特邀作者：Christina Jayson
图片来源：Dan Lacher (journeyscoffee/Flickr) 观察咖啡师工作，您会惊叹于制作完美欧蕾咖啡、卡布奇诺、玛奇朵或摩卡的艺术——所有这些都涉及到不同量的蒸牛奶。在这充满艺术感的泡沫心形和牛奶胡子背后，蒸牛奶有着一套科学。加州大学洛杉矶分校 SPINLab ( 模拟行星内部实验室) 团队的学生开发了一款应用程序，可以“计算您的蒸锅的功率输出”并根据牛奶的量、类型和初始温度，“预测达到最佳牛奶温度的蒸煮时间”。SPINlab 的 Samuel May 解释了该应用程序用于预测给定时间牛奶温度的计算。他们表明，牛奶随时间的温度升高是线性的，这使他们能够基于线性加热模型进行预测。 http://www.youtube.com/watch?v=92AtL2_v244 但蒸牛奶时到底发生了什么？蒸牛奶是将热水蒸气（T = 250-255 °F）注入冷牛奶（T = 40 °F）直至达到“完美蒸牛奶拿铁”的理想温度。虽然这个过程听起来很简单，但需要考虑许多变量。最重要的是，不同的牛奶需要不同的蒸煮时间。正如 SPINLab 专家 Sam 所警告的那样，过高的温度会使牛奶变味：烫伤会杀死细菌并使酶变性；这会使酶失活并导致凝结，因为变性的牛奶蛋白会聚集在一起。由于不同类型的牛奶和植物奶的分子组成不同，这意味着它们的蒸煮温度也不同。这种差异都归结于牛奶的成分。
图 1. 牛奶分解为分子成分。修改自《牛奶及其成分的性质》。[3] 牛奶主要由三种成分组成：蛋白质、碳水化合物和脂肪（图 1）。牛奶总蛋白质含量为 3.3%，包括所有九种必需氨基酸；蛋白质含量可分为酪蛋白和乳清蛋白两大类。乳清蛋白，或称乳清蛋白，含有大部分必需氨基酸。乳清蛋白可以通过加热凝结，其中一些蛋白质会因加热而变性；这使得煮熟的牛奶具有独特的风味。酪蛋白形成分散在牛奶水相中的球形胶束 [1]。蒸牛奶时，注入的气泡会破坏胶束。然后，蛋白质分子会包裹住气泡，保护它们不破裂，从而形成泡沫。关键点：不同牛奶的不同蛋白质含量会相应地影响每种牛奶维持拿铁咖啡上那层绵密泡沫的能力 [2]。全脂牛奶会产生更浓稠、更奶油的泡沫，脱脂牛奶会产生更多的泡沫和大而粗的气泡，而杏仁奶能够保持轻盈且持久的泡沫 [2]。表 1：不同类型牛奶和植物奶的蛋白质含量百分比 [2]
乳糖是牛奶中的碳水化合物成分——一种由 D-葡萄糖和 D-半乳糖组成的二糖。由于变旋，乳糖存在两种形式的平衡混合物：α-乳糖和 β-乳糖。β-乳糖是两种中更稳定、也更甜的形式 [3]。当您将牛奶蒸至超过 100 °C 时，会发生“褐变反应”或美拉德反应，其中乳糖和牛奶蛋白——主要是酪蛋白——发生反应，形成称为 Amadori 产物的物质 [4]。无色的 Amadori 产物是蛋白质分子中的赖氨酸残基与乳糖分子之间的分子复合物。随着加热反应的继续，Amadori 产物会发生脱水和氧化反应，或重排，导致营养价值损失，并形成 Sam 警告过度的蒸煮可能导致的不令人愉快的风味。牛奶的最后一种主要成分是作为乳滴存在的乳脂肪。98% 以上的乳脂肪由不同类型的脂肪酸组成，包括饱和脂肪酸、单不饱和脂肪酸和多不饱和脂肪酸。这些脂肪分子还可以通过围绕空气并将其截留在气泡中来稳定泡沫的形成。虽然较高的脂肪含量在低于室温的温度下会产生稳定的泡沫，但脂肪含量较低的牛奶（如脱脂牛奶）在较高温度下更能稳定泡沫 [3]。这可能是由于脂肪百分比增加导致脂肪在气泡表面的表面张力降低。加热这些脂肪分子不仅会影响泡沫的质地；加热或蒸煮时，脂肪酸还会参与化学反应，例如氧化反应，从而可能产生不良风味 [5]。对于乳糖不耐受者和植物奶爱好者，您可能想知道无乳糖选项如豆奶或杏仁奶的蒸煮情况如何。由于其独特的性质，它们的蒸煮温度略有不同——例如，杏仁奶的蛋白质含量较低（图 2）。根据专家咖啡师的经验和实验，某些品牌的豆奶或杏仁奶比其他品牌更能保持泡沫；这种现象背后的科学仍有待确定。表 2：牛奶和植物奶的理想蒸煮温度 [6]
牛奶蛋白质含量（%）
脱脂牛奶3.4
1% 牛奶3.4
2% 牛奶3.3
全脂牛奶3.2
豆奶2.7
杏仁奶0.4
故事的寓意是，牛奶的每个组成部分都对其起泡和产生泡沫的能力有贡献，而蒸煮会影响这些组成部分的每一个。有了这些知识，您可以根据您的起泡需求在星巴克明智地选择您的牛奶，或者只需下载 Sam 的应用程序，在家完美地蒸您的牛奶。引文
牛奶 豆奶 杏仁奶 椰奶
150 °F 140 °F 130 °F 160 °F
O’Mahony, F. Milk constituents. Rural dairy technology: Experiences in Ethiopia, Manual No.4; International Livestock Centre for Africa Dairy Technology Unit, 1988.
Blais, C. 牛奶泡沫的真相. Ricardo, [在线] 2014 年 11 月；
Chandan, R. Properties of Milk and Its Components. Dairy-Based Ingredients.; Amer Assn Of Cereal Chemists, 1997; pp 1-10.
van Boekel, M.A.J.S. Effect of heating on Maillard reactions in milk. Food Chemistry.1998, 62:4, 403-414.
Walstra, P. Dairy Technology: Principles of Milk Properties and Processes; CRC Press, 2013.
植物奶替代品——豆奶、杏仁奶、椰奶、榛子奶、腰果奶. Espresso Planet. [在线] 2013 年 4 月；
Christina Jayson 是一名最近从加州大学洛杉矶分校生物化学专业毕业的学生，即将开始她在哈佛的博士学习。
