制作，當(dāng)烘烤時(shí)，脆皮五花肉的豬皮會(huì)逐漸脫水，明膠分子會(huì)逐漸凝結(jié)在一起并脫水變硬，水分子受熱膨脹的過(guò)程在明膠組織中形成大量微型空腔。這幾個(gè)步驟缺了一個(gè)，就無(wú)法形成酥脆的豬皮。

脆皮五花肉擁有酥脆的肉皮。

肉味何處來(lái)？

炒肉時(shí)，肉中的還原糖和氨基酸/蛋白質(zhì)在高溫的油鍋內(nèi)發(fā)生反應(yīng)，生成黑色大分子“類黑精”和成百上千種有不同香味的分子。這一系列反應(yīng)被稱為“美拉德反應(yīng)”，既能給肉上色，也賦予了肉一部分的肉香味。

動(dòng)物的脂肪也提供了一部分肉味。各種脂肪酸和儲(chǔ)存在動(dòng)物脂肪組織中的芳香物質(zhì)是肉香味的另一個(gè)重要來(lái)源。動(dòng)物脂肪常常作為芳香物質(zhì)的溶劑，幫助動(dòng)物在成長(zhǎng)過(guò)程中積累這些芳香物質(zhì)，其中一些很大程度上決定了動(dòng)物肉的風(fēng)味。動(dòng)物生長(zhǎng)時(shí)間越久，體內(nèi)脂肪細(xì)胞中風(fēng)味物質(zhì)積累量越多，典型的例子就是燉雞湯一定要用比較老的散養(yǎng)雞。

不過(guò)，脂肪也有令人不愉快的氣味，肉腥味等異味就是脂肪雙鍵氧化后形成的。還有如羊肉那股令人避之不及的膻味。研究顯示，羊肉的大部分膻味來(lái)自羊瘤胃中的細(xì)菌代謝活動(dòng)所產(chǎn)生的的支鏈脂肪酸。支鏈脂肪酸在羊肉中的含量遠(yuǎn)超其他任何肉類，并且會(huì)儲(chǔ)存在羊的脂肪中，在被加熱時(shí)釋放出來(lái)。

越老的動(dòng)物，其肉中的風(fēng)味越強(qiáng)烈。研究人員發(fā)現(xiàn)，除了脂肪中積累的芳香物質(zhì)外，牛肉味、血腥味和金屬味等這些氣味的多少還和動(dòng)物肌肉組織中的肌紅蛋白含量有關(guān)。越老的動(dòng)物，肌肉中肌紅蛋白含量一般也越高，這幾種氣味也越強(qiáng)烈。

吃哺乳動(dòng)物的肉會(huì)引發(fā)慢性炎癥？

炎癥是人體對(duì)感染或傷害的正常反應(yīng)。炎癥發(fā)生時(shí)，受損的組織釋放出某些信號(hào)分子，讓白細(xì)胞開始修復(fù)組織，這屬于急性炎癥。而慢性炎癥則遍布全身，雖然程度較輕，卻會(huì)持續(xù)損害身體。某些部位的慢性炎癥會(huì)直接導(dǎo)致動(dòng)脈中聚集硬化斑塊，從而增加患動(dòng)脈粥樣硬化或形成血栓的風(fēng)險(xiǎn)。此外，慢性炎癥還會(huì)增加患癌癥、糖尿病和其他慢性病的風(fēng)險(xiǎn)。

有科學(xué)家在研究中將食用豬牛羊肉等紅肉與動(dòng)脈粥樣硬化、結(jié)腸癌等疾病聯(lián)系起來(lái)，并猜測(cè)食用上述肉類可能是引發(fā)人體的慢性炎癥反應(yīng)的原因之一。2017年，科學(xué)家證實(shí)了這個(gè)猜測(cè)。原來(lái)，這是一種名為Neu5Gc的分子在作祟。幾乎所有哺乳動(dòng)物的細(xì)胞表面都有Neu5Gc分子，今天只有人類、雪貂、鴨嘴獸等極少數(shù)動(dòng)物的細(xì)胞表面沒有這種分子。

在300萬(wàn)～250萬(wàn)年前，人類祖先的一個(gè)基因突變，導(dǎo)致人類從此無(wú)法合成Neu5Gc。而人一旦進(jìn)食了來(lái)自哺乳動(dòng)物的肉，這些肉細(xì)胞表面的Neu5Gc分子就會(huì)黏附到人體細(xì)胞表面的多糖分子上。當(dāng)人體內(nèi)的抗體識(shí)別出這些外來(lái)分子時(shí)，便會(huì)認(rèn)為人體受到感染，于是引發(fā)炎癥。不過(guò)，科學(xué)家對(duì)此已經(jīng)有了解決方案，其中一種方案是進(jìn)行微生物腸道移植。某些細(xì)菌會(huì)以Neu5Gc分子為食物，那么，如果能向人類腸道中移植這類細(xì)菌，或許就能利用細(xì)菌將Neu5Gc分子從紅肉細(xì)胞表面剔除掉，從而減少慢性炎癥對(duì)人體的損傷。

吃肉讓我們成為現(xiàn)代人類？

其實(shí)，吃肉這個(gè)飲食習(xí)慣還助推了人類大腦的進(jìn)化。2012年，科學(xué)家在坦桑尼亞的奧杜威峽谷中發(fā)現(xiàn)了一個(gè)有150萬(wàn)年歷史的人類孩童顱骨碎片。這個(gè)孩童死亡時(shí)年齡應(yīng)該不超過(guò)2歲。顱骨碎片的邊緣處有一些密集的小孔，這是典型的多孔性骨質(zhì)增生的癥狀。這種病通常是由于飲食中缺乏維生素B9和B12造成的。如果幼兒的日常主食從母乳轉(zhuǎn)為固體食物的過(guò)程中，缺少維生素B9和B12這兩種維生素的攝入，就容易患上多孔性骨質(zhì)增生。

因?yàn)槿忸愔懈缓珺族維生素，所以科學(xué)家推測(cè)，這名兒童缺乏B族維生素的原因，要么是母親的肉類攝入不足導(dǎo)致乳汁中缺乏B族維生素，要么是在斷奶過(guò)程中缺少肉類食物。科學(xué)家認(rèn)為，如果沒有定期食用肉類的習(xí)慣，某些人類祖先的顱骨就無(wú)法正常發(fā)育。

肉食也直接促進(jìn)了人類祖先腦容量的增加。以現(xiàn)代人類為例，我們靜止時(shí)大腦消耗的能量占總能量消耗的20%?？茖W(xué)家早就懷疑，純素食的飲食方式無(wú)法支撐一個(gè)如此耗能的器官正常運(yùn)轉(zhuǎn)，并認(rèn)為肉食是人類腦容量增加的重要推動(dòng)因素。

2012年，在測(cè)量了幾種靈長(zhǎng)目動(dòng)物的腦容量后，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，體積是成年人類3倍的大猩猩，腦容量卻僅為成年人類的1/3。大猩猩的飲食不含動(dòng)物蛋白質(zhì)，幾乎只由水果構(gòu)成。要滿足大猩猩龐大身軀的熱量需求，大猩猩每天不得不花12小時(shí)來(lái)覓食、進(jìn)食。

700萬(wàn)年前乍得沙赫人和現(xiàn)代人類的腦容量對(duì)比。

食用高能量密度的骨髓幫助人類大腦進(jìn)化。

在奧杜威峽谷的早期人類遺址中，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了大量的石器和脊椎動(dòng)物骨骼。所有動(dòng)物骨骼表面都有細(xì)微的石器切割痕跡，其中不少還被利器從中間砍斷。種種跡象表明，200多萬(wàn)年前生活在那里的能人（早期人類）已經(jīng)會(huì)使用石器宰殺并將動(dòng)物肉從骨骼上分離。更重要的是，能人學(xué)會(huì)了從骨髓中獲取高能量的食物——骨髓。蛋白質(zhì)和脂肪這類高熱量食物不但有利于腦容量發(fā)展，還將人類從收集水果、植物種子和塊莖這類繁重的工作中解放出來(lái)，讓人類有更多時(shí)間制作工具、進(jìn)行社會(huì)交往，這進(jìn)一步促進(jìn)了人類大腦的進(jìn)化?？梢哉f(shuō)，沒有肉食就沒有現(xiàn)代人類。

航天員要吃肉

人類如此喜愛肉食，連宇航員都無(wú)法忍受單調(diào)的太空食品，冒著巨大風(fēng)險(xiǎn)偷偷夾帶肉食。1965年的雙子座3號(hào)任務(wù)中，一位宇航員將一個(gè)咸牛肉三明治藏在宇航服中帶上航天器，后來(lái)這塊三明治被另一名宇航員發(fā)現(xiàn)。從此，當(dāng)局開始注意為宇航員配備種類更豐富的肉食。

著名的阿波羅系列太空任務(wù)就考慮到了宇航員的肉食習(xí)慣。執(zhí)行阿波羅任務(wù)的航天器的太空艙內(nèi)部狹窄逼仄，排泄系統(tǒng)粗陋，使用時(shí)沒有隱私，而且宇航員的餐食也沒有什么吸引人的地方——只是凍干處理食品，吃的時(shí)候要么原封不動(dòng)吃下去，要么需要使用熱水槍，將熱水從食品包裝袋底部的小口注入，從而加熱食物。不過(guò)，為了讓執(zhí)行任務(wù)的宇航員在環(huán)境條件不盡如人意的情況下保持愉快的心情，美國(guó)宇航局為宇航員們準(zhǔn)備了培根塊，也就是煙熏豬肉。

1968年，執(zhí)行阿波羅7號(hào)任務(wù)的宇航員的4種早餐方案中，3種有培根塊。宇航員似乎也很喜歡吃培根塊，在11天飛行任務(wù)的尾聲，一名宇航員感慨：“幸福就是在第十天吃上一袋培根塊?！?/p>

相比20世紀(jì)60年代的宇航員，今天的宇航員的食物選擇豐富多了，例如牛肉干、燉牛肉、鱸魚肉凍……中國(guó)宇航員楊利偉在執(zhí)行太空飛行任務(wù)時(shí)，餐食中甚至包括經(jīng)過(guò)特殊工藝處理的宮保雞丁和魚香肉絲。

偷偷被帶上航天器的咸牛肉三明治的一部分。偷帶三明治的宇航員（右）。

如何讓“假肉”更像真肉？

在過(guò)去幾年，合成肉技術(shù)不斷取得突破，全世界至少有50家公司在進(jìn)行合成肉的研究和生產(chǎn)。但是至今為止還沒有研發(fā)出能夠完全替代真肉的產(chǎn)品。合成肉沒有大規(guī)模推向市場(chǎng)的主要原因：一是成本過(guò)高;二是口感和風(fēng)味都遠(yuǎn)不如真肉，消費(fèi)者并不買單。

合成肉沒有真肉的口感，主要原因是合成肉缺少真肉的肌肉細(xì)胞，也沒有動(dòng)物肌肉細(xì)胞間類似腳手架的膠原蛋白。要讓合成肉的口感更接近真肉，就要還原這些支撐肌肉細(xì)胞的“腳手架”。

常見的做法是利用牛明膠蛋白作為合成肉的“腳手架”，不過(guò)，明膠蛋白依然來(lái)自于動(dòng)物。為了徹底擺脫對(duì)動(dòng)物蛋白的依賴，科學(xué)家嘗試?yán)蒙a(chǎn)豆油的副產(chǎn)品——豆粕。豆粕中的“大豆組織蛋白”可以作為合成肉生長(zhǎng)所需的“腳手架”。2020年，科學(xué)家在海綿狀的大豆蛋白組織中培養(yǎng)了牛的肌肉細(xì)胞和血管細(xì)胞，并將合成出來(lái)的合成肉置于烤箱中烘烤。三名試吃員在嘗過(guò)烘烤合成肉后都認(rèn)為，這種合成肉還原了牛肉真實(shí)的咀嚼感。

膠原蛋白存在于肌肉組織的三種膜中。

大豆組織蛋白

細(xì)胞在其上生長(zhǎng)

食肉為何對(duì)人類如此重要？這是因?yàn)槿獠坏珷I(yíng)養(yǎng)豐富，而且很好吃。此外，不同國(guó)家還形成了獨(dú)特的食肉文化。作為飲食文化的重要組成部分，食肉構(gòu)成了生活的煙火氣，是我們每天生活中一塊必不可少的“拼圖”。不過(guò)，光有肉吃還不夠，重要的是如何吃得健康，讓吃肉變成一件幸福的事，而不是成為一種健康負(fù)擔(dān)。

為什么有人一口肥肉也不吃？

有些人幾乎從不吃肥肉。其實(shí)，除了怕胖，很可能他們是真的接受不了脂肪的味道。人類的舌頭上有一種對(duì)脂肪極為敏感的蛋白質(zhì)——CD36蛋白。有些人舌頭上有很多CD36蛋白，這讓他們對(duì)脂肪比普通人更加敏感，因此他們傾向于攝入脂肪含量少的食物。相反，舌頭上CD36蛋白含量少的人對(duì)脂肪不敏感，因此他們更容易攝入過(guò)量的脂肪。