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綿密、柔韌、酥脆、耐嚼,食物的結構如何影響吃出來的口感?──《口感科學》

大雁出版基地_96
・2018/12/30 ・3250字 ・閱讀時間約 6 分鐘 ・SR值 504 ・六年級

食物的結構與組織

食物的物理狀態和結構, 可以定義為和其物理組成( physical composition)有關的一切,也就是食物的不同部分和分子,從最小到最大各個層級是怎麼組合在一起。理論上,我們多少可以用量化的方式去觀察、測量和描述食物的結構。食物結構的一些層面是肉眼可以看到的,有些可以用顯微鏡觀察,還有些必須利用特殊儀器才能看到。無論物質是固體、液體、氣體、混合物或乳化物,都具有特定的重力、熱能和黏稠度等性質。

食物的「形狀」和「形態」這兩種物理性質,對於風味經驗中的視覺層面而言也極為重要。舉例來說,一顆又大又圓的蘋果、一粒小巧多瘤的核桃、一塊透明的果凍和一些可可粉的外觀,都會讓人心中產生不同的期待。

食物的外型會讓人們產生不同的期待。圖/pxhere

不管是物理狀態或結構,都是食物這個物質本身具備的性質,但質地卻是我們體驗食物之後的感覺,其中又以口感最為重要。雖然「質地」和「口感」兩詞一般使用時往往可以替換,但實際上,質地成了我們形容食物口感時最重要的概念。質地其實就是入口後感受和辨認出的食物結構。

我們通常是在將食物放入口中的時候,才會認知到它的結構,所以我們很容易搞混一些食物的結構和組織。吃義式冰淇淋的時候,要等咬嚼到小冰晶咔滋作響,我們才知道冰淇淋不是均質的。同理,吃果凍時要等果凍接觸上顎,並因為口中的溫度加熱而融化,我們才知道果凍柔軟易融;用餐時舌頭接觸到肉汁醬(gravy),我們才知道是濃稠有團塊或稀薄滑順。

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要等咬嚼到小冰晶咔滋作響,我們才知道冰淇淋不是均質的。圖/pixabay

一個「質地」,各自表述?

質地的定義從前並不清楚一致,不同的科學家和食品產業界的專家各說各話。有些食品業界人士的用意,是希望使用的詞語,要有助於減少產品質地可能的缺陷或不一致。直到最近幾十年,科學界才逐漸發展出一套理性、精準的詞彙來描述食物的質地,包括「綿密」、「柔韌」、「硬脆」、「耐嚼」等描述用的詞語都有明確的定義,對於定量感官實驗的執行和食品工業的應用都有莫大助益。所達到的成效中,一方面在於描述質地時依據的不同參數的定義更加清晰,而在改良特定食物帶來的感官經驗方面,質地的運用也更形重要。

有些質地的參數只是機械式的性質,可以在實驗室裡以量化方式測量。有些參數則定義較不明確,最理想的是透過個人的感官印象以質性方式檢測。其中以口感最為重要,但視覺和聽覺也牽涉其中。由於食物入口之後會和唾液接觸,受到口腔中的溫度影響,並經過舌頭翻攪和牙齒咬嚼,其質地就會改變,一切就更形複雜。再者,進食時的機械式動作因人而異:嚼很快的人覺得硬脆的食物,由一個嚼很慢的人來吃,卻會覺得柔軟有彈性。

質地的感受會受口腔環境及咀嚼速度而改變。圖/wiki

很多種食物都處在不平衡的狀態,隨時會自動產生變化,而且變化速度時快時慢,這一點的重要性與食物本身可保存的特質有關。餐廳裡的菜餚都是現煮現吃,適用於現煮食物的,就不會適用於食用前可長久保存的量產加工食品。麵包等食物在質地上的變化,往往決定了該項加工食品的保存期限。

固態、液態和氣態,食物有多樣的相態

不管是生鮮食材或加工食品,是固體、液體或氣體,所有物質的結構都是與其物理狀態相關的一種靜態性質。但結構不會一直保持平衡,隨著時間過去,可能會從一種相態轉變成另一種相態,也可能因為受到外力而產生劇烈改變。舉例來說,糖的結晶原本是硬實的固體,可以放入嘴裡嚼碎;奶油是較軟的固體,含入嘴裡或放在長柄平底鍋裡加熱就會融化變形;果汁之類的液體會流動;食物散發出的氣體分子等氣味物質,被鼻子吸進之後會在鼻腔中盤旋向上。

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未煮過的乾燥義大利麵(硬韌有彈性)和煮過變軟的義大利麵(可塑形)。圖/出版社提供

純物質平衡時的狀態判定起來相對容易,最典型的例子大概就是水了:凝結成固體時是冰,是液體時會流動,蒸發時是氣體。

固體多半呈結晶形式,例如食鹽的分子結構很有秩序,所有分子之間維持很穩定的關係。相對的,固體在分子層次的結構也可能混亂無序,可能是缺乏結晶體結構的非晶質(amorphous)物質,或是像焦糖這樣屬於玻璃態物質。非晶質物質的分子彼此之間的關係還算穩定,但經過長時間之後可能產生位移,會像極濃稠的液體一樣緩緩流動。玻璃態這樣的狀態看似怪異少見,但卻是影響多種食物的性質和口感的重要元素,舉凡巧克力、硬糖果、麵包脆皮、乾燥義大利麵、粉末和冷凍食品,都是玻璃態的食物。

液體的結構在分子層次很混亂。雖然分子彼此之間有部分相互結合,但多少可以自由移動。液體會流動,而像濃稠糖漿這樣的液體,流動的速度可能慢到不可思議。

氣體的分子彼此之間並未接觸,可以很自由地流動,甚至可以移動到很遠的地方,這就是為什麼有時候隔很遠也能聞到食物的味道。雖然沒有製成氣體狀態的加工食品,但食品本身卻可能含有大量氣體,包括打發鮮奶油(whipped cream)、蛋白霜(meringue)和烘焙食品。很多生鮮食材裡也含有大量空氣,例如蘋果全部體積裡有 25%是空氣。

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顯微鏡下的蛋白霜。泛白的區域是氣泡,其中最大的直徑約 80 微米。圖/出版社提供

還有一種純物質稱為液態晶體(liquid crystal),它的結構屬於中間相(mesophase),也就是介於傳統的固體和液體之間的相態。很多種脂肪都可以形成液態晶體,常見的包括細胞壁裡的脂肪和巧克力裡的可可脂。

固液氣通通來,食物還能更複雜

食物裡只有一些是成分全都處於相同狀態,其中以液體居多,例如油、葡萄酒和啤酒,也有一些固體如純脂肪和焦糖形式的糖。但一般的食物飲料多半是由處於不同狀態的成分混合構成,狀態也就更為複雜。以沙拉醬、醬汁和啤酒泡沫為例,是由兩種不同狀態的成分構成,而奶油和黑巧克力的成分則分別處於三種不同狀態,聖代和牛奶巧克力含有四種不同狀態的成分, 至於白脫奶的成分則分屬五種不同狀態。

要知道不同的狀態如何在食物裡共存,可以舉幾個簡單的例子:魚肉裡有一滴一滴的魚油,固態的果凍裡會有水珠,還有乳化物裡混合了兩種液體。有一些食物的泡沫,是由氣體和液體混合組成的結構,狀態變化和固體相似。有些如優格和卡士達醬,則處於所謂的半固體狀態(semisolid state)。還有一些如膠凍等物質,雖然看起來不太像,但卻是貨真價實的固體。

還有一些如膠凍等物質,雖然看起來不太像,但卻是貨真價實的固體。。圖/pxhere

從「物理-化學」的觀點來看,食物的狀態和物理結構,基本上取決於本身成分以及融於或混合其他物質時接觸到的成分之間,發生的各種物理作用和分子間的作用力。這些作用力往往會互相競爭,而且在很大程度上受到其他因素左右。影響因素可能包括:可溶鹽類具有的帶電粒子,酸類和鹼基之間平衡決定的酸鹼度,或醣類和大的碳水化合物分子等高分子聚合物,與水和油裡對應之乳化劑的互溶性。有時候只要輕微的變動,就能造成一種成分結構的實質改變。例如,在煮菜的水裡加一點氯化鈣,就能讓蔬菜變得硬韌,在牛奶或奶油醬汁裡加檸檬汁會讓乳蛋白凝結成塊,在美乃滋裡加一點卵磷脂會讓油和醋的結合更穩定,而加入果膠有助於讓水果點心或果凍定形。

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為了讓一些液體、溶液或混合物的口感更好,我們會想將它們變得質地更均勻、更黏稠或更硬實。傳統上有很多方法都可以運用,包括加入增稠劑、安定劑、乳化劑或膠凝劑,這些添加物可以改變食物或飲料的狀態、黏稠度以及與其他物質的互溶性。

本文摘自《口感科學: 由食物質地解讀大腦到舌尖的風味之源》,2018 年 11 月,大寫出版。

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如何靠溫度控制做出完美的料理?
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2024/06/21 ・2705字 ・閱讀時間約 5 分鐘

本文由 Panasonic 委託,泛科學企劃執行。 

炸雞、牛排讓你食指大動,但別人做的總是比較香、比較好吃?別擔心,只要掌握關鍵參數,你也可以做出完美料理!從炸雞到牛排,烹調的關鍵就在於溫度的掌控。讓我們一起揭開這些美食的神秘面紗,了解如何利用科學的方法,做出讓人垂涎三尺的料理。

美味關鍵 1:正確油溫

炸雞是大家喜愛的美食之一,但要做出外酥內嫩的炸雞,關鍵就在於油溫的掌控。炸雞的油溫必須維持在 160 到 180℃ 之間。當你將炸雞放入熱油中,食物的水分會迅速蒸發,形成氣泡,這些氣泡能夠保證你的炸雞外皮酥脆而內部多汁。

水的沸點是 100℃,當麵衣中的水分接觸到 160℃ 的熱油時,會迅速汽化成水蒸氣。這個過程不僅讓麵衣變得酥脆,也能防止內部的雞肉變得乾柴。

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如果油溫過低,麵衣無法迅速變得酥脆,水分和油脂會滲透到食物中,使炸雞變得油膩。而如果油溫過高,水分會迅速蒸發,使麵衣變得過於硬或甚至燒焦。

油炸時,麵衣水分會快速汽化。 圖/Envato

美味關鍵 2:焦糖化與梅納反應

另一道美味的料理——牛排。無論是煎牛排還是炒菜,高溫烹調都會帶來令人垂涎的香氣,這主要歸功於焦糖化反應和梅納反應。

焦糖化反應是指醣類在高溫下發生的非酵素性褐變反應,這個過程會產生褐色物質和大量的風味分子,讓食物變得更香。而梅納反應則是指醣類與氨基酸在高溫下發生的反應,這個過程會產生複雜的風味分子,使牛排的色澤和香氣更加迷人。

要啟動焦糖化反應和梅納反應的溫度,至少要在 140℃ 以上。如果溫度過低,無法啟動這些反應,食物會顯得平淡無味。

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焦糖化反應


焦糖化反應與梅納反應。圖/截取自泛科學 YT 頻道

油溫與健康

油溫不僅影響食物的風味,也關係到健康。不能一昧地升高油溫,因為每種油都有其特定的發煙點,即開始冒煙並變質的溫度。當油溫超過發煙點,會產生有害物質,如致癌的甲醛、乙醛等。因此,選擇合適的油並控制油溫,是保證烹調健康的關鍵。

說了這麼多,但是要怎麼控制溫度呢?

各類油品發煙點 。圖/截取自泛科學 YT 頻道

科學的溫度控制

傳統電磁爐將溫度計設在爐面下,透過傳導與熱電阻來測溫,Panasonic 的 IH 調理爐則有光火力感應技術,利用紅外線的 IR Sensor 來測溫,不用再等熱慢慢傳導至爐面下的溫度計,而是用紅外線穿透偵測鍋內的溫度,既快速又精準。

而且因為紅外線可以遠距離量測,如果甩鍋炒菜鍋子離開爐面,也能持續追蹤動態。不會立即斷開功率關掉,只要鍋子放回就會繼續加熱,效率不打折。

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好的溫度感測還要搭配好的溫度控制,才能做出一流的料理。日本製的 Panasonic IH 調理爐,將自家最自豪的 ECONAVI 技術放進了 IH 爐中。有 ECONAVI 的冷氣能完美控制你的室溫,有 ECONAVI 的 IH 調理爐則能為你的料理完美控溫。

有 ECONAVI 的 IH 爐不只省能源、和瓦斯爐相比減少碳排放,更為料理加分。前面說了溫度就是一切的關鍵,但是當我們將食材投到熱鍋中,鍋中的溫度就會瞬間下降,打亂物理與化學反應的節奏,阻止我們為料理施加美味魔法。

所以常常有好的廚師會告訴我們食物要分批下,避免溫度產生太大變化。Panasonic IH 調理爐,只要透過 IR Sensor 一偵測到溫度下降,就能馬上知道有食材被投入並立刻加強火力,讓梅納反應與焦糖化反應能持續發揮變化。而當溫度回到設定溫度,Panasonic IH 調理爐也會馬上將火力轉小,透過電腦 AI 的迅速反應,掌握溫度在最完美區間不劇烈起伏。

不僅保證美味關鍵,更不用擔心油溫超過發煙點而導致油品變質,讓美味變得不健康。

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透過 IR Sensor 精準測溫並提升火力。圖/截取自泛科學 YT 頻道
IH 調理爐完美控溫 。圖/截取自泛科學 YT 頻道

舒適的烹飪環境

最後,IH 爐還有一個大優點。相比於瓦斯爐,因為沒有使用明火,加熱都集中在鍋具。料理過程更安全,同時使用者也不會被火焰的熱氣搞得心煩意亂、汗流浹背,在廚房也能過得很舒適。而且因為熱能集中,浪費的能源也更少。

因為沒有使用明火,料理過程安全又舒適。圖/截取自泛科學 YT 頻道
Panasonic IH調理爐火力精準聚集在鍋內。圖/Panasonic提供

為了更多的功能、更好的效能,我們早已逐步從傳統按鍵手機換成智慧型手機。一樣的,在廚房內,如果你想輕鬆做出好料理,同時讓烹飪的過程舒適愉快又安全。試試改用 Panasonic IH 爐,一起享受智慧廚房的新趨勢吧!👉 https://pse.is/649gm5

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吸引消費者的第一步:打造讓食物看起來更新鮮的「展示櫃」——《秀色可餐》
今周刊出版
・2023/08/06 ・1899字 ・閱讀時間約 3 分鐘

第一間自助服務商店的出現

在 20 世紀的頭數十年,包括自助服務在內的新式雜貨店營運方式,徹底改變了食品的購物模式,這種轉變在城市中尤其明顯。1917 年,田納西州的孟菲斯市成立了美國的第一間自助服務商店,這間店是克拉倫斯.桑德斯(Clarence Saunders)的小豬商店(Piggly Wiggly)。

第一間商店:小豬商店。圖/wikipedia

在這之前,美國消費者買賣日常食品的流程,與 20 世紀美國人習慣的方式截然不同。店員通常會從櫃檯後的貨架上為顧客取貨。

此外,雖然雜貨店也會出售一些易腐損食品,但主要販賣的還是罐頭和其他加工產品。大部分的屠夫和農產品雜貨商,通常會在不同的商店經營特定的業務。從 1920 年代開始,越來越多大型雜貨店把鄰近的肉舖和農產品店併入他們的店裡。

雜貨店透過「合併」變身成超市

在這些「合併」的商店中,顧客只要進入一間商店就能買到許多種不同的食物,不再需要花時間前往 3 個不同的地點購物。儘管合併商店越來越普遍,但自助服務一開始只有應用在分裝好的食品上。

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在多數商店中,購買肉類的方式和傳統肉舖差不多,商店中會有一個肉舖櫃檯,由男性店員提供切肉和銷售等完整服務。顧客會在肉舖櫃檯前排隊,告訴店員他們想要買的具體部位和重量。在這種交易過程中,顧客有機會詢問屠夫哪些肉是新鮮的,烹飪方式應該是烤還是煎。

在這種交易過程中,顧客有機會詢問屠夫哪些肉是新鮮的,烹飪方式應該是烤還是煎。圖/GIPHY

屠夫會取出需要的肉塊,切下顧客想買的量再包裝好。在購買農產品時,顧客會於陳列在商店中的大量蔬果中挑選產品,拿去給農產品區的店員稱重並裝袋,接著在收銀台計算價格。

把易腐損商品整合進超市後,零售商獲得了機會,可以把整間店的品質都展現給消費者看,藉此吸引消費者並建立顧客忠誠度。相較於分裝好的食品,消費者比較常購買的是易腐損產品。

如果雜貨商能提供各種高品質的蔬果和肉類,顧客光臨這間商店的頻率就會高於其他商店。在購買罐頭食品、盒裝麥片和瓶裝商品等雜貨時,無論在哪裡購買,獲得的都是同樣的商品。單就這些產品而言,商店只能靠著較便宜的價格和較多元的品項來勝過其他店家。

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「展示櫃」展現商品多樣性吸引消費者

易腐損產品則不同,這些產品的品項會隨著季節變化,有時甚至每天都不同,這種多樣性是許多購物者對商店感興趣的原因之一。

由於改變之後的肉舖與農產品銷售區具有繽紛的「天然之美」,又有機會用充滿吸引力的方式展示,所以這兩個區域變成了商店的「展示櫃」。

在 1920 到 1930 年代,雜貨手冊和行業雜誌不斷強調新鮮農產品在超市企業中的重要性:易腐損產品「透過視覺對消費者產生了最大的吸引力」。

透過視覺對消費者產生了最大的吸引力。圖/Pixabay

商品的「最佳位置」能成功吸引消費者

雜貨業的主流行業雜誌《先進雜貨商》在 1935 年指出,沒有任何商品「能像新鮮蔬果一樣,如此自然地吸引顧客的注意並刺激食欲」。另一篇文章則主張「種類繁多的新鮮蔬果,以吸引人的方式展現出天然色澤和新鮮度」,消費者將會因此受到吸引,走入商店。

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商店甚至可以用「外觀看起來特別新鮮或特別好的商品」,來合理化商品的價格為什麼比其他商店更昂貴。雜貨商認為架上蔬果的外觀是影響銷量的最重要因素,他們如何用有吸引力的方式陳列農產品,也會使整間店的氛圍產生變化。

把農產品設置在商店的「最佳位置」,通常會是入口附近。圖/Pixabay

因此,他們往往會把農產品區設置在商店的「最佳位置」,通常會是入口附近。農產品與肉類的顏色對雜貨店的營運來說之所以會這麼重要,不只是因為這些顏色能使商店內部顯得更明亮,也因為顏色是顧客判斷食物品質的關鍵指標,他們會依此決定要不要購買特定商品。

——本文摘自《秀色可餐?:所謂的新鮮和健康,都是一場精心設計》,2023 年 6 月,今周刊,未經同意請勿轉載。

今周刊出版
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讓自然變「天然」:調色魔法讓奶油看起來更天然——《秀色可餐》
今周刊出版
・2023/08/05 ・1896字 ・閱讀時間約 3 分鐘

14 世紀就開始調色的天然奶油

雖然酪農業一直在批評人造奶油的人工調色,但他們至少從 14 世紀就開始為天然奶油調色了。

自從人造奶油在 1870 年代出現後,酪農業製造商為天然奶油調整顏色的目的就不只是保持外觀一致,也是為了把天然奶油和人造奶油區分開來。

他們主張,因為製造商一直以來都會把天然奶油調整成黃色,而消費者也認為天然奶油一定是黃色的,所以若想在一年中的任何時候都「看起來像是奶油」,就必定會用到調色。

若想在一年中的任何時候都「看起來像是奶油」,就必定會用到調色。圖/GIPHY

酪農業也認為他們提供的天然奶油必須是亮黃色,如此一來消費者才不會把天然奶油誤認為其替代品。1902 年的法案生效後,全國酪農業聯盟的祕書立刻寄了一封通知給各個酪農業協會,主張若他們想「拯救天然奶油的消費市場」,就必須「保持天然奶油的標準顏色,讓消費者能夠區別天然奶油與人造奶油」。

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天然奶油和人造奶油的競爭

他建議把天然奶油的顏色調配得更鮮豔,把顏色的標準提高到人造奶油製造商無法模仿的程度。對於許多酪農業利益團體來說,顏色就是他們的軍事要塞,既能保護天然奶油,也能用來和人造奶油競爭。

然而,酪農業領導者提倡製作天然奶油的理想狀態,和酪農業者實際上製作天然奶油時的狀態之間,往往是有差異的。在 20 世紀早期之前,乳製品幾乎全部都是在農場進行加工的。

製作天然奶油通常是女人的工作,要負責擠奶、進行乳油分離、攪乳以及替天然奶油調色。男人則主要負責餵食、放牧、為家畜製作遮蔽物,並維護牧場和草地。

製作天然奶油通常是女人的工作,要負責擠奶、進行乳油分離、攪乳以及替天然奶油調色。圖/GIPHY

天然奶油的品質取決於這些酪農業者的技術和資源。有些酪農業者缺乏知識、設備或融資方法,導致最後的成品參差不齊,有時甚至會出現品質很差的天然奶油。由於對許多酪農業者來說,製作天然奶油只是副業,所以他們通常不願意進行昂貴的投資。

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舉例來說,他們不願意購買能夠防止奶油變質的冷卻設備。1860 年代早期,紐約州開始在乳油廠生產天然奶油,隨後其他州也紛紛效法。酪農業者把他們的牛奶送到乳油廠,在那裡進行攪乳,製作成天然奶油,再送到市場去。

對許多酪農業者來說,製作天然奶油只是副業,所以他們通常不願意進行昂貴的投資。圖/Pixabay

乳油廠製造的天然奶油通常品質比較一致。許多酪農業生產商和消費者認為,乳油廠生產的天然奶油比農場生產的更好。然而,乳油廠在早期的經營規模通常比較小。

直到 1910 年代晚期,乳油廠的天然奶油產量才超過了農場的產量。聯邦政府和州政府的官員、酪農業協會的領導人和大學的科學家都想要教導酪農業者了解,顏色在天然奶油交易中有多重要,以及製作奶油的「科學」方法。

舉例來說,美國農業部在 1905 年出版的農民公報《在農場製作天然奶油》(Butter Making on the Farm)中,向酪農業者宣傳製作天然奶油的「明確規範」。各家酪農業協會在行業雜誌和農場報紙上定期發表文章,警告農民不要「忽視顏色」,冬季時尤其如此。

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調過色的奶油還「天然」嗎?

天然奶油在冬季的顏色會比較淺,主要是環境條件導致的。但是,「矯正」這種不受歡迎的顏色逐漸變成了天然奶油製造商的責任,他們必須調整天然奶油的顏色,符合消費者和生產商對「天然」顏色的期望。

天然奶油在冬季的顏色會比較淺。圖/Pexels

酪農業協會主管和政府官員時常抱怨,酪農業主在攪乳過程中添加食用色素時,分量都是用猜的。這種「草率的作為」使酪農業的最後成品無法達成品質一致。

他們認為在製作天然奶油的過程中,製造廠能完全控制的條件很少,調整顏色就是其中之一,因此他們建議酪農業者在天然奶油中添加更多黃色色素,使產品保持外觀一致。

——本文摘自《秀色可餐?:所謂的新鮮和健康,都是一場精心設計》,2023 年 6 月,今周刊,未經同意請勿轉載。

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