圖片來源:Pixabay
夏天的標配是燒烤加啤酒。關於燒烤,你知道多少呢?
撰文 | 王怡博
審校 | 二七
直到現在,我還記得高中化學老師吳老師說的話:「學了化學之後,做飯的時候,倒醋都倒得非常精準。」
對於精準倒醋的絕活,我的水平還遠遠不夠。如果一定要找個藉口,那就是在實驗室取用液體時,我(們)的「標準」操作是用吸管或移液槍,而一個「正常」的廚房裡顯然不會有這樣的裝備。不過,不知不覺間,我在撒鹽的時候會右手拿著袋子,左手輕輕敲打右手的手腕,讓鹽粒慢慢從袋子裡倒出來——多年來養成的稱量粉末樣品的習慣,倒是讓我幾乎沒有加鹽加多過。
這些算是日常生活中的小樂趣,不過廚房中的化學元素不止於此。在夏天,燒烤加啤酒的標配從來都不會過時。所以,我們今天就來談一談燒烤這件事。
用架子烤更好吃?
在記憶裡,一到夏天,路邊燒烤都是擺著架子,架子下面燒著炭火,上面放著羊肉串、饅頭片……在等待羊肉串的期間,還能吃上煮好的毛豆和花生。在不懂得環境問題的年紀,羊肉串上滋滋冒著煙的場景是夏季夜晚美好的回憶。
圖片來源:Pixabay
但是,現在走進一家燒烤店,很有可能遇到的是一種叫做紙上燒烤的燒烤方式。它無明火、號稱環保,但卻總是少一些用架子烤出來的食物的味道。
如果仔細分析食物變熟的過程,我們會發現無論是燒烤架還是燒烤紙下的電烤爐,都能通過導熱(conduction)的方式加熱食物。從宏觀上說,這是燒烤架和電烤爐把熱量傳遞給食物的過程,倘若切換到原子尺度,我們會看到這幅畫面:高溫燒烤架或電烤爐中的粒子跑到它們與食物的界面,與低溫食物中的粒子發生碰撞,從而把熱量轉移給食物。
但不同之處在於,燒烤架下的炭火還能採用另外一種方式為食物提供熱量——輻射(radiation)。輻射是指熱量從發射源以電磁波的形式向外擴散,熱量擴散的速度與開爾文溫度的四次方成正比。因此,食物不僅能從燒烤架直接獲取熱量,炭火輻射出的熱量也能有效加熱距離架子較遠的食物部分。這種混合加熱的方式可以增加食物風味和香氣的層次,因為食物各個部分會被不同程度地加熱。然而,電烤爐上的食物則幾乎只能通過與爐子直接接觸來獲取熱量。
毋庸置疑,食物變熟的過程是通過獲取熱量實現的。而如此高的溫度下,食物中到底發生了什麼?
食物之間發生了什麼?
隨著溫度升高,肉類表面的水分會率先蒸發,接著,蛋白質和糖類就會開始進行一場非常關鍵的化學反應——美拉德反應(Maillard Reaction)。1912年,法國化學家Louis-Camille Maillard發表了一篇文章,首次指出氨基酸與糖類在高溫下可能會發生一系列複雜的過程。
隨後在1953年,一位叫做John Hodge的非裔美國化學家首次提出了關於美拉德反應的一個模型。如果說是Louis-Camille Maillard第一次發現了美拉德反應的存在,那麼John Hodge就是真正了解美拉德反應的第一人。
Hodge認為美拉德反應會經歷3個階段:在第一個階段,糖類的羰基與氨基酸的氨基反應生成糖胺(glycosylamine);在第二個階段,不穩定的糖胺會經過重構反應,生成氨基葡萄糖(aminoketose,有一個羥基被取代的酮糖);而最後一個階段則涵蓋重構反應、轉化反應(conversion)、加成反應和聚合反應等極其複雜的過程,併產生多種分子,包括一些負責帶來特定風味、香味和顏色的分子。而這也是它能增加食物風味與香味的層次感的原因。例如,走在路上,一縷麵包與咖啡的香氣撲鼻而來時,這種令人垂涎的食物香氣大都歸功於美拉德反應。
圖片來源:Pixabay
燒烤最忌怕的莫過於燒糊,或者更確切地說,應該是「燒過頭」(burned)。如果烤得過久,食物長時間暴露在高溫環境,表面上除碳以外的物質就會揮發而只留下碳原子,也就是發生炭化。然而,特意讓食物短時間暴露在高溫下輕微燒焦(charred),其實是一種燒烤技巧。這能為食物增加些許焦糖色,以及煙燻的風味。比如,食物輕微燒焦後酥脆的外皮就別有一番風味,而烤玉米與煮玉米相比也擁有不同的味道。但顯然,燒過頭而留下的炭黑則會使食物無法食用。
煙燻味
炭火燃燒釋放出的煙由水蒸氣、其他氣體和小固體顆粒組成,它會讓食物多多少少擁有一些煙燻味。我們當中的許多人可能都很偏愛這種煙燻味。
然而,這種煙燻味是由煙穿過食物引起的嗎?
根據熱泳(thermophoresis)理論,顆粒會從高溫區遷移到低溫區。因此,溫度較高的煙顆粒會去往亟需加熱的食物那裡,並附著在食物表面,尤其是溼潤的表面。而想要解釋這個現象,我們得從水分子的特徵說起。
在化學家看來,水是由一個個V形結構的水分子組成的,在每個分子裡,氧原子位於頂點,兩個氫原子分別佔另外兩個位置,且不分你我。從這個結構就能看出,水分子是一種極性分子,其中氧原子一端帶負電,氫原子一側帶正電。這意味著,一個水分子的正電荷會被另一個水分子的負電荷吸引而結合在一起。這一結論也可以拓展到其他極性分子之間的結合。
如果把這個結論帶回溼潤的食物表面,我們就會發現,食物表面更多水分子的作用就是與煙顆粒中的水分子,以及其他極性分子結合在一起,從而增加食物的煙燻味。而大部分煙僅僅會停留在那裡(食物表面),並不會繼續往下滲入食物內部。
粉紅色的「菸圈」。圖片來源:
https://www.smokedbbqsource.com/science-of-smoke/?utm_source=pinterest&utm_medium=social&utm_campaign=social-pug
不過,仍有一小部分煙霧顆粒會到達距離食物表面約0.6釐米深的位置。這時,如果煙霧中含有一氧化氮或其他能與肉類中鐵元素結合的物質,就會產生粉紅色的「菸圈」。
不過,燒烤雖香,吃起來也要適量。我們應該都聽說過,燒烤後的食物可能含有致癌物的說法。有研究表示,肉類經高溫處理(包括油炸和明火燒烤)後會產生雜環胺(HCA)和多環芳烴(PAH),而在實驗測試中,HCA和PAH都能通過引發DNA突變增加患癌的風險。但在具體的劑量效應上,科學家目前還沒有明確的答案。
你有吃燒烤的計劃嗎?
參考資料:
https://theconversation.com/what-makes-smoky-charred-barbecue-taste-so-good-the-chemistry-of-cooking-over-an-open-flame-184206
https://theconversation.com/what-makes-smoky-charred-barbecue-taste-so-good-the-chemistry-of-cooking-over-an-open-flame-184206
https://www.masterclass.com/articles/charred-food-explained#what-is-the-difference-between-charred-and-burned-food
https://www.masterclass.com/articles/charred-food-explained#what-is-the-difference-between-charred-and-burned-food
https://www.cancer.gov/about-cancer/causes-prevention/risk/diet/cooked-meats-fact-sheet
本文經授權轉載自微信公眾號:環球科學 作者:王怡博
轉載內容僅代表作者觀點
不代表中科院高能所立場
編輯:流觴