佐藤成美

第二章 產生美味的化學變化

朝向美味的變化
現今人們食用著大量的食品。隨著科學技術的進步研發出很多加工食品，也因為運輸物流的發達能從海外進口各式各樣食材，所以在日本能夠買到的食材種類也年年持續增加中。從食品成分表（正式名稱為日本食品標準成分表）上可以得知食物有多麼的多元化。食品成分表的目的是為了能夠將日常生活中所攝取到的食物成分，以及相關的基本資訊能廣泛地提供給大眾使用。由文部科學省所公布的資料中的知，1950年（昭和25年）初版時所登錄的食品數量為538項，但伴隨著分析技術的進步及飲食生活的變化，食品的種類不斷地增加，到了2015年最新版本己增加為2191個品項。此外，在氣候或地形多元的日本，構成飲食生活的食品號稱高達1萬2000種。想想，人們如何能吃進這麼多種食品。
食品的種類繁多，大多數是動物或植物的生物體。即使只有微量，但其構成成分卻是多到不計其數。主要成份大致分類為水、蛋白質、碳水化合物、脂肪、維生素、礦物質。這當中蛋白質、碳水化合物、脂肪為三大營養元素，加上維生素、礦物質後則被稱為五大營養元素。所謂營養元素是指供給能量或為了維持生命不可或缺的物質。
這些成分經由加工或調理後，會造成發生化學變化或產生新的成分等複雜的變化。若是產生讓人喜愛的變化就會讓吃的人感覺到可口。
人們吃到覺得好吃的食物，都是因為這些變化巧妙運作的關係。這裡將介紹與美味度相關的四項代表性變化：分解、蛋白質的變性、梅納德反應（Maillard reaction）、乳化。
在這之前，先說明一下食品的成分。
魚、肉、蛋、奶等動物性食品當中含量最多的成分就是「蛋白質」。蛋白指的就是蛋的蛋白液的部分。蛋白質是由20多種的胺基酸（amino acid）連結而成。它作為身體的構成要素，並且是各種生命活動的必須成分。
碳水化合物是指米飯或麵包當中所含的澱粉或砂糖、水果、蜂蜜所含的果糖等「糖質」，以及蔬菜或海藻當中的「膳食纖維」，在營養學上被歸類在碳水化合物中。近年來，經常可以從各媒體報導與瘦身相關的新聞記事當中，聽到糖質這個名詞。糖質是指可以被消化並成為熱量來源的碳水化合物。此外，由於人體沒有消化酶，無法被分解的碳水化合物就被稱為膳食纖維。因為無法被分解，且難以吸收，無法成為熱量來源，所以未列入營養元素之中。但是它有能幫助排出腸內有害物質的效果以及整腸的作用，故也被視為重要成分而受到矚目。因此有把膳食纖維列入，並稱為六大營養元素的說法。像寒天、蒟蒻之所以會成為減重食品而大受歡迎，也是因為它們含有豐富的膳食纖維。
脂肪是指大豆油或沙拉油、奶油或豬油、肉的肥肉當中所含的成分。脂肪是一種無法溶於水中，但能充分溶於有機溶媒的成分的通稱。有各式各樣的種類，而我們食用的大多是三酸甘油脂（Triacylglycerol）。除了成為驅動身體的熱量來源之外，也是形成荷爾蒙或細胞膜不可或缺的成分。倘若食物當中含有脂肪的話，也會使口感變得更佳，容易入口。

分解後變得更加美味
眾所皆知，雖然食物的成分會在體內經由消化被分解後成小分子。但在料理或加工或保存過程中，食物的成分也會被分解。主要的原因在於加熱、食物本身帶有的酵素或微生物所產生的發酵作用等所引起。因分解所產生的成分會使香氣或口味有所變化。發酵食品就是屬於被微生物作用分解後，使得口味更加提升的產物。另一方面，分解也可能會引發腐敗或劣化等令人不愉快的變化。
蛋白質是由許多的胺基酸連結而成的物質，而構成蛋白質的胺基酸有20種。此外，結合少數胺基酸所連結而成的物質稱為胜肽(peptide)。我們幾乎感覺不到蛋白質的味道，但是若被胺基酸或胜肽分解後就會感覺到鮮味。經過燉煮後的肉類會增加鮮度，正是因為在燉煮的過程中，蛋白質被分解並釋出鮮味成分的關係。

蛋白質的變性與凝固
蛋經過烹煮後會固化，是由於蛋當中的蛋白質產生了「變性」的緣故。變性與蛋白質的結構有關。先前提到蛋白質是由胺基酸結合而成的物質，但實際上蛋質的構造相當複雜。胺基酸所連結而成的蛋白質呈帶狀且被折疊成特定的型狀，再交互扭轉連結形成立體的結構。接著再藉由這個特有的結構來發揮蛋白質的生物機能。這個立體結構，會因為熱或酸、鹼性或物理性的刺激等等重要因素而遭受到破壞。當被折疊的帶狀物質被解散時，立體結構就會跟著改變的結果稱之為變性。發生變性後，蛋白質的機能就不再具有效用，而且也會產生物理性的變化。多數的情況下，生物的體內無法使用變性的蛋白質，但透過食物的蛋白質變性能使得食物更容易入口也更好消化。此外，因為可以提昇風味的關係，幾乎所有的烹調方式都會讓蛋白質發生變性作用。（圖2-1）
經由烹調產生變性的代表物，就是會因為煮或烤這些加熱調理方式而產生的「熱變性」。煮蛋或烤肉時產生的白色凝固現象則被稱為「熱凝固」。加熱後，折疊起來的蛋白質帶狀組織會解散，構造也會變得鬆弛。蛋白質屬於大分子物質，其中包含了親水與不親水兩部分。一般來說，較具親水性的部分會在外側，而內側部分則不具親水性，可以溶解於水中。只不過蛋白質的構造一旦鬆弛之後，分子內部較不親水的部分就會露出表面，將無法溶解於水。另外，分子會經由這個過程，粘在一起，並且產生新的結合，然後形成蛋白質凝固的現象。
蛋白質除了熱以外的原因，也會產生凝固現象。就如同醋腌青花鱼般使用醋浸泡著魚，魚肉就會變白凝固，以及牛乳的鹼性蛋白質凝固後形成優格，這樣的現象稱為「酸變性」。中華料理所使用的皮蛋是將鴨蛋醃漬於灰或泥巴之中，蛋白形成褐色凍狀，而蛋黃則凝結為青綠色。這樣的現象則稱為「鹼性變性」。
此外，在調理過程中會因各種原因，發生不同於凝固現象的蛋白質變性。例如麵粉經過攪拌揉捏後會產生粘性、蛋白經過攪拌後會變成白色泡狀的現象，稱之為「受物理刺激之變性」。

棕褐色的梅納德反應
提到「狐狸色」第一個聯想到的會是什麼呢？比起動物的狐狸來說，大多數人第一個聯想到的應該會是吐司或是銅鑼燒等烤成褐色的食物吧！光想像食物烤成淡褐色的香氣和外觀，就覺得美味十足。在食品變化的現象當中，發生褐色反應的現象稱之為「褐變」。味增或醬油的顏色、麵包或蜂蜜蛋糕的燒烤色、烤成棕褐狐狸色的吐司，還有在燒烤過程中產生的芬芳氣味都是由於梅納德反應（氨基羰基反應）所帶來的結果，與燒焦不同。這是在日常飲食習慣中經常會發生，並且與食物顏色的變化或香氣成分的產生有關。
這個反應會使食品中所包含的蛋白質或胺基酸與糖發生反應，接著產生稱為麥拉寧 (melanin ) 的褐色物質。（圖2-2）梅納德反應是使用發現者的名字來命名。由於這也是由胺基與羰基所產生的反應，故亦稱為胺基羰基反應。以吐司為例，麵包原料中的麵粉包含有蛋白質或糖質或是另行添加的砂糖，只要進行烘烤，就會讓吐司產生燒烤色及焦香味，並且在反應的過程中陸續產生各種各樣的物質。若這些生成物與提升食物的風味有關，那麼食物在保存過程中的變色與烤焦，也會與造成品質低落的現象有關。這個對食品化學或食品產業來說，是很重要的一項反應。只是，這項反應十分複雜，還留有許多啓人疑竇的部分。
食品變成茶色的也還有「焦糖化反應」，布丁上的褐色焦糖漿就是使用100℃以上的溫度加熱糖類所產生的焦糖化反應來製作而成。但事實上，由於食品的成分複雜，也會同時產生梅納德反應。
因褐變作用使得去皮的蘋果變成褐色之類的情況，則與酵素產生變化有所關聯。這是因為蔬菜或水果所含的酵素與食品中的成分起作用，並產生出染色物質的關係。（請參閱第115頁）

經過乳化後的濃郁口感
雖然油無法溶合於水中，但經過劇烈攪拌的油會變成細小的微粒分散在水中。像油與水這樣原本無法混合相容的液體，其中一方變成微粒分子分散於另一方的過程就稱為「乳化」，而混合後的狀態則稱為乳化液（Emulsion）。
油與水的乳化分為，將油分散於水的水中油滴型（O/W型）與將水分散在油中的油中水滴型（W/O型）二種型態。（圖2-3）O/W型的食品有牛奶或美乃滋等等。雖然我們看到的牛奶是白色的液體，但實際上是由酪蛋白等乳清蛋白或脂肪形成球狀並分散於水中。奶油或乳瑪淋則是W/O型乳化液。奶油是由牛奶中的脂肪（乳脂）製作出來，水分分散在油脂當中。
淋在蔬菜沙拉上的醬料，是使用植物油及醋劇烈攪拌混合而成，但經過一段時間後又會分離為兩層。另一方面，同樣是用植物油與醋乳化而成的美乃滋，即使放置一段時間後也不會分離。這是因為除了植物油與醋之外，還添加了蛋黃的關係。蛋黃在這裡扮演的角色，就是阻止油水分離並維持穩定的濃凋乳化狀態。
像這種讓乳化狀態維持穩定的物品稱為乳化劑。由於乳化劑具有能親水也能親脂的特性（兩親性），並且在水分層及油脂層的邊界運作，使分子維持小滴分散，因此能保持乳化狀態。美乃滋當中的蛋黃含有稱為卵磷脂的脂肪成分，故能以天然的乳化劑之姿產生效用。卵磷脂包覆在分散的油滴周圍，防止油滴擴大。此外，奶油或乳瑪淋、冰淇淋等眾多的乳製品中，也使用了類似卵磷脂的成分做為食品添加物使其有乳化劑的功能，使其進行乳化作用。

決定食物狀態，水分的角色
水是生命要素中不可或缺的成分。人類一天大約要攝取2公升的水分，但大部分是由食物當中獲得。另外，對食物而言，水分也是食感、味道、保存等重要的成分。食品含有大量的水分，含水量最多的是蔬菜、水果等植物或箘菇類，且高達80~90%以上，而魚貝類則是含有約70~80%的水分。由於料理時也使用了大量水分，因此與食品中的成分或物理變化、口味等會有很大的關聯性。

含水量與美味度
在討論水分與美味程度間的關係之前，先就水的構造與性質進行基本說明。水是由一個氧原子及二個氫原子所組成的單純化合物，但具有高溶點及沸點、比熱性高等各種特質。產生這些特性的主要原因是水分子相互吸引的力量（分子間力）十分強大的關係。
另外，水也會受水分子以外的物質吸引，進而包圍它們（圖2-4）。例如食鹽（氯化鈉）在水中會受到鈉離子或氯離子的吸引，包圍在離子的周邊。這個現象稱為「水化」，許多物質會溶解於水中都是因為這個原理。在食品當中，水分子不僅是鹽，也會受到蔗糖（砂糖的主成分）蛋白質、或胺基酸等各種食品成分吸引。比如清湯當中有經過調味的鹽、蔬菜及肉類所溶出的胺基酸等鮮味成分，這個可以稱之為水化狀態。我們能品嚐出食物的味道，也是因為水分的功勞。
另外，水分擔任了溶媒的角色，提供將反應物質均一溶解的場所。食品當中含有許多成分，會透過貯存或加工、烹飪期間發生許多的化學反應。
水分含量對食品的口感有極大的影響。因此可以說含水量豐富的食品口感柔軟，而含水量較少的食物則口感較為乾硬。也許各位覺得這是件理所當然的事，但是受潮的仙貝口感不再酥脆、乾燥脫水的蔬菜或水果也失去了原有的鮮美度。由此可見，水分對於美味度來說，真是個重要的元素。無論是脆脆的口感或濃郁的口感，只要缺少了水分都無法達成。而入口潤滑的豆腐或果凍，則是將水分鎖在食品組織結構中所製作而成。

第二章 產生美味的化學變化

朝向美味的變化
現今人們食用著大量的食品。隨著科學技術的進步研發出很多加工食品，也因為運輸物流的發達能從海外進口各式各樣食材，所以在日本能夠買到的食材種類也年年持續增加中。從食品成分表（正式名稱為日本食品標準成分表）上可以得知食物有多麼的多元化。食品成分表的目的是為了能夠將日常生活中所攝取到的食物成分，以及相關的基本資訊能廣泛地提供給大眾使用。由文部科學省所公布的資料中的知，1950年（昭和25年）初版時所登錄的食品數量為538項，但伴隨著分析技術的進步及飲食生活的變化，食品...

「美味」，是一種不可思議的感受。雖然大家在用餐時都能感受到美味，但是卻不太熟悉關於美味的真實面貌。也或許感受美味的方式因人而異，因各種時機、情況的不同而有所差異，所以構成美味的要素才會如此複雜吧！
不過，研究人員想要解析出「美味的程度」，食品業者或廚師也於致力於追求製作出更美好的滋味，所以都在各自領域中持續地探索著。筆者自身則是在大學期間學習有關於食材中各種複雜的成分，以及這些成分經由變化後所產生的各種滋味或香氣等，從中感受其樂趣與魅力，更深入地進行研究。
促使筆者撰寫本書的動機是在2015年10月由日本化學協會所舉辦的化學博覽會上，筆者擔任了「化學與飲食」公開座談會的主辦者。在這場座談會上，筆者與來自大學的研究學者以及企業的研發負責人等八位專家，就他們各自的專業領域討論了許多關於「美味」的話題。無論是討論魚或肉的滋味，或者是衡量美味的程度等等，每一場講座都讓筆者感到興味濃厚、津津有味。為了想與大家分享這些前所未聞，各式各樣關於「美味」的組織架構，以及推廣這些最尖端的研究與科技讓更多人知道。並體會其中的樂趣，因而動筆寫了這本書。
除了演講的主題，出版社的編輯部也建議筆者可以進一步探討關於美味的科學，並且對食品企業及研究學者們進行採訪，增添本書的豐富度。
本書共分為三大觀點：食物是如何產生美味？哪些技術是為了產生美味而被研發出來？如何以科學角度來說明美味的感覺。在第一章節，會先以五感作為美味的關聯性，來論述為什麼人們會產生「好吃」的感受。
第二~四章則是探討食品的成分及構造與美味之間的關聯性。湯頭或魚、肉、調味料等，最接近美味程度的神祕「棕褐色」及「濃郁感」是經過什麼樣的化學變化所產生的？以及討論水分與味道之間等等的關係。
第五~六章則是說明如何透過烹調與加工產生出美好的滋味。隨著時代的進步開發了許多新產品，與食品相關的技術也跟著蓬勃發展，而這些技術也令人大開眼界。另外也會討論關於大家平時所進行的烹飪作業與美味之間存在了什麼樣的關聯性。
第七章是解說在享用美食的當下，人們是如何感受到食物的美味。這項機制的解析相當困難，雖說美味是大家熟悉的感覺，但卻又有許多讓人不明白的地方。此外，我們也會談到近年來因為分子生物學的進步，關於解析味覺與嗜好的分子架構急速進步的最尖端話題。
雖然本書是在討論每天在吃的食物，但也包含了各種深奧的科學與技術。若是能透過這本書做為媒介傳遞知識，並且成為大家在與家人朋友餐敍時的話題之一，將會讓筆者感到無比的歡欣與榮幸。

「美味」，是一種不可思議的感受。雖然大家在用餐時都能感受到美味，但是卻不太熟悉關於美味的真實面貌。也或許感受美味的方式因人而異，因各種時機、情況的不同而有所差異，所以構成美味的要素才會如此複雜吧！
不過，研究人員想要解析出「美味的程度」，食品業者或廚師也於致力於追求製作出更美好的滋味，所以都在各自領域中持續地探索著。筆者自身則是在大學期間學習有關於食材中各種複雜的成分，以及這些成分經由變化後所產生的各種滋味或香氣等，從中感受其樂趣與魅力，更深入地進行研究。
促使筆者撰寫本書的動機是在2015年10月...

前言

第一章 美味是什麼 ?　
「好吃」即「美味」
味道就是訊號
美味是為了維持生命必備的快感

第二章 產生美味的化學變化
◎朝向美味的變化
分解後變得更加鮮美
蛋白質的變性與凝固
棕褐色的梅納德反應（Maillard reaction）
經過乳化後的濃郁口感
◎決定食物狀態，水分的角色
含水量與美味度
水分的活性與保存性

第三章 找出美味的因子
◎湯頭
鮮味是什麼？
因混合而帶來的美味
濃縮鮮味
世界各地的高湯
令人上癮的柴魚高湯
◎調味料
引導出美味的食鹽、砂糖、醋
靠微生物運作而生的美味——味增、醬油的結構
讓食品更添美味的油脂
增加美味度的香辛料（香料）或香草
◎熟成
時間成就的美好滋味
鮮味與色澤的變化
產生獨特的口感
食品變得更加美味的魔法

第四章 探索食材的滋味　
◎鮮美的肉類
決定肉質鮮美度的重要因素
組織構造與脂肪是決定美味的關鍵
散發堅果香氛且充滿魅力的熟成肉
和牛特有的美味秘密
決定肉質軟硬度的因素
◎魚貝類的美味度
江戶時代的偉大發明——握壽司
紅肉、白肉、花枝、貝類——壽司食材的口感其來有因
靈活運用醋飯與海苔
海藻的顏色
鮑魚彈牙的祕密
◎米飯的滋味
因無味而美味
粘性決定米的特性
為什麼冷飯變得不再美味
◎蔬菜的滋味
蔬菜特有的滋味、香氣、口感
左右美味度的鮮明色彩
如何防止蔬果變色
陸續誕生的新品種
能夠量產高機能蔬菜的管理技術
◎豆類的滋味
在世界各地供人食用的豆類
黃豆變身術
巧妙運用澱粉製作內餡

第五章 掌握烹調的美味　
◎導引出美味的熱能
熱能的傳導方式
煮、燉、蒸
燉煮料理的滋味、咖哩的美味
因熱能而生的美味蛋料理
烤與炸
電子微波爐的快速加熱
◎塑造出美味的型態與質感
刀工
混合與揉捏
攪拌

第六章 創造美味的技術
◎香味的調製
可口可樂引爆的食品香料進化
調香師由數千香料中調合出香味
「第一口」「過喉感」「餘韻」的三階段變化
陸陸續續誕生的個人化香精
◎冷凍食品與抗凍蛋白
風味更佳的冷凍食品
讓冷凍食品變得更加美味的抗凍蛋白
◎測量美味
評價美味的程度
實現量測味道的可能性
運用味覺感測儀設計味道
◎包覆美味的技術
塑膠保鮮膜技術的進步
使用5種保鮮膠膜，無論何時都能保持酥脆
運用滲透性原理來保存會呼吸的蔬菜、水果

第七章 感知美味的大腦和味覺細胞的構造
感知到美味時，大腦的感統協調運作
空腹是最佳的調味料
為什麼還想吃更多
以分子層面來了解味覺細胞的結構
為什麼脂肪和糖分如此美味
甘甜味的感受機制
味覺會衰退嗎？
依情況改變的可口程度
為什麼會吃過頭呢？造成無法抑止食慾的機制

結語　
參考書籍　
索引　

前言

第一章 美味是什麼 ?　
「好吃」即「美味」
味道就是訊號
美味是為了維持生命必備的快感

第二章 產生美味的化學變化
◎朝向美味的變化
分解後變得更加鮮美
蛋白質的變性與凝固
棕褐色的梅納德反應（Maillard reaction）
經過乳化後的濃郁口感
◎決定食物狀態，水分的角色
含水量與美味度
水分的活性與保存性

第三章 找出美味的因子
◎湯頭
鮮味是什麼？
因混合而帶來的美味
濃縮鮮味
世界各地的高湯
令人上癮的柴魚高湯
◎調味料
引導出美味的食鹽、砂糖、醋
靠微生物運作而生的美味——味增、醬油...