周日午餐的科学——品味问题

烹饪的化学,包括我们烹饪食物时会发生什么化学变化,以及味道和风味是如何起作用的……
三月十六日

如果你从来没有想过每次做饭时发生的化学反应,这里有一些东西可以激发你的食欲……

人类开始用火来烧制各种各样的东西,这些东西已经生吃了好几个世纪了,距今不过一百万年。熟食盛行,寿司和鞑靼牛排是一种后天养成的口味(或者不是)。其原因很可能在于食物在烹调过程中发生的化学变化。现代食品风味化学源于褐变反应的发现,也被称为美拉德反应,顾名思义,在154°C以上的温度下,所有食物(如肉、鱼和蔬菜)都会发生褐变。

1912年,法国化学家路易斯·卡米尔·美拉德(Louis Camille Maillard)发现了美拉德反应,它发生在氨基酸(蛋白质的组成部分)和糖之间。在研究氨基酸如何结合形成蛋白质的过程中,他发现当他将糖和氨基酸一起加热时,混合物会慢慢变成棕色。当糖和氨基酸一起加热时,会迅速产生一系列具有高度风味的分子,这些分子负责在火焰、烤箱或油中烹饪的食物的棕色、风味和香气。

美拉德反应在148.9°C(300°F)到260°C(500°F)之间最容易发生。当肉被煮熟时,外面的温度比里面的温度高,触发美拉德反应,在表面产生最强烈的味道。然而,食物只有在加热到154°C(67.8°F)以上时才会变成棕色。这就是为什么在油里煮东西会变成棕色,而在水里却不会。煮熟的食物和煮熟的肉类和蔬菜的潮湿内部不超过100°C(水的沸点),因此看起来和味道相当平淡。有趣的是,类黑素(美拉德反应的最终产物)具有抗氧化活性,而且是有色的。

所以,现在我们已经把肉烤焦了,让我们看看妈妈做的湿蔬菜,看看我们如何改进(当然,要用一点厨房化学)。当蔬菜或大米等植物被放入沸水中时,它们的结构会从脆而坚硬变为柔软、枯萎或糊状。所有的生物都是由数以百万计的细胞组成的,但植物细胞与动物细胞有很大的不同。首先,它们的细胞壁中含有一种叫做纤维素(一种碳水化合物)的物质。纤维素(由碳、氢和氧组成)使植物变得坚硬。然而,当这些细胞被加热时,纤维素软化,植物开始枯萎。植物细胞壁最终崩溃,打开它们的结构,释放水和空气。对于大多数蔬菜来说,在98°C加热10分钟内就会发生这种情况——又是化学反应!植物的细胞内也含有淀粉颗粒,它们在那里储存从太阳捕获的能量。淀粉是一种多糖,它在冷水中不溶,但在温水中煮熟时会膨胀——这被称为“糊化”。 For example, pasta and rice both contain a lot of plant starch, which is why they swell when cooked. Another little known fact is that vegetables also lose their appetising colours at temperatures between 66-79°C. So we now have explanations for why plants, such as vegetables or rice, when incorrectly cooked change from crisp and firm, to soft, wilted, or mushy and from coloured to faded.

那么解决方案是什么呢?为了保持蔬菜的脆度,不要煮太久,保持蔬菜的颜色,一定要把蔬菜直接放进沸水里,而不是加热的水里。当他们完成烹饪后,模仿顶级厨师,他们经常把蔬菜直接扔进冰水里。这会迅速将它们冷却到66°C以下,这样它们就可以停止烹饪,也不会开始变色。这就是完美的周日午餐。但我们为什么喜欢它呢?-这是品位的问题!人们普遍认为我们能尝出四种味道:甜、苦、咸、酸。这些味道是由我们所吃食物的化学成分决定的。例如:

  • 甜味受体识别有机分子上的羟基(OH)基团,包括糖和醇。
  • 苦味-感受器对通常有毒的有机生物碱有反应。
  • 盐-受体对阳离子(正离子)如钠(Na)为主的离子溶液有反应。许多钠盐是咸的,但咸与否也取决于伴随的阴离子的大小。因此,在相同浓度下,氯化钠(NaCl)比乙酸钠(NaCH2COO-)更咸。
  • 酸性受体对氢离子(H+)和盐中的金属离子(如食盐中的Na+)有反应。

然而,与流行的观点相反,味觉不是在舌头的不同部位体验到的。舌头上的肿块通常被称为味蕾,实际上被称为乳头,它们可以对所有类型的味道做出反应,尽管感觉上有细微的差异。乳突上有几个孔。这些毛孔是味蕾的末端,里面含有活跃的细胞。当味道在嘴里时,它会沿着毛孔向下移动,刺激味觉感受器。然而,我们不要忘记嗅觉在味觉感知中的重要性。

我们感知到的“味道”中大约有80-90%实际上是由于我们的嗅觉。味觉感受器存在于口腔中,但味道是在我们鼻梁后面的嗅球中记录的。虽然我们的嘴只对少数几种味道敏感,但我们的鼻子可以探测到数千种气味。试想一下,当你患了感冒,鼻塞,或者尝试吃生的磨碎的洋葱时,食物的味道是多么无味。只要你的鼻子被堵住了,它就很美味。如果你还能闻到,就不是这样了。尽管如此,嗅觉和味觉还是会被我们的主要感官——视觉所支配!我们很自然地将味觉与我们所看到的联系在一起,所以当面对一系列口味时,我们会认为草莓是红色的,苹果是绿色的等等。

如果给我们不同颜色的草莓冰淇淋,即使每一种的味道都是一样的,尝起来也会不一样。味觉感受器已经被确定为甜味和苦味,但研究还发现了可能的第五种味觉感受器。鲜味的受体!有人认为,这种味道是由某些氨基酸(蛋白质的组成部分)的化合物引发的,比如谷氨酸或天冬氨酸。特别涉及到的是风味增强物质味精。味精是谷氨酸的钠盐,一种存在于大多数蛋白质中的氨基酸。在其结合形式下,谷氨酸与其他氨基酸结合形成蛋白质,不会产生增强风味的效果。为了增强,谷氨酸不仅必须以自由形式存在,而且必须以l型而不是d型存在。(大多数增味物质只有一种活性的同分异构体,而相同化学式的其他结构安排则没有任何增味特性。)

1825年,法国美食家布里亚-萨瓦林(Brillat-Savarin)在他的《味觉生理学》(the Physiology Of Taste)一书中,用“osmosone”这个词来形容“肉味”。“鲜味”一词最早是由东京帝国大学的科学家池田菊奈(Kikunae Ikeda)在1908年创造的。鲜味在英语中还没有直接的翻译,但对鲜味的最好描述是咸味、肉味和肉汤般的味道。池田曾说过:“芦笋、西红柿、奶酪和肉都有一种味道,但它不是众所周知的甜、酸、苦、咸四种味道中的一种。”任何吃过中餐的人都体验过鲜味!这是由于添加了味精,使这种中国食物具有独特的风味。营养和科学期刊继续在分子水平上讨论新的第五味觉。

他们发现,鲜味丰富的食物味道好是因为它们对你有好处。鱼露和凤尾鱼是发酵蛋白制品。在盐固化过程中,蛋白质分解成各种各样的游离氨基酸和核苷酸。这种活性化合物的分类提供了丰富的鲜味和其他产品无法比拟的营养价值。天然鲜味含量高的食物包括帕尔马干酪、香菇、酱油(自然发酵的品种)和所有发酵的东方鱼露产品。日本科学家山口静子(Shizuko Yamaguchi)对鲜味进行了广泛的研究,她发现了高核苷酸(含氮化学物质)食物和高天然味精食物之间的协同作用。人们发现,当以正确的比例混合时,味道的强度可以放大五倍。更有趣的是,这种协同作用实际上驱使我们吃一个均衡的饮食!将番茄意面酱中的谷氨酸盐与肉丸中的蛋白质结合起来。在意大利面中加入一点陈年奶酪,比如帕尔马干酪和碳水化合物,很快,你就有了一顿特别美味的鲜味和营养均衡的饭! Could it therefore be the case, that the reason why we love our Sunday roast so much and occasionally crave a Chinese take-away, is due to our taste for umami? You do the taste test!

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