天氣這么熱,再不收好這份挑西瓜絕技就來不及了

中國科學院北京分院 2020-08-13 15:58:19

圖/《回憶中的瑪尼》電影

你記憶中的夏天是什么樣子的?

窗外蟬鳴陣陣,午后約三五好友在河邊捉魚,院子里晾滿了媽媽洗過的衣服,淡淡的皂莢粉味充斥鼻尖,晚飯后切開早已在水中浸泡半天的西瓜,絲絲涼意沁人心脾,記憶中的夏天,似乎從來沒有特別炎熱。

無論怎樣,每個人的童年都少不了西瓜的身影。聯(lián)合國糧食及農(nóng)業(yè)組織FAO公布的2018年數(shù)據(jù)顯示,中國的西瓜產(chǎn)量為6302.46萬噸,而出口量僅為4.29萬噸,出口量連生產(chǎn)量的1%都達不到。國家統(tǒng)計局專門就西瓜算了一筆賬:如果按一個西瓜10斤計算,中國人每年要吃掉160億個西瓜,也就是說,占世界人口20%的我們,吃掉了世界約70%的西瓜!

此等解暑利器,是我國土生土長的嗎?

并不是,西瓜的栽培歷史十分悠久,在古埃及,五六千年前已開始種植西瓜。與埃及相比,我國西瓜栽培的歷史要晚得多,文字記載始于五代時期的后漢高祖永福12年(公元947年),合陽縣令胡嶠曾記載由回紇引入西瓜,因來自西域,所以稱之為“西瓜”。

從南宋開始,就涌現(xiàn)出了一大批“吃瓜群眾”,他們紛紛吟詩詠贊西瓜:

“碧蔓凌霜臥軟沙,年來處處食西瓜”——南宋范成大

“西瓜足解渴,割裂青瑤膚”——元代方回

“拔出金佩刀,斫破碧玉瓶,千點紅櫻桃,一團黃水晶。下咽頓消煙火氣,人齒便有冰雪聲。”——南宋文天祥

“采得青門綠玉房,巧將猩血沁中央,結(jié)成唏日三危露,瀉出流霞九醞漿。”——明朝瞿佑

清初詞人陳維崧有一首《洞仙歌·西瓜》,更稱得上是古代詠西瓜詩詞中的精品:“嫩瓤涼瓠,正紅冰凝結(jié)。紺唾霞膏斗芳潔。傍銀床,牽動百尺寒泉??~色映,恍助玉壺寒徹。”讀后令人饞涎欲滴。

就連文學界的著名“吃貨”汪曾祺都為西瓜折服:“西瓜以繩絡(luò)懸之井中,下午剖食,一刀下去,喀嚓有聲,涼氣四溢,連眼睛都是涼的。”

說這么多,有一個問題是這些詩人也逃不過的,那就是——

如何選出一顆質(zhì)地上乘、口感綿密、味美多汁的好瓜呢?

有的人第一反應就是,讓老板切個小口,我嘗一下不就好了嗎?這樣操作沒毛病,前提是瓜多且好賣外加老板人足夠好。

大部分人采用祖先們傳下來的技巧:用手指敲一敲西瓜,聲音清脆的是不熟瓜,聲音沉悶的是熟瓜。

那么每次敲瓜前,你有沒有思考過,這里頭的挑瓜原理是什么呢?

要想成為合格的吃瓜群眾,首先得明白什么是成熟度。

口感綿密,咀嚼起來有細沙粒感,水分充足而又不失甜味,這些是大多數(shù)人關(guān)注的西瓜口感,著重點體現(xiàn)在甜度方面,即含糖量,普遍認為可溶性糖高的西瓜成熟度高。

為什么敲擊西瓜會產(chǎn)生不同的聲音呢?

切開西瓜,我們可以發(fā)現(xiàn)里面有很多孔隙,西瓜中可溶性固形物占5.8~11.4%,濕基含水率為87.6~93.5%,西瓜的不同密度對應固形物含量不同。通過計算,假設(shè)西瓜內(nèi)部為水溶液和氣體的混合物,那么半徑15cm、密度0.931g/cm的西瓜內(nèi)對應氣泡半徑為6.16cm,證明西瓜中孔隙內(nèi)為氣體。

所以,氣泡是西瓜中的主要振動元。當我們敲擊西瓜時,聲音來自西瓜內(nèi)部的氣泡共振。成熟度不同的西瓜,內(nèi)部的氣泡數(shù)量及分布也有所不同,氣泡振動時對周圍氣泡還會產(chǎn)生影響,呈現(xiàn)在我們耳中的就是或清脆或沉悶的聲音。

那么,聲音和西瓜成熟度之間有何聯(lián)系呢?

我們先來測評市面上一款名為“聽西瓜”的APP。將手機靠在西瓜上,敲擊西瓜,分析手機收集的聲音信號,它的判斷依據(jù)有兩種:

①分析頻域信號,通過頻率來確定西瓜成熟度;

②觀察時域信號,生西瓜的波形不規(guī)則衰減快,熟西瓜的波形上下對稱,衰減慢。

圖/“聽西瓜”APP

圖/作者

這款APP的判斷思路是正確的,通過分析時域或頻域信號,根據(jù)頻率或波形辨別成熟度。但是判斷依據(jù)太過簡單粗暴,對波形的規(guī)則性、西瓜的成熟度、具體判斷原理定義不夠清晰,誤測的概率比較大。

是時候展示真正的技術(shù)了!

已知成熟度高的西瓜可溶性糖含量高,根據(jù)西瓜密度和質(zhì)量可以推測西瓜內(nèi)可溶性固形物和氣體的體積,建立成熟度和氣體體積之間的關(guān)系,而敲擊西瓜產(chǎn)生的聲音反應了共振頻率,共振頻率和氣泡的數(shù)量及分布存在聯(lián)系。

也就是說,通過氣泡這個中間媒介,可以建立成熟度和共振頻率的關(guān)系!

成熟度←氣泡→共振頻率

根據(jù)觀察,西瓜中的氣泡與水溶液混為一體,類似于海水中的氣泡,通過氣泡半徑可以計算共振頻率,建立氣泡半徑和共振頻率之間的關(guān)系,從而將西瓜成熟度與共振頻率聯(lián)系。

為了得到確切聯(lián)系,我們對西瓜內(nèi)部振動模態(tài)進行仿真,將西瓜內(nèi)部的氣泡等效成大氣泡進行多次分割,使分割后的氣泡在西瓜的對稱軸上等間距分布,并計算每次分割后的共振頻率,隨著氣泡的分割次數(shù)增加,共振頻率趨向穩(wěn)定,最后得到氣泡半徑和共振頻率之間的關(guān)系。

圖/作者

根據(jù)食品檢測技術(shù),成熟西瓜的頻率范圍為133 Hz ~160Hz,低于133Hz的為過熟瓜,高于160Hz為不熟瓜。

我們對16個西瓜進行驗證,采用糖度計測量西瓜汁的含糖量,并對基頻進行修正,除去個別不可用數(shù)據(jù),發(fā)現(xiàn):糖度低的瓜基頻高,而糖度高的瓜基頻低。

更詳細的挑瓜秘訣,讀者老爺們可以戳一下這里康康。

由此,我們證實共振頻率和成熟度之間可以通過西瓜內(nèi)部的氣泡建立聯(lián)系。根據(jù)挑瓜常識,聲音清脆的西瓜對應高頻范圍,而這樣的西瓜成熟度低、不甜;聲音沉悶的西瓜對應低頻范圍,成熟度高、較甜。

下次買瓜時,如果遇到質(zhì)疑敲瓜不靠譜而非要切開小口親驗的朋友,記得把這篇文章轉(zhuǎn)發(fā)給Ta!

(原標題:天氣這么熱,再不收好這份挑西瓜絕技就來不及了)

【責任編輯:文建豪】

【內(nèi)容審核:關(guān)業(yè)慧】