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編者按：

燒烤，是大自然對人類的饋贈。化學反應，才是讓這頓燒烤完美的功臣。

人類祖先告別茹毛飲血的那一晚，一定因為(wei) 一道意外的閃電。閃電擊中鬆林茂密的鬆針，燃起熊熊火焰。樹下一頭稍顯肥碩的羚羊來不及跑遠，便被大火困住，而它與(yu) 火焰的距離剛剛好——距離火焰再多一點就會(hui) 爆炸，再近一點就被融化……在大火褪去卻尚留一些餘(yu) 溫之時，祖先撿起外酥裏內(nei) 嫩的羊腿一口下去，口腔中爆發出質感與(yu) 鮮香定格在美好的瞬間，從(cong) 此決(jue) 定在基因編入為(wei) 燒烤而瘋狂的讚歎。

即使到現代社會(hui) ，人們(men) 的飲食早已豐(feng) 富多彩到超出了我們(men) 自己的想象，燒烤依然是商務宴請、朋友小聚、親(qin) 戚吹牛、情侶(lv) 約會(hui) 和重要選擇。燒烤是如此令人癡迷，乃至在2023年引發了一場前往山東(dong) 的人類遷徙行為(wei) 。小火盆、小卷餅很特別，但對於(yu) 燒烤的本體(ti) 而言，更加令人沉迷的一定是被烹製的肉類本身。

什麽(me) 是一串完美的燒烤？略顯金黃的焦香表皮，豐(feng) 富多汁的內(nei) 部肉質纖維，充滿香氣與(yu) 油脂的味道……那是一場美妙的化學反應盛宴，由蛋白質、脂肪、木炭和調料共同演繹出的熱量、口感與(yu) 味道的集大成。那麽(me) 如何獲得一串口味完美的烤肉，這雖然可能是個(ge) 烹飪問題，也可能是個(ge) 營銷問題，但更本質一點點，應該是個(ge) 化學問題。

Now, let’s cook（現在，讓我們(men) 開始烹飪）。

Part.1

緣起：梅拉德反應，風味與(yu) 口感的開端

但凡講點化學與(yu) 烹飪，則言必稱梅拉德。盡管稍微有點陳詞濫調，但對於(yu) 啥是梅拉德反應，學術界確實也尚未完全弄明白。梅拉德反應得名於(yu) 法國物理學家與(yu) 化學家Louis-Camille Maillard（1878-1936）。Maillard在1912年發表的文章討論了在140℃-165℃之間肉類表麵產(chan) 生棕色色素的相關(guan) 現象[1]。雖然Maillard占據了命名權，但梅拉德反應的化學反應機理最早由美國化學家 John Edward Hodge（1914-1996）在1953年提出[2]。這篇名為(wei) “Dehydrated Foods, Chemistry of Browning Reactions in Model Systems（食物脫水，模型係統中的褐變反應化學）”的文章後來被SCI評選為(wei) 了經典引用論文（Citation Classic）。Hodge闡釋了基於(yu) 糖與(yu) 氨基酸等物質經過一係列反應，最終轉化為(wei) 類黑素（或者梅拉德體(ti) ）的過程。

類黑素是一係列含有氮的聚合物，其本身具有焦香的味道與(yu) 口感，而類黑素在持續的加熱中會(hui) 裂解，產(chan) 生數以百計具有不同香味的小分子物質，這些或含有氮元素、或含有芳環的物質將成為(wei) 燒烤味道中最為(wei) 誘人的組分。

即使我們(men) 無意在本文深究其中的化學轉化細節，也可以敏銳地從(cong) 圖1所示轉化路線中感受到，溫度、脫水的速度、pH值、糖的種類等是調控梅拉德反應路徑與(yu) 進行程度的關(guan) 鍵。

圖1 Hodge建議的梅拉德反應機理 圖片來源：參考文獻[3]

梅拉德反應種類十分豐(feng) 富，互為(wei) 競爭(zheng) 關(guan) 係，因此對應於(yu) 燒烤的實踐流程需要溫度的控製，由此調控梅拉德反應的進行路徑，進而獲得不同的類黑素和後續的燒烤風味。溫度不能過高，過高會(hui) 造成表麵碳化（沒人有想吃變成無機物的肉串吧）；溫度也不能過低，過低會(hui) 導致梅拉德反應進行不順利，風味不佳[4]。脫水反應也影響著最終的類黑素物質，而對脫水的控製，一方麵可以用溫度來調控，也可以通過刷油來阻止水分快速流失，獲得不一樣的口感。刷到肉串上的除了油脂，往往還有不同的調味料，這些調料會(hui) 改變肉串表麵的pH值，進而影響到梅拉德產(chan) 物的化學組成，控製最後的肉串味道細節。

在某些地區的特色燒烤中，燒烤師傅會(hui) 在肉串上撒糖。新鮮的肉類當然是大自然最好的饋贈，但額外的糖類的撒入，可以控製梅拉德反應的走向，並且糖類本身的焦糖化轉化（紅燒肉中的炒糖色）也能帶來一些額外的風味，是不少燒烤攤主不自覺的化學星空体育官网入口网站運用。

圖2 完美的燒烤，焦香的表皮以及豐(feng) 富多汁的內(nei) 部肉質纖維 圖片來源：《人生一串》第三季）

Part.2

緣續：傳(chuan) 熱與(yu) 保水，齒間那一刹的溫暖

梅拉德反應給了肉類初始的風味，然而這還遠遠不夠成就一串完美的烤肉。事實上，盡管焦香的肉串表皮使得燒烤在入口的一瞬間迸發出十足的風味，但真正牙齒咀嚼的一刹那，才是人們(men) 熱量攝入的開端。

圖3 加熱對蛋白質組裝結構粒徑的影響。a、模擬的生肉；b、100℃加熱10min後；c、100℃加熱30min後。圖片來源：參考文獻[5]

鮮嫩多汁，是對內(nei) 部肉質纖維的最高評價(jia) 。如果說肉串表麵的梅拉德反應是小分子水平下的化學變化，那麽(me) 肉串內(nei) 部口感的形成更多依靠的是蛋白質三維結構的改變以及水分的保持。當肉串內(nei) 部蛋白質被加熱時，原有組裝有序的蛋白質纖維結構會(hui) 被破壞——即所謂的蛋白質變性——從(cong) 而讓原本緊實的蛋白質變得柔軟細膩，同時釋放出被鎖住的水分子，形成肉汁。從(cong) 圖3所示的蛋白質組裝結構變化可以看到[5]，隨著蛋白質被加熱，大尺寸的聚集體(ti) 逐漸被解開，所占比例逐漸降低，最終形成尺寸較小蛋白質組裝體(ti) 係——從(cong) 而獲得了更易咀嚼的蛋白質口感。

當然蛋白質的變性不能太過。如圖4所示，蛋白質組裝前是沒有具體(ti) 指向性的鬆散結構（a），組裝好之後則十分緊實（b），組裝結構被部分破壞後則變得略顯鬆散（c）。對應於(yu) 肉串的口感，不怎麽(me) 烤熟的（b）口感偏硬，嚼不動；（c）烤的恰恰好，有纖維的嚼勁又鬆軟多汁；（a）則多發生在燉肉時，就是所謂的燉太爛，以至於(yu) 入口即化——這不是烤肉需要的口感。

圖4 蛋白質的組裝與(yu) 變性。a、未組裝；b、組裝緊實（生肉）；c、組裝被部分破壞（熟肉）圖片來源：參考文獻[5]

烤者當然可以精妙地實現內(nei) 部肉質的口感控製。先快速的讓肉串表麵形成梅拉德反應的類黑素聚合物層，再慢慢加熱讓內(nei) 部蛋白質變性、產(chan) 生肉汁。類黑素既然是聚合物，自然可以有效的防止內(nei) 部肉汁的水分流失，避免內(nei) 部肉質便柴。而始終多汁的肉串，其水含量高，水比熱大，可以有效避免局部肉蛋白過度變性，保證了肉串的極致口感。在這一過程中，火力的控製至關(guan) 重要，但烤者也要一心多用——因為(wei) 內(nei) 部肉質產(chan) 生汁水的時候，也正是烤串調味的關(guan) 鍵。

Part.3

還自在：燒烤與(yu) 健康，掌控火構造的芳香

從(cong) 化學的角度而言，燒烤會(hui) 產(chan) 生許多含氮的有機物，或者芳香化合物。它們(men) 是燒烤風味的重點，但這些物質往往又與(yu) 致癌相連，畢竟二惡英、焦油可能正浮現於(yu) 肉串表麵。更何況為(wei) 了增加風味，許多特色燒烤使用炭火/果木樹枝烹製，這些天然植物本身攜帶的香料或有機物，燃燒時自然揮發至肉類表麵，或直接物理吸附提供味道，或參與(yu) 化學反應賦予芬芳，讓肉串變得更加特別的同時，也帶來了新的健康風險。

圖5 燒烤會(hui) 產(chan) 生許多含氮的有機物，可能也是致癌物質 圖片來源：網絡

從(cong) 科學方麵的報道來看，2002年在Nature的一篇論文率先提出至少丙烯酰胺（Acrylamide）會(hui) 在梅拉德反應——或者在燒烤中出現[6]。丙烯酰胺是著名的潛在致癌物質，因此燒烤吃多了確實有可能增加一定的致癌風險。但換個(ge) 角度而言，拋開計量談毒性本身就很無厘頭，偶爾一頓小燒烤攝入的毒素可能遠小於(yu) 一根二手煙。

在我媽看來，燒烤是沾著碳灰的影響健康的毒藥；在我看來，燒烤則是帶著芬芳的治愈鬱悶與(yu) 焦慮的解藥。當然，盡管沒有什麽(me) 是一場燒烤不能解決(jue) 的，但聽媽媽的話，別讓她受傷(shang) ，似乎更為(wei) 重要。

參考文獻:

[1] Maillard, L. C.. Action of amino acids on sugars. Formation of melanoidins in a methodical way. Comptes Rendus (in French). (1912), 154: 66–68.

[2] Hodge, J. E. . "Dehydrated Foods, Chemistry of Browning Reactions in Model Systems". Journal of Agricultural and Food Chemistry. 1953, 1 (15): 928–43.

[3] https://zh.wikipedia.org/wiki/%E7%BE%8E%E6%8B%89%E5%BE%B7%E5%8F%8D%E5%BA%94

[4] Van Boekel M. Kinetic aspects of the Maillard reaction: a critical review[J]. Food/Nahrung, 2001, 45(3): 150-159.

[5] Promeyrat A, Gatellier P, Lebret B, et al. Evaluation of protein aggregation in cooked meat[J]. Food Chemistry, 2010, 121(2): 412-417.

[6] Stadler R H, Blank I, Varga N, et al. Acrylamide from Maillard reaction products[J]. Nature, 2002, 419(6906): 449-450.

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