本文发表于《大众科学》的前博客网络，反映了作者的观点，不一定代表《大众科学》的观点
我小时候非常喜欢甜心蛋糕，远远胜过叮咚蛋糕或雪球蛋糕，我的父母过去常常每年圣诞节都给我买一盒。尽管有关于永恒保质期的笑话，我还是贪婪地狼吞虎咽地吃下这些海绵状的奶油夹心蛋糕，天真地相信甜心蛋糕永远都会有货，直到下一个圣诞节。
所以即使我现在不再狼吞虎咽地吃甜心蛋糕了，我完全理解去年年底好时公司申请破产的公告引发了互联网上对该公司许多美味零食蛋糕（包括甜心蛋糕）可能不再向消费者提供的担忧——包括甜心蛋糕。许多人的反应就像《僵尸之地》中的塔拉哈西一样，他把在僵尸末日中追踪最后一盒甜心蛋糕作为自己的个人使命
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甜心蛋糕粉丝的好消息是，最后剩下的几盒很可能还能保存一段时间，然后这些美味的海绵蛋糕才会变质——也就是说，蛋糕会失去水分并变硬，因为它会变干，直到它真的只能用作，比如说，投掷武器，以防僵尸或渴望甜心蛋糕的窃贼在一天晚上闯入您的厨房。
新鲜烘焙的蛋糕就不能这么说了，大多数蛋糕的保质期从一周到四周不等，具体取决于温度和储存区域的相对湿度等因素。而这还是一个乐观的评估：对于海绵蛋糕，由于其质地较轻，保质期更接近三到五天。（冷藏无济于事；它只会使蛋糕更快变干。如果您不能立即吃完，请尝试冷冻海绵蛋糕。）
在自己舒适的厨房里测试新鲜度是一项足够简单的任务，但在更大的规模上——尤其是在好时公司的生产设施的规模上——拥有一种非侵入性的高科技方法来测量新鲜度可能会很方便。根据法国科学家在《农业与食品化学杂志》上发表的一篇新论文，这正是科学可以帮助的地方。他们使用了各种技术来分析实验室烘焙的海绵蛋糕，从第一天（它们新鲜的时候）开始，并监测它们的性质在20天内随着变质而发生的变化。
信不信由你，这类事情已经成为科学研究的主题超过 100 年了，尽管作者写道，“从分子角度来看，蛋糕变质的机制尚不清楚。”
首先，让我们定义我们的术语。“新鲜度”的本质属性是什么？对于物理学家来说，海绵蛋糕不仅仅是一种美味的零食：它是一种材料，技术上是一种泡沫，属于软凝聚态物质的范畴。像任何材料一样，它都有属性。食品科学家在确定新鲜度时最感兴趣的是湿度和质地。
您可以通过在热烤箱（130 摄氏度）中放置几个小时后，在海绵蛋糕片完全干燥之前和之后称重来确定水分含量。对于质地，您需要查看硬度——使蛋糕的海绵状网格“变形”需要多少力——以及弹性，即在变形力不再施加后，海绵恢复到原始形状的速度有多快。
有许多工具可以监测蛋糕的质地——面包师压缩仪、质地仪、脆度仪、穿透仪和流变仪，仅举几例——但它们很耗时（需要一定的技能才能操作设备）并且具有破坏性，因此食品科学家希望找到非侵入性的方法来评估蛋糕的质量。如果您可以简单地将光线照射到蛋糕样品上并判断它是否变质，那岂不是太好了？因此，法国研究人员的想法自然而然地转向了荧光光谱法。
光谱技术将光线照射到样品上，并分析由此产生的散射，寻找独特的光谱。这些光谱可以告诉科学家存在哪些化学物质，例如——它就像电磁指纹。荧光光谱法使用紫外光，当紫外光照射到某些化合物时，它们会发出荧光，通常在可见光范围内，尽管并非总是如此。
但是您真的可以使用这种技术来分析海绵蛋糕吗？当然可以！氨基酸色氨酸——存在于许多食物中，包括红肉、农家奶酪、鸡蛋、家禽、南瓜和葵花籽、香蕉和花生、巧克力、燕麦、牛奶和酸奶等等——就是这些化合物之一。蛋白质也是海绵蛋糕的重要组成部分；许多大的蛋白质分子都是荧光的，特别是那些含有色氨酸残基的蛋白质分子。这意味着使用色氨酸荧光光谱的形状作为一种“指纹”来确定海绵蛋糕是新鲜的、仍然可食用的，还是，嗯，过了最佳赏味期是可行的。
法国研究人员着手验证这一假设。任何精明的科学作家都会告诉您，论文的方法部分可能非常有趣。我个人喜欢任何列出诸如小麦粉、结晶糖、葡萄糖浆、液体全蛋、奶粉和少量泡打粉等材料的论文。法国科学家遵循了标准的海绵蛋糕配方，甚至记录了搅拌机的速度（设置为 60 rpm，持续两分钟），以供后人参考。这是海绵蛋糕烘焙过程的重要组成部分，因为那种湿润、轻盈的质地是由于在最初的“乳化阶段”混合到脂肪和糖中的气泡——在打入那些关键的气泡时非常重要。
根据《卫报》美食博主安迪·康纳利的说法，一位名为莱斯利小姐的美国畅销食谱作家在 1857 年观察到，乳化黄油和糖是蛋糕制作过程中最困难的部分，并建议“让男仆来完成这项工作。”或者，你知道，实验室助理。配备工业搅拌机。（康纳利还指出，脂肪会包裹气泡，从而减少面筋的形成。您需要形成一些面筋，只是不想要太多！）
然后他们加入了鸡蛋，鸡蛋中含有蛋白质，有助于防止包裹脂肪的气泡在烤箱烘烤时破裂；气泡内滞留空气的膨胀，以及少许泡打粉，使蛋糕膨胀起来。
接下来，他们折叠筛入过筛的粉状成分，以较低的 20 rpm 的速度搅拌面糊一分钟，以避免在之前的步骤中费力添加的所有气泡破裂。等等。
一旦面糊准备好，立即将其倒入尺寸均匀的蛋糕盘中，并在预热至 160 摄氏度的烤箱中烘烤 37 分钟。该研究的作者非常注意保持温度均匀和烤箱通风良好，因为海绵蛋糕对这类变化特别敏感。正如康纳利指出的那样，“如果烤箱温度过低，那么面糊会凝固得太慢，膨胀的气泡会凝结，产生粗糙、厚重的质地，使上表面下沉。如果烤箱温度过高，那么面糊的外部部分会在内部完成膨胀之前凝固，从而产生一个尖顶的、火山状的表面，并过度褐变。”
然后将 28 个海绵蛋糕冷却 40 分钟，并真空密封到单独的塑料袋中。样品在 20 摄氏度和 65% 湿度的条件下储存，并在储存 1 天、3 天、6 天、9 天、16 天和 20 天后分析各种蛋糕。
现在真正的工作开始了。首先，他们准备样品，这需要从样品蛋糕上取下薄片——不是两端，没有人喜欢两端，而是从距两端约 2 厘米处取下。然后从每片蛋糕的中心取出一个圆形“岩心样品”。将样品安装在两片石英载玻片之间，并用光谱仪发出的光照射。记录并分析由此产生的光谱。
他们发现了什么？样品之间的颜色差异不大。至于质地，硬度的增加和弹性的降低之间存在反比关系——也就是说，海绵变得越干燥和越硬，它的弹性就越小；在被戳后，它只是没有像以前那样令人垂涎欲滴地弹回。水分越少意味着蛋糕中淀粉和蛋白质之间的交联越多，使其更硬且弹性更差。
质地最显着的变化发生在最初的九天内；之后，硬度和弹性的额外增加和减少是最小的。
至于荧光色氨酸，随着蛋糕的老化，光谱中出现了明显的红移。不仅如此，研究人员还使用了一种多元统计技术来表明，不同时间老化的蛋糕的光谱之间存在明显的差异，并且这些差异与色氨酸荧光光谱很好地相关。因此，他们可以将老化一天、三天和六天的海绵蛋糕与老化九天、十六天和二十天的海绵蛋糕区分开来。这种相关性是关键：质地分析仪揭示了宏观性质，而这些性质与光谱分析揭示的分子尺度结构相关。
结果就在这里：实验证明了原理，这是一种成功的工具组合，可以告诉我们一些关于一块海绵蛋糕新鲜度的有用信息——尽管我怀疑我们会在不久的将来在厨房里安装笨重的荧光光谱仪。然而，将其与小型手持设备中的质地分析仪结合起来，一些精明的发明家就可以赚取一笔可观的财富。
参考文献:
Botosoa, Eliot; Chene, Christine; Karoui, Romdhane. (2013) “通过前表面荧光光谱法和仪器技术监测海绵蛋糕在老化过程中的变化”，《农业与食品化学杂志》61: 2687-2695。
Erlander, S.R. 和 Erlander, L.G. (1969) “各种现象中离子序列的解释 X. 蛋白质-碳水化合物相互作用和面包变质的机制”，《淀粉》21: 305-315。
Gomez, M. 等人。(2010) “蛋糕在储存期间质地演变的建模”，《质地研究杂志》41: 17-33。
Gray, J.A. 和 Bemiller, J.N. (2003) “面包变质：分子基础和控制”，《食品科学与食品安全综合评论》2:1-21。
Karoui, R.; Downey, G.; 和 Blecker C. (2010) “中红外光谱与化学计量学相结合：一种用于分析完整食品系统并探索其分子结构-质量关系的工具——综述”，《化学评论》110: 6144-6168。