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2019-10-01夜市美食背後的煮、烤、炸-醣類篇 598 期

Author 作者 賴喜美/臺灣大學農業化學系教授。

為什麼食材中的組成分在熟製過程會產生如此吸引人的香味而讓人無法抗拒呢?事實上,這就是在食材調理或食品加工製作的過程中產生的普遍且重要的化學反應,不僅提供食品色澤,更產生誘人的飄香。
 
不只是吃的食物,在炎炎夏日,黑糖珍珠奶茶、冬瓜茶和各式冰品等更是人手一杯。近年來,珍珠系列冰品及飲品甚至遠播至全球各地,讓許多人為之瘋狂。而在這些眾多的美食中,皆有些共通點,包括食材中或多或少含有碳水化合物(醣類)或蛋白質,熟製過程會經過高溫的油炸、烘烤或長時間的熬煮,例如黑糖、冬瓜茶磚等。
 
臺灣的夜市美食名聞遐邇,放眼望去,以蒸、煮、炒、炸和烤等方式製作的鹹甜酸辣各式食品與小點,琳瑯滿目、香味四溢,更不斷地刺激人們感官,誘惑消費者購買。相信一般人都很難抗拒烤玉米、烤魷魚和雞蛋糕等燒烤食物,更不用說炸地瓜球、炸薯條和炸甜甜圈等油炸食品的香氣

食品的褐變

在食品中的褐變主要包含四種反應,分別是焦糖化反應(caramelization)、抗壞血酸氧化反應(oxidation browning of L-ascorbic acid)、梅納反應(Maillard reaction)及酵素性褐變反應(enzymatic browning reaction),前三者均屬於非酵素反應。此四類褐變反應的主要差別在於食品中存在的化學組成分(反應基質)、促使反應發生的條件(溫度及環境)及反應產物的差異,但最終結果均會造成食品產生褐色(表一)。
 

表一:食品中常見褐變反應之比較。(作者提供)

梅納反應vs焦糖化反應

梅納反應與焦糖化反應,普遍發生在食物調理及食品加工過程,均可以提供香氣小分子與金黃或褐色的色澤,而增加食品的美味與提升其外觀顏色。但兩者之間最大的差異在於:梅納反應除了醣類中的羰基(carbonyls)外也需要蛋白質中的胺基(amines),並在常溫下就能反應;而焦糖化反應則僅需要醣類,但卻需要經高溫熬煮。當然,醣與胺基酸的種類不同,兩種反應所產生的香味分子種類也有所不同。梅納反應可分為三個階段:分別是初期羰基與胺基進行縮合作用(condensation),此時為無色;中期則是產物經脫水與脫胺反應而產生眾多中間產物,顏色可能為無色或黃色,主要提供香味小分子;後期會進行醛醇縮合作用(aldol condensation)與胺之間的縮合反應形成深色聚合物,稱為梅納汀或黑色素(melaniodins),產生黑色,以提供食物色澤。

焦糖化反應是醣類,尤其是單醣與雙醣在沒有胺基化合物存在的情況,當加熱至熔點以上的高溫(140~170°C以上)時,因糖發生脫水與降解而發生褐變反應。通常會在酸性或鹼性環境下進行加速反應,並使其產生特定焦糖化香味與色澤。醣類在高溫下會生成兩類物質,分別為經脫水生成的焦糖,俗稱焦糖或醬色(caramal)及在高溫下裂解生成的小分子醛酮類,小分子醛酮類再進一步縮合、聚合產生深色物質。焦糖化反應也可以給食品帶來悅人的色澤和風味,但若控制不當,則會為食品帶來不良的影響,如苦味或焦味。

丙烯醯胺與梅納反應

梅納反應的發生不一定需要高溫,在常溫下也會進行,其影響則是導致食品品質的劣變化,如開封後的奶粉顏色逐漸變深及奶粉中的必需胺基酸──離胺酸(lysine)的生物利用率降低;或貨架上的澱粉水解糖漿,如葡萄糖糖漿或高果糖糖漿,顏色逐漸變深而影響產品外觀色澤等。而在高溫烹煮烤炸下催化的梅納反應雖可為食物增添香氣、風味與色澤,但也可能產生丙烯醯胺(C3H5NO)。
 
而目前,丙烯醯胺被世界衛生組織(WorldHealthOrganization,WHO)國際癌症研究中心歸類為「人類可能致癌物」的物質,即是指此類物質經動物試驗證實具有致癌性,但在流行病學上的研究尚無顯著證據指出由飲食攝入丙烯醯胺對人體具有致癌性。人體試驗研究則顯示,當人體攝入0.94毫克的丙烯醯胺後,會被體內的微生物及酵素分解,而後經由腎臟在48~72小時內排出60~75%的攝入量。因此,在正常情況下,丙烯醯胺並不會在人體內蓄積。
 
目前已知,若食物中同時存在有還原糖及胺基酸,尤其是天門冬胺酸(asparticacid)或蛋白質時,經乾式或低水分含量環境及高溫製程,如炙燒、焙烤、炒焙或油炸時,則會在食物中檢測出不同含量的丙烯醯胺,其多寡與梅納反應的發生和褐變程度有關。也就是說,因梅納反應產生丙烯醯胺的反應基質,除了還原糖外,尚需要天門冬胺酸,而丙烯醯胺只是此反應中,成百上千中間產物裡的一種。

澱粉與梅納反應

澱粉為巨分子,並非還原醣,理論上並不會參與梅納反應,但在含澱粉的食材中原本就可能存在還原糖或加工製程中澱粉被降解所產生的還原糖,如澱粉水解或降解後產生的麥芽糖、葡萄糖等小分子糖類,因而參與梅納反應。另外,由於含澱粉的食材或食品廣泛存在於人們所攝食的食物中,因此,當含澱粉食品中被檢測出有丙烯醯胺時,媒體便會競相報導「高溫油炸與烤焙之澱粉食品含有致癌物」等聳動標題。
 
不可否認的,丙烯醯胺為梅納反應中期階段眾多中間產物的一種,當食材中同時含有還原醣及天門冬胺酸並在低水分含量下經高溫調理時,便容易產生。因此,油炸的洋芋片、薯條、雞蛋糕;焙炒或烘烤的咖啡豆、堅果;重複熬煮的黑糖和冬瓜茶磚等都屬於容易生成丙烯醯胺的食品。......【更多內容請閱讀科學月刊第598期】