2017年10月27日

廚房中的化學

陳時欣/國立宜蘭大學食品科學系教授兼研發長。研究專長食品微乳化系統、澱粉加工、米食加工、低升糖指數(glycemic index, GI)飲食、食品工程。

廚房是一個充滿科學知識的地方,食材從平淡無奇轉變成色香味俱全的桌菜,絕對不單單只是廚師的技巧而已,沒有背後一連串的化學反應,是不會激發出那麼令人垂涎的佳餚。廚師就是遊走在這一連串化學反應中的魔術師。廚房中的化學要談的議題很多,每一道菜、一頓佳餚都可以說上一整天的科學故事,現在讓我們從基本的糖、鹽、味精開始,再看看常吃的麵包和蛋糕。拋出一小片的薄磚,由各位看官找出更多的璞玉。

各種不同類型的糖。(shutterstock)

糖?醣?澱粉?
我們常因為「糖」和「醣」該如何使用而不知所措,有人說「糖」會甜、「醣」不會甜,似乎有點道理,但是甜不甜是個人感受實在很難一錘定音。雖然沒有明確嚴謹的規範,但科學一點的說法是,「糖」用來做「命名」,「醣」則用來作「分類」。例如:葡萄糖、果糖、蔗糖等,都是指特定的食用「糖」;單醣、雙醣、寡醣、多醣等,都是歸納分類一大項糖的統稱。葡萄糖、果糖、半乳糖都是單醣,單醣是構成雙醣、寡醣或多醣的單體,反之,醣類水解後的最小單元就是單醣,分子小才有辦法被消化吸收。抽血驗的血糖,其實就是在驗血液中葡萄糖的濃度。蔗糖、乳糖、麥芽糖都是雙醣,由兩個單醣分子脫水,用化學式來說:

蔗糖+ 水= 葡萄糖+ 果糖
乳糖+ 水= 葡萄糖+ 半乳糖
麥芽糖+ 水= 葡萄糖+ 葡萄糖

兩個單醣要結合成一個雙醣一定要脫一分子水;反過來,一個雙醣要分解成兩個單醣一定要加入一個水分子,所以才稱為水解。棉子糖是最常被提到的參醣:

棉子糖+ 2 水= 半乳糖+ 葡萄醣+ 果糖

澱粉是一種多醣,由上千個以上葡萄糖構成,米飯、麵包都是澱粉製品,所以教科書常說米飯、小麥咀嚼久一點會有甜味,就是澱粉被唾液中的澱粉酶部分水解成麥芽糖所致,但其實量少所以甜度很有限。

「澱粉(starch)」其實是一個有嚴格定義的名詞,可是都被濫用了!將米或小麥等作物去殼跟糠層後磨粉,稱為穀粉(flour),穀粉經過水洗,一般都是用鹼水,去除大部分的蛋白質,再用酸中和、烘乾、粉碎後才稱為澱粉。所以澱粉是純度很高的醣類(或碳水化合物);簡言之,穀粉必須經過精製過程才會得到澱粉。澱粉比穀粉貴很多,澱粉包在一顆顆的澱粉顆粒裡,顆粒經加水、升溫後就會膨脹破裂,而釋出澱粉,稱為糊化。廚師常作的勾芡就是利用澱粉的糊化作用,低溫下的澱粉漿液是不會糊化的,自然也沒黏性,所以糊化一定要在超過糊化溫度下進行。糊化是不可逆反應,所以糊化後的澱粉是不會再回到原狀態,雖然它還是葡萄糖聚合物。所有澱粉都可以拿來作勾芡,只是勾芡後黏度不同,而且有的會呈透明狀(馬鈴薯粉、甘薯粉),有的會是白色(玉米粉、米穀粉),目的不同用法自然不同。糊化後的天然澱粉都是很好消化的食物,補充能量很快,當然血糖也升得快!

回頭看看日常生活最常用的蔗糖。市面上可以買到的蔗糖依其蔗糖含量由低到高依序是黑糖、赤砂糖、白砂糖、冰糖;換言之,黑糖是雜質含量最多的蔗糖,冰糖是純度最高的蔗糖。許多人認為黑糖是最營養的糖實在沒啥科學道理,它甚至含有少量致癌物呢!坊間說白砂糖不好更讓人丈二金剛,它是純度很高的蔗糖,而蔗糖是純物質,純度高哪會不好?就跟沒有雜質的純水一樣,怎麼會跟不好扯上關係?烹調加蔗糖的目的是為了蔗糖的甜,不是為了它的雜質,所以沒道理說純度高的蔗糖不好。對溫帶國家而言,蔗糖可由甜菜根提煉純化而得,跟來自甘蔗的蔗糖具有相同的化學結構。但就有美食專家堅稱它們是不一樣的,可能心理因素大於科學因素吧!

各種不同純度的鹽。(shutterstock)


海鹽?岩鹽?精鹽?粗鹽?
鹽是人類唯一食用的天然礦石。「鹽」在化學上的定義是一大類化學物質的統稱,但是這裡我們討論的是俗稱的鹽巴,也就是氯化鈉(NaCl)。市售各種鹽的主要成分都是氯化鈉,它們的差異只在於雜質或顆粒大小的不一樣罷了,喝瑪格莉特調酒用的是......【更多內容請閱讀科學月刊第574期】

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