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糖會改變質地和甜度-《料理的科學》

PanSci_96
・2015/11/01 ・2228字 ・閱讀時間約 4 分鐘

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即使是新手廚師都知道,甜點中多加點糖會變得較甜。不過,許多廚師卻不清楚,糖也會對「口感」產生極大影響,舉凡餅乾到冰品等各種食物的結構都會因此改變。

甜味的科學原理

甜味劑有許多型態,大半都是在家下廚的人耳熟能詳的食材,包括結晶狀的白砂糖、深棕色的黑糖、濃稠液體狀的糖蜜,以及明亮的金黃色蜂蜜。大家較不熟悉的是甜味劑真正的作用。

先從構造開始談起。糖可以是由碳、氫和氧組成的單分子,例如葡萄糖和果糖。諸如蔗糖等其他糖類則由兩個以上分子透過化學鍵連結所構成,以蔗糖為例, 即為一個葡萄糖和一個果糖,白砂糖就是由近乎純粹的蔗糖所組成。想認識「糖」,請參考觀念49「甜味劑的基本知識」。

許多植物都富含蔗糖,尤其水果更是如此。不過和水果不同的是,部分植物,像是馬鈴薯會透過光合作用將形成的蔗糖轉換成澱粉。這是不可逆的過程,也是有些蔬菜冷藏後會變得較甜的原因所在。白砂糖由甘蔗或甜菜製成,遇水相當容易溶解,分解時,各結晶體中排列的蔗糖分子會在水中四處分散。糖不會像冰塊一樣融化,不過加熱到320 至367℉左右就會分解。

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所以,糖究竟如何影響餅乾甚至冰品的口感?這一切都與「濕度」有關。蔗糖具有吸濕性,換句話說,蔗糖會吸附水分子。

實際發生的情形如下:由於氫、氧原子互相吸引的本質,水和糖中的氫和氧原子會以靜電的方式吸附在一起。水和糖混合後,兩者之間會形成氫鍵相互連結, 這些鏈結需要高溫加熱才能破壞,因此白砂糖會緊抓住食物中的水分。由於這個特性的緣故,糖可以減緩餅乾和蛋糕烘烤時水分蒸發的速度,這在製作濕潤綿細的烘焙食品時,足以造成極大的差異。

此外,當蔗糖和酸一起加熱時,蔗糖會分解回葡萄糖和果糖兩種單糖分子。這種現象所產生的物質稱為「轉化糖」(invert sugar)。果糖與葡萄糖共存時不易形成結晶,導致轉化糖總是呈現黏性液體的狀態。製作某些點心時,例如帶有嚼勁的軟韌餅乾,轉化糖就能發揮不錯的功效,詳請見下頁的「實驗廚房測試」。轉化糖的吸濕特性尤其顯著,可從周圍既有來源吸附水分,其中以空氣為最佳來源。由於黑糖比砂糖含有更多轉化糖,因此烘烤耐嚼的餅乾時,我們特別喜歡使用黑糖,尤其因為餅乾出爐後,轉化糖還會持續吸收水分,讓餅乾在冷卻的過程中仍可保持嚼勁,因此製作這類點心時,黑糖可說是最佳首選。

最後,糖也同樣會影響冰品的質地。如何影響呢?製作冰品時,糖通常會和液體,如奶油、水、果汁等一起加熱以便溶解。糖溶解後會降低水的冰點,換句話說,糖水結冰的溫度會比水來得低。由於冰點降低,在製作成冰淇淋的過程中,在糖水開始結成冰晶前溫度已經遠低於32 度。這代表冰晶形成的速度相當快速,晶體非常細小,而這些微小的冰晶也就成了我們所說的冰淇淋、雪酪(sherbet)和雪波冰淇淋(sorbet),嘗起來滑口綿密,一點也沒有冰塊或顆粒口感。

糖會吸附水分

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緊抓不放:糖具有吸引水分子的傾向,烘烤甚至冷卻的過程中會緊抓住烘焙食品中的水分。

 

實驗廚房測試

為了證明糖對烘焙食品的質地影響甚鉅,我們做了以下實驗:我們依照本書食譜烤了兩批巧克力塊燕麥餅乾,食譜請見後文。其中一批使用黑糖,另一批採用白砂糖。其他材料和烘焙流程都維持一致,以突顯兩者間的差異。我們重複實驗了三次,反覆驗證。

實驗結果

餅乾冷卻至室溫後,我們測試餅乾的韌度,並從兩批餅乾中各取一片,試著以木製擀麵棍將餅乾折彎,硬實易脆的餅乾並不容易彎曲。

測試結果清楚可見:黑糖製成的餅乾極富韌度和彈性,可隨著擀麵棍的圓弧外觀變形。反觀使用白砂糖的餅乾則質硬易脆,一點也不具有黏性與韌性,稍一彎曲就馬上應聲斷裂。

重點整理

想做些軟式餅乾嗎?使用「黑糖」會事半功倍。我們的實驗結果證實,含有轉化糖的甜味劑,像是黑糖, 有助於防止蔗糖形成結晶,因此會比白砂糖吸附更多水分,餅乾冷卻時更能維持軟韌的質感。

不過,要想烤出富有嚼勁的軟式餅乾,還有幾個重要步驟需要注意。第一,大膽地使用奶油,接下來許多食譜都需使用融化的奶油。回想一下,奶油含有16% 至18%左右的水分,融化奶油等於是在麵糊加入麵粉時促進麩質生成。

第二,每塊餅乾都需使用大量麵團。小片餅乾很難具有嚼勁,因此每塊至少必須用上2 大匙的麵團才行,有些情況甚至需要更多。第三,切勿過度烘焙。雖然加了黑糖和融化的奶油,但這些餅乾一旦過度烘烤就會失去應有的軟韌口感。第四,當餅乾邊緣烤熟,但中心看起來尚未熟透時,就必須將餅乾端出烤箱。放在烤盤上冷卻時,餅乾還會持續變得硬實。

最後,再耐嚼的餅乾也會逐漸變質,放入密封容器中保存有助於延長品嘗期限。

Tips:蛋白質含量對蛋糕的影響

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黑糖:使用黑糖製成的餅乾(左)烘烤後極為軟韌,容易順著擀麵棍折彎。白砂糖:使用白砂糖製成的餅乾(右)出爐後則是酥脆乾硬,彎曲時應聲斷裂。

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本文摘自料理的科學:50個圖解核心觀念說明,破解世上美味烹調秘密與技巧,大寫出版

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恐龍稱霸地球的秘訣,竟是牙齒自帶避震器?——《追光之旅:你所不知道的同步輻射》

天下文化_96
・2021/09/12 ・1747字 ・閱讀時間約 3 分鐘

《侏羅紀公園》系列電影掀起大家對恐龍的好奇,但其實科學家早就在研究遠古時代的各種生物。以恐龍為例,平均每星期會發現一種新種恐龍,每年大約會發現五十種新種恐龍。而在探討物種起源及鑑定遠古生物領域,同步輻射分析技術也展現了它的獨特價值。

例如,南非威特沃特斯蘭德大學(University of the Witwatersrand)領導的國際科學家團隊,針對一些世界上最古老的恐龍蛋胚胎頭骨,進行 3D 複製重建,發現牠們的頭骨生長順序與當今的鱷魚、雞、烏龜和蜥蜴相同,研究成果發表在《科學報導》(Scientific Reports)上。

美國自然歷史博物館收藏的恐龍蛋化石,內部留有胚胎構造。圖/WIKIPEDIA

在台灣,由加拿大多倫多大學教授賴茲(Robert Reisz)與台灣學者組成國際團隊,花費兩年時間,運用超高解析二維紅外光譜顯微術,在活躍於一億九千五百萬年前的雲南祿豐龍胚胎股骨化石中,發現殘留有機物,找到古化石內保存複雜有機物的最古老紀錄。這個破天荒的發現在 2013 年登上了《自然》(Nature)雜誌封面。

此外,在祿豐龍肋骨化石的微血管通道中,國輻中心研究員李耀昌也發現全球最古老且保存完整的膠原蛋白與赤鐵礦微粒聚晶。

「即使經過億萬年時空轉換,恐龍的軟組織經血液中鐵的氧化及碳酸鈣化包覆作用後,還是有機會被保存下來,」李耀昌表示,這將有助科學家進一步了解恐龍的生理機能與遺傳密碼。

李耀昌團隊將成果發表於《自然通訊》(Nature Communications)期刊,並獲選為《發現》(Discover)雜誌「 2017 年全球百大發現」第十二名,是近年來台灣學者主導的研究成果首度登上《發現》雜誌全球百大發現。

英國 Dinosaurland 化石博物館的鐮刀龍巢與蛋化石。圖/WIKIPEDIA

發現牙齒裡的避震器

恐龍胚胎裡有膠原蛋白,恐龍的嘴巴裡則是自帶「避震器」。

國輻中心團隊與台灣博物館、台灣石尚博物館、中國大陸北京自然博物館、加拿大安大略皇家博物館,以及中國大陸地質科學院地質研究所合作,蒐集十五種肉食性與植食性恐龍牙齒,利用同步輻射穿透式 X 光顯微術與現代的眼鏡凱門鱷牙齒進行研究比對,首度發現肉食恐龍牙齒具有避震結構。

在肉食性恐龍牙齒的琺瑯質與象牙質中間,存在一層相對柔軟且布滿微細孔洞的被覆牙本質層,可以保護牙齒,避免因撕裂骨肉造成牙齒瞬間斷裂。這項研究結果修正了過去對於原始爬蟲類牙齒結構的認知,因此登上國際知名期刊《科學報導》(Scientific Reports)與各大媒體。為了蒐集恐龍牙齒進行研究比對,國輻中心研究員王俊杰透露了一段小故事。

「當時我到桃園興仁花園夜市拜訪鱷魚攤,沒想到使用斜口鉗幫鱷魚拔牙時,斜口鉗當場應聲斷裂,只好再買一把硬度更高的老虎鉗,費了好大一番功夫才順利拔下鱷魚牙齒。」

透過同步輻射 X 光顯微鏡發現暴龍牙齒藏有「避震器」,保護牙齒不致斷裂。1:X光下的暴龍牙齒構造。2:暴龍牙齒外觀。 3:無避震結構的牙齒內部應力分布。4:有避震結構的牙齒內部應力分布。圖/王俊杰提供

牙齒的特殊結構,使得肉食恐龍成為頂尖獵食者,稱霸地表一億六千五百萬年。相較於人類咬合力約為 40 公斤、眼鏡凱門鱷咬合力約 1,000 公斤,以及咬合力可達 2,000 公斤、目前世上咬合力最大的動物—— 灣鱷,「暴龍的咬合力約 6,000 公斤,且拖行的獵物體重可能超過 1 公噸,但靠著微小的避震結構設計,便不致因巨大應力而造成牙齒斷裂,」王俊杰說。

遠古生物的活動型態一直是科學家亟欲解開的謎題,透過同步光源高解析度檢測技術,可以幫助我們了解古生物化石組織結構的細微差異,提供了一種嶄新的古生物分類與古生態研究檢測方法,而藉由恐龍胚胎化石中探測到的有機質殘留物,未來將可逐步解開更多遠古生物的奧祕。

——本文摘自《追光之旅:你所不知道的同步輻射》,2021 年 8 月,天下文化

天下文化_96
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天下文化成立於1982年。一直堅持「傳播進步觀念,豐富閱讀世界」,已出版超過2,500種書籍,涵括財經企管、心理勵志、社會人文、科學文化、文學人生、健康生活、親子教養等領域。每一本書都帶給讀者知識、啟發、創意、以及實用的多重收穫,也持續引領台灣社會與國際重要管理潮流同步接軌。
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