“嘶啦……”
洋葱倒入中华铸铁锅中，与热油接触发出声音。
“是洋葱，我加了洋葱。”
这是周星驰在电影《食神》中烹制“黯然销魂饭”之后的一句经典台词（图1）。
一层一层的洋葱被剥开之后，经过铸铁锅与热油共同的作用，产生并释放硫代丙醛-S-氧化物催泪因子[1]，给叉烧饭注入灵魂，让评委黯然销魂。
图1. 黯什么然销什么魂饭。
经过数千年的发展，中餐早已傲然屹立于世界美食之巅。大厨的四大核心操作“煎、炒、烹、炸”都依赖于其手中的中华铸铁锅。尽管基于特氟龙的不粘锅已经诞生多年，但特氟龙脆弱的涂层难以承受高强度颠勺带来的冲击，而其既疏水又疏油的表面让一切宽油变得无所适从。“你永远不可能用不粘锅做出来一份完美的炒粉”，在重庆某夜市贩卖地沟油炒粉十余年的摊主高晨曦总念叨这句至理名言，“因为你不晓得不粘锅涂层里头到底有啥子东西”。
1. 缘起
一口优秀的中华铸铁锅不会粘锅，不会生锈，可以经受大勺的刮削与刷子的用力清洗，多年使用之后仍然历久弥新。因此每一位夜市摊位老板都将手中的中华铸铁锅视若珍宝。民间流传着一套的充满宗教意味的“开锅”仪式，这或许是解开谜团的关键。
一口新锅需要通过开锅过程来获取食神的祝福，从而赋予铸铁锅神奇的表面特性。开锅过程并不复杂，清洗干净铁锅之后，在其表面涂抹动物油脂，并放置于灶头进行加热；冷却之后再涂抹油脂、加热，如是几次即为“开锅大典”，如图2（a）所示。成功开锅的铁锅表面与特氟龙不粘锅表面相似，均具有疏水的特性，从而实现了“不粘”的效果（图2（b））；但与疏油的特氟龙不粘锅不同的是，中华铸铁锅表面可以被油脂所润湿（图2（c））。油是炒菜过程中食材与热源进行热交换的反应介质，锅体必须能够被油脂充分浸润，才能实现对食材均匀的加热。开锅之后的铸铁锅“亲油疏水”，比特氟龙不粘锅“疏油疏水”不知道高到哪里去了，这也是江湖中传言“不粘锅不如大铁锅做菜好吃”的奥妙所在。
图2. （a）中华铸铁锅开锅过程。通过反复几次的“涂抹动物油-灼烧”过程，铁锅将被赋予亲油疏水的特性，相比“疏油疏水”的不粘锅，更容易实现对食材的均匀加热；（b）经过450℃开锅处理的铁锅与水的接触角增至117.6°，实现疏水效果；（c）不同温度的开锅都能够保证铁锅表面优秀的亲油性。
是什么赋予了生铁铸造的大铁锅如此神奇的性能，通过实地走访火锅之都重庆众多地沟油餐馆，并在实验室进行模拟开锅，居住在重庆市沙坪坝区的科学家魏子栋教授、李存璞副教授等从纳米科学角度揭示了“开锅”过程中所谓的“食神祝福”的微观真相，于近期发表于国产英文刊Nano Materials Science[2]。
详见
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2589965120300416。
2. 微观
图3. （a）不同温度进行开锅之后的铁锅碎片照片。（b）-（e）新锅与不同温度下开锅之后，铁锅碎片的SEM图，其中450℃开锅之后铁表面出现了100 nm左右的纳米球，375℃和525℃则分别呈现褶皱状与肥肠状的形貌；（f）新锅与不同温度开锅之后的铁锅碎片的XRD谱图。
3. 不粘
图4. （a）Wenzel模型、Cassie-Baxter模型可以解释表面具有圆柱的材料疏水特性，但难以解释开锅之后铁锅具有的“条件疏水性”。（b）-（d）铁锅表面的Fe3O4纳米球赋予铁锅“条件疏水性”，并保证了食材烹制后的鲜嫩多汁。
4. 机理
图5. （a）动物油与动物油/铁锅体系的热重图。（b）动物油分解与氧气嵌入铁晶格示意图；（c）铁原子配位行为变化图；（d）、（e）多次涂油-灼烧过程中的Fe3O4纳米球生长机理。
油脂挥发的同时，铁表面被氧化恰恰是Fe3O4纳米球形成的关键。如图5（b）所示，随着油脂的挥发，铁表面氧气浓度逐渐上升，氧原子逐渐嵌入铁晶格内部，将Fe氧化，并使晶格膨胀；而随着再次涂抹油脂，受到油脂阻隔的缘故，铁表面氧气蒸气压下降，氧原子会向铁晶格外部迁移，造成晶格收缩，而油脂逐渐的挥发又会重新造成晶格氧原子嵌入，晶格重新膨胀。如图5（d）、（e）所示，这种重复的晶格收缩-膨胀，伴随着铁原子四配位-六配位的转换，会逐渐炸裂铁锅表面，生长出大量的Fe3O4纳米球——也就是开锅过程获得食神祝福的纳米科学真相。
5. 未来
尽管全氟骨架的不粘锅已经畅销至全世界，但由于其在生产与使用中所产生的环境、安全等问题日益显著，人们对不粘锅产生了越来越多的顾虑和质疑。然而勤劳勇敢的沙坪坝群众从不担心在夜市上吃到任何一口特氟龙碎片，毕竟有着几千年历史的中华铸铁锅早已给了他们最深刻的文化自信。
“根本就没有食神，或者说人人都是食神。”
参考文献
[1] Fritsch RM, Keusgen M. Occurrence and taxonomic significance of cysteine sulphoxides in the genus Allium L.(Alliaceae). Phytochemistry, 2006, 67(11): 1127-1135.
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0031942206001518
[2] Gao CX, Yang N, Li CP, et al.Seasoning Chinese cooking pans: The nanoscience behind the Kitchen God’s blessing, Nano Materials Science, https://doi.org/10.1016/j.nanoms.2020.06.001
[3] Ishino C, Okumura K. Wetting transitions on textured hydrophilic surfaces. The European Physical Journal E, 2008, 25(4): 415-424.
https://link.springer.com/content/pdf/10.1140/epje/i2007-10308-y.
[4] Marmur A. Wetting on hydrophobic rough surfaces: to be heterogeneous or not to be?. Langmuir, 2003, 19(20): 8343-8348.
https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/la0344682
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