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為什麼咖啡、焙茶、烤吐司都很香?關鍵在於烘烤過程產生的「梅納反應」!——《飲食的香氣科學》

麥浩斯
・2022/10/07 ・2486字 ・閱讀時間約 5 分鐘

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為何加熱後會産生香氣?

透過加熱會產生梅納反應和焦糖化反應。

加熱烹調如炒、烤、煮可產生香氣,而且可能產生新的風味。這個現象和透過梅納反應或焦糖化反應(見本書 P107)去生成香氣息息相關。

  • 梅納反應

梅納反應是糖和胺基化合物的化學反應,1912 年時由法國科學家 Maillard(梅納)所提出故得名。當用平底鍋煎烤肉或魚,或者用烤麵包機烤吐司時,食材會變成褐色並散發出好聞的焦香味,這些現象都與梅納反應有關。

因梅納反應作用,烤過的吐司會變成褐色,並散發出焦香味。圖/Pixabay
  • 因原料和温度不同,會產生各種香氣

雖然統稱為梅納反應,但因食材中所含的胺基酸和糖的種類以及加熱時的溫度不同,所產生的香氣分子類型也會不同。例如,胺基酸的一種「白胺酸」和糖所產生的化學反應裡,用 100°C 加熱時會產生香甜如巧克力般的香味,而用 180°C 加熱時則會產生烤起司般的香味。

而另外一種胺基酸「纈胺酸」在 100°C 時會產生如裸麥麵包的香味,而在 180°C 時則會產生高刺激性的巧克力般香氣。實際上食物中不僅僅含有一種胺基酸,而有各式各樣的種類,因此加熱時產生的香氣範圍相當廣泛。其複雜的香氣造就了食物新鮮出爐時的美味。

  • 醬油和味噌

梅納反應雖然較容易在高溫下發生,但其實也可在長時間的低溫下發生。例如日本料理的經典調味料醬油和味噌便是很好的例子。這兩者的褐變及香氣的生成與熟成過程中的梅納反應有關。此外,使用醬油和味噌去烹調可更容易引起梅納反應。

在烹調時加入味噌,更容易引起梅納反應。圖/維基百科
  • 香氣的原理

一些研究顯示,梅納反應所產生的氣味甚至與食物的美味及濃郁度有關。此外,近年來有一些非常有意思的研究也顯示梅納反應產生的香氣會影響人體的自律神經系統,活化副交感神經,具有緩解焦慮或緊張的情緒和使人放鬆心情的可能性。

圍繞著火爐烤肉之所以會讓參加者感到放鬆和和諧的氣氛,說不定就是受到了加熱香氣的影響呢。

咖啡豆、焙茶為何聞起來那麼香?

烘烤會使成分產生變化,產生造就美味的關鍵香氣。

  • 什麼是烘烤

「烘烤(Roast)」是不使用油脂等介質,用乾煎去加熱的方法,除了減少水分改變口感外,運用此手法的目的多為希望藉著加熱去產生新風味。例如,烘烤過程中產生的香氣在創造咖啡和焙茶的美味上就扮演了重要的角色。

  • 咖啡香氣的變化

咖啡是世界三大飮品之一,在世界各地擁有合適氣候和地理條件的許多地方都有栽種。咖啡的魅力來自於其複雜的香氣和風味,目前已在咖啡中發現了超過 800 種的香氣分子。

咖啡豆在未經烘烤前,並不會有「咖啡香」圖/Pexels

各種咖啡生豆品種和不同產地間的成分差異顯而易見,但在烘烤前,就算是再知名產區的生豆也不會有 「咖啡香」 。親身嘗試過實戰體驗 4(見本書 P41)的讀者應該能體會到。通過烘烤,生豆中所含的脂質、碳水化合物、蛋白質、綠原酸、咖啡因、葫蘆巴鹼等成分會產生變化並確立香氣的特徵。

在淺焙階段會產生醋酸等淸爽的風味,但隨著烘烤程度加重,經過前頁所提到的梅納反應所產生的呋喃類的甜香會隨之增加,同時會產生酚類的煙燻香氣以及吡類的烘烤香氣(芳香偏焦的香氣),創造出濃厚的風味。即便是使用相同條件的生豆,因烘烤程度不同,香氣也可能大不相同。

  • 棒茶香氣的變化

焙茶也是可品嘗到烘烤香氣的飮品。與咖啡一樣,焙茶中含有吡類和呋喃類等香氣成分。

焙茶當中,發源自石川縣金澤市的「棒茶」香氣濃郁,以石川縣為中心廣受歡迎。其最大特點是,它不像普通的焙茶用茶葉來製作,而是烘烤茶莖所製成。

棒茶(bōchaKukicha)最大特點為烘烤茶莖製成。圖/維基百科

棒茶香氣的分析報告顯示,其香氣濃烈的秘密就來自於莖。比較葉和莖的胺基酸含量後發現,莖的含量是葉子的 1.5 倍。因此,梅納反應較旺盛,可產生很多吡類的分子。讓「棒茶」香氣逼人的秘密就在於胺基酸。此外,棒茶還含有香葉醇和芳樟醇等花香調的香氣。厚實的烘烤香氣搭配花香造就了棒茶迷人的香味。

葡萄糖與各種胺基酸以 100°C 加熱時所產生的香氣:

胺基酸種類香氣類型
麩醯胺酸巧克力般的香氣
甘胺酸焦糖般的香氣
丙胺酸啤酒般的香氣
絲胺酸楓糖糖漿般的香氣
甲硫胺酸馬鈴薯般的香氣
脯胺酸玉米般的香氣
將葡萄糖與各種胺基酸以 100°C 時加熱,產生出不同的香氣。由於食材中含有多種胺基酸,故會產生複雜的香氣。表/作者參考〈梅納反應及風味的生成〉之內容所製成。

——本文摘自《飲食的香氣科學:從香味產生的原理、萃取到食譜應用,認識讓料理更美味的關鍵香氣與風味搭配》,2022 年 8 月,麥浩斯,未經同意請勿轉載。

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・2022/11/01 ・2113字 ・閱讀時間約 4 分鐘

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高湯能消除疲勞、促進食慾,茶葉的風味取決於發酵程度!細數茶湯萃取背後的學問——《飲食的香氣科學》
麥浩斯
・2022/10/09 ・2727字 ・閱讀時間約 5 分鐘

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日式高湯的香氣能讓人放鬆身心,促進食慾

高湯中不僅含有鮮味,還隱藏著「香味」的秘密,必須好好傳承下去。

  • 費工的高湯香氣

提到日常生活中用水萃取材料香味的作業,應該非萃取高湯莫屬了吧。日本料理會從昆布和柴魚片等乾燥的食材當中,用相對較短的時間去萃取高湯。

日本料理常使用昆布萃取高湯。圖/維基百科

萃取高湯的意義不僅只於獲得麩胺酸和肌苷酸等 「鮮味」 而已。高橋拓兒氏*所撰寫的論文〈從廚師觀點看日本料理的魅力〉 中描述了使用昆布和柴魚片萃取出的「頂級高湯」之香氣的價値。

*高橋氏的總論當中介紹了「頂級高湯」的三個關鍵要素:

  1. 水的硬度為 50 度
  2. 自昆布中萃取鮮味成分的溫度和時間
  3. 從柴魚片中萃取鮮味成分的溫度和時間

「來自昆布的抹茶、焙茶、鱉甲生薑[註]、西洋梨、西芹、烤麻糬、桂花香氣」 以及 「來自柴魚片的玉米、棉花糖、瓜果、巧克力、大茴香、肉桂」 這些香氣為第一道高湯帶來了深度以及上等的質感。製作高湯用的昆布和柴魚需要耗費相當多的時間和精力去加工。而正是由於上乘的鮮味和香氣相輔相成,才得以形成高湯的風味。

註:一種生薑料理。新生薑水煮後擠乾水分再用糖水煮至上色,最後加點醋即成。

  • 能令人放鬆心神的高湯香氣

近年來有一些針對高湯的研究十分有意思。實驗顯示 「自昆布和柴魚萃取出的香氣可以促進自律神經系統中副交感神經的活動,減少主觀的疲勞感」 。也就是說,有很多聞到日式高湯香氣的人,會感到放鬆且有消除疲勞的效果。*

*〈高湯對人類自律神經活動和精神疲勞的影響〉森瀧望等,日本營養和糧食學學會雜誌,第 71 卷,第 3 期(2018 年)

我們已經知道,對高湯的嗜好(偏好)是自童年的飮食習慣所養成的。但由於這個實驗的受試者僅限於日本國內的學生,因此結果可能無法討用於所有人身上。

然而,就思考 「烹飪的香氣」 所帶來的心理價値這方面而言,這仍然是一項有價値的研究。將來在食品領域,可能會越來越重視香氣對精神上的影響。

  • 高湯香氣讓人「上癮的感覺」

對人類來說,構成美味的要素主要有下列四種:

  1. 生理需求(針對維持身體機能所必需的營養素感受到美味)
  2. 飮食文化(來自熟悉的飮食文化和飮食習慣,從對食物產生的安全感中感受到美味)
  3. 資訊(從產地及品牌、媒體評價等資訊感受到美味)
  4. 大腦的獎勵系統(當慾望得到滿足時,因神經系統帶來愉悅感所感受到的美味,會產生一種上癮的感覺)
實驗發現,柴魚高湯可能是一種具高度獎勵感的上癮性食品。圖/維基百科

在一項使用柴魚高湯的實驗中,發現柴魚高湯是一種很有可能產生 4 (大腦獎勵系統)具高度獎勵感上癮性的食品。*且如果去除柴魚高湯的「香氣」,就不會產生上癮的感覺。柴魚高湯的「香氣」以及鮮味,是為人類帶來高度滿足感和強烈美味快感時不可或缺的要素。全世界現在已認可了低脂美味的日本料理的價値,而做為日本料理基底的高湯,其滋味以及 「香氣」 當中隱藏著許多秘密。

*〈探究高湯的美味〉山崎英惠,化學與教育第 63 卷,第 2 期(2015 年)

紅茶和煎茶為何有著不同香氣?

主要是由於製造方法的差異。不同的發酵過程會產生不同的香味。

優質茶的魅力當然在於其豐富的香氣。我們從山茶科山茶屬植物「茶」的葉子中可萃取出各式各樣的香氣分子並享受其香氣。靜岡的煎茶帶有淸新的靑草香氣,印度大吉嶺紅茶帶有濃郁的果香。就算全都統稱為 「茶」,所帶有的香氣也是形形色色,種類相當廣泛。而為何茶的香氣會有所不同呢?

全都統稱為 「茶」,為何香氣會有所不同呢?圖/Pexels
  • 發酵過程產生不同香氣

第一個因素是製造方法的差異。當然,因茶樹品種、產地和茶葉收穫時間點的不同,香氣也會有所不同。然而,製造過程中的「發酵」程序對茶葉香氣變化的影響是最大的。

雖說是發酵,但並非是釀造酒或醋時的微生物發酵。*製茶的發酵,是原本茶葉中所含的兒茶素被氧化酶的作用氧化,導致顏色和香氣產生變化的過程。

*普洱茶等「後發酵茶」是先經過和綠茶一樣的殺菁、揉捻處理後,再進行微生物發酵去產生獨特的香氣。

  • 煎茶的香氣

煎茶(綠茶)為 「不發酵茶」,紅茶為「全發酵茶」。在製造煎茶(不發酵茶)時,一開始會先加熱茶葉,使茶葉喪失酵素活性,以防止發酵。因此可保留新鮮茶葉所帶有的淸香。煎茶中含有被稱為「綠葉揮發物」(見 P37)的「葉醇」、具有海苔般的香氣的「二甲硫醚」、聞起來像堇菜的「β-香堇酮」等成分。

  • 紅茶的香氣

另一方面,紅茶(全發酵茶)在採摘後會經過萎凋並充分揉捻,使其完全發酵。在發酵過程中會累積兒茶素氧化物去氧化其他成分,產生多種香氣分子。胺基酸會因史特烈卡降解生成新的香氣分子,例如聞起來像風信子花香的「苯乙醛」、像玫瑰花香的「香葉醇」、像鈴蘭花香的「芳樟醇」等成分,創造出繁複且強烈的茶葉香氣。

水的硬度對香氣的影響

為了充分萃取出茶葉的香味泡出美味的茶,必須特別留意水的硬度。

硬度是表示水中礦物質(鎂離子或鈣離子)含量的值。由於其他物質很容易溶解於水中,因此除了藥局賣的蒸餾水外,河水、湖水、自來水和井水都會含有礦物質。硬度小於 120 為軟水,超過則為硬水。日本國內大多數區域的自來水皆屬於軟水,硬度在 60~70 度左右。

一般來說,關東地區的水往往比關西的水硬度來得高。水的硬度越高,就越難萃取出茶的味道和香氣,因此不建議用屬於硬水的礦泉水去泡茶。

將新鮮的自來水徹底煮沸,使氯揮發後再去沖泡茶葉。

——本文摘自《飲食的香氣科學:從香味產生的原理、萃取到食譜應用,認識讓料理更美味的關鍵香氣與風味搭配》,2022 年 8 月,麥浩斯,未經同意請勿轉載。

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桶裝酒和瓶裝酒不可或缺的材料!淺談木材如何增添酒香——《飲食的香氣科學》
麥浩斯
・2022/10/08 ・2602字 ・閱讀時間約 5 分鐘

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利用木頭香氣做成的酒?

製造聞名世界的名酒時會利用到橡木和杉木等木材的香氣。

  • 橡木桶

觀察世界名酒的製造工程,可發現在發酵和蒸餾後的熟成階段,會下功夫進一步去增添豐富的香氣。除了成分本身隨著時間所產生的變化外,最大的影響要素是來自容器的木桶所轉移的香氣。

葡萄酒、白蘭地和威士忌(見本書 P72)都需要裝桶熟成。歐洲地區會使用橡木(櫟木)桶來熟成葡萄酒和蒸餾酒。要使用全新木桶還是再次塡充的木桶,以及使用前內部是否烘烤……,這些決定都會影響到成品的香氣。如果使用全新木桶,就可將非常明顯的木材香氣轉移至酒當中。此外,烘烤木材亦可促進新的香氣分子之生成。

葡萄酒需裝桶熟成。圖/Pexels

樹木細胞壁中的木質素由各種分子所連接而成,其結構就算在天然化合物當中亦可說是相當複雜。燃燒木質素會產生癒創木酚(藥劑類的煙燻香氣)、香草醛(香草般的甜香)和異丁香酚(辛辣的香氣)。

  • 吉野杉木桶

江戶時代的日本,所有的酒都是儲存在杉木或檜木桶中的桶裝酒。直到江戶時代晚期為止,在江戶飮用的酒都是從上方地區(上方指首都圈,江戶時代的上方指京都大阪一帶,廣義的上方包含近畿地區。)的酒廠花費 5~10 天運送而來的 「下行酒」,因此一般喝的酒都含有來自木桶所轉移的香氣。現代的酒雖多以玻璃瓶包裝販售,但桶裝酒的風味仍然受到靑睞。

桶材的香氣會因產地和木材的製作方法而異,據說製作酒桶最頂級的木材是樹齡介於 60~90 年間的吉野杉甲付材(外層呈白色,內層偏紅)。

裝桶前的淸酒和桶裝酒之間的香氣有何差別呢?有一個實驗將淸酒在 15°C 下裝桶儲藏兩周後再分析其中的香氣成分,發現桶裝酒中可測得來自杉木的倍半萜類以及倍半萜醇類的香氣分子。根據天數長短和溫(4°C、15°C 和 30°C)不同,香氣的轉移程度亦有所不同。酒精濃度越高,所萃取出的香氣分子就越多,這也是因為香氣分子具有比起水更容易溶於酒精的性質之故(見本書 P66)。

  • 桶裝酒和料理

俗話說「吃鰻魚就是要配桶裝酒」,但這有任何根據嗎?這和「香氣」的功能是否相關?

雖然我們沒有找到任何科學實驗能證實桶裝酒的香氣能讓鰻魚吃起來更美味,但根據關於桶裝酒和料理適性的研究結果顯示,桶裝酒具有緩解油膩的功能*。比較吃了美乃滋後喝水、普通酒以及桶裝酒的結果,口中感覺最為淸爽的便是桶裝酒。經過調查,這是因為桶裝酒較易將油脂乳化之故。因此,當享用富含油脂的菜餚時,不妨先試試搭配桶裝酒吧。

下次享用富含油脂的菜餚時,不妨試試搭配桶裝酒。圖/Pexels

*〈桶裝酒對食品中的油脂和鮮味之影響〉,高尾佳史,釀協,第 110 卷,第 6 期(2015 年)

葡萄酒的「軟木塞香氣」會影響葡萄酒的香氣嗎?

不能說「沒有」。以下便舉兩個例子來看軟木塞對香氣的影響。

  • 帶松脂香氣的葡萄酒

說到葡萄酒生產國,人們首先會想到法國、義大利和西班牙,但其實希臘才是歐洲最早的葡萄酒生產地,他們早在西元前 1500 年時就會釀造葡萄酒了。

希臘有一款自古流傳至今,利用木材香氣所製成的風味葡萄酒,這種白葡萄酒具有松脂風味,稱作「松脂酒(Retsina)」。古希臘時期,在儲存和運輸葡萄酒時會使用「雙耳瓶(Amphora)」,這是一種帶有兩個把手的素面陶器。而據說松脂酒便是因為當時用松脂來密封所產生的。松脂原本只是用來密封酒瓶的酒塞,卻在無意中賦予了葡萄酒獨特的風味,成就了松脂酒獨一無二的吸引力。現今在松脂酒的製造過程中,會在葡萄汁中加入松脂以增添風味。

古希臘時期,會將葡萄酒儲存在帶有兩個把手的素面陶器——雙耳瓶(Amphora)中。圖/Pixabay

松脂的香味含有大量聞起來像針葉樹的香氣「α-蒎烯」。針對 α-蒎烯的研究顯示,在嗅聞這種氣味 90 秒後,可觀察到自律神經活動的變化,可能具有舒緩心神之作用。或許人們之所以喜歡松脂酒,便是因為從松脂酒的獨特香氣中感受到某種安定精神的效果也說不定。

  • 軟木塞的加工與香氣

葡萄酒酒塞和葡萄酒香氣間的密切關係從古希臘時期一直延續到後來的時代。在現代,針對用於葡萄酒酒塞的軟木塞之氣味開始受到了質疑。

自古羅馬以來,歐洲葡萄酒在儲存及運送時一直都是使用木桶。木桶由木板製成,運輸上雖然方便,但從防止氧化的角度來看並不十分優異。

現代常見的 「玻璃瓶 + 軟木塞」 形式要到 17~18 世紀才出現。正因為有了這項創新,我們才能為了維持風味或者增進風味以年為單位長期儲存葡萄酒。製作軟木塞的材料為栓皮櫟的樹皮。

現今常見的玻璃瓶 與軟木塞 組合,是一直到 17、18 世紀才出現的。圖/Pexels

然而,人們開始發現,這種由軟木塞所衍生出的香氣分子對葡萄酒品質有著負面影響。法語中被稱為「軟木塞味(Bouchonne)」,聞起來是一股發霉的臭味。導致這項氣味生成的原因不止一個。以前認為這種令人不快的氣味是因消毒氯化處理時所產生的 TCA(2,4,6-三氯苯甲醚)所導致,但也有報告指出,在栓皮櫟當中發現了 TCA 的存在。

由於 TCA 的閾値較低(見本書 P29),因此即使含量甚微,人也很容易感受到。此外,已知 TCA 除了本身帶有異臭,同時還會影響嗅覺,掩蓋掉其他香氣。據說 1~5% 的葡萄酒會產生這種污染,因此也有許多人提倡用旋轉瓶蓋取代軟木塞。提倡軟木塞以外的理由除了 TCA 之外,尙有其他原因,現在還在摸索最佳方案當中。

——本文摘自《飲食的香氣科學:從香味產生的原理、萃取到食譜應用,認識讓料理更美味的關鍵香氣與風味搭配》,2022 年 8 月,麥浩斯,未經同意請勿轉載。

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