烹飪中“火候”運(yùn)用與物質(zhì)化學(xué)變化關(guān)系探討※

魏躍勝 李茂順 王輝亞 王 權(quán)

(武漢商業(yè)服務(wù)學(xué)院，湖北 武漢 430056）

火候的科學(xué)核心是熱量與溫度的關(guān)系[1]。食物烹調(diào)中，一方面從燃燒強(qiáng)度和時(shí)間把握熱量的大小，另一方面要根據(jù)原料物理化學(xué)變化掌握好溫度的高低。兩者統(tǒng)一，菜肴烹調(diào)達(dá)到最佳。

遠(yuǎn)在商湯時(shí)代，我們的祖先就認(rèn)識(shí)到火候與烹飪的關(guān)系，《呂氏春秋·本味》篇中精辟記述了五味調(diào)和技藝：“凡味之本，水最為始，五味三材，九沸九變，火之為紀(jì)。時(shí)疾時(shí)徐，滅腥去臊除膻，必以其勝，無失其理?！卑鸦鸷蛘f成滅腥去臊除膻的“綱紀(jì)”，掌握火候要“時(shí)疾時(shí)徐”，有文有武。毋庸置疑“火候”為中國廚師的廚藝一絕[2]。清代袁枚對(duì)火候進(jìn)行了全面的闡述：“熟物之法，最重火候。有須武火者，煎炒是也，火弱則物疲矣；有須文火者，煨煮是也，火猛則物枯矣；有先用武火而后用文火者，收湯之物是也，性急則皮焦而里不熟矣?！盵3]。“火候”如此神奇作用其實(shí)質(zhì)是物質(zhì)的化學(xué)變化結(jié)果。

一、烹飪與化學(xué)有著天然的聯(lián)系

火是人類文明的重要載體。用火熟食，是人類有意識(shí)進(jìn)行第一次化學(xué)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)的結(jié)果使人類拋棄了“茹毛飲血”進(jìn)入到熟食階段。有文字記載以來，人類對(duì)火的認(rèn)識(shí)、運(yùn)用和控制是不斷地深入的。陶器的出現(xiàn)和利用，形成了多種烹飪方法，公元前良渚文化遺址和紅山文化遺址出土的陶器鼎、豆、壺、盆、缽、罐等，反映當(dāng)時(shí)人類使用燒、烤、炙、煮、燉、燜、燴等烹飪技法。商代遺址中青銅鼎、鬲、簋、敦的出現(xiàn)，標(biāo)志著人類利用火的能力大大提高。

可以說用人工的方法去控制物質(zhì)的化學(xué)變化當(dāng)屬烹調(diào)食物，火的使用奠定化學(xué)發(fā)展的基礎(chǔ)。18世紀(jì)中葉以前，人類對(duì)于食物變化的認(rèn)識(shí)多是表象的感性經(jīng)驗(yàn)的積累，直到1785年，法國的“化學(xué)革命”才開始了現(xiàn)代意義的食物研究，開始對(duì)食物成分、性質(zhì)、營養(yǎng)的分析、研究和應(yīng)用，發(fā)展形成了現(xiàn)代食品科學(xué)。可以說是“火”點(diǎn)燃了物質(zhì)的化學(xué)變化，改善飲食性狀，推動(dòng)了人類對(duì)物質(zhì)的認(rèn)識(shí)和化學(xué)的發(fā)展。而化學(xué)的發(fā)展揭示了食物變化的規(guī)律，通過控制物質(zhì)化學(xué)反應(yīng)結(jié)果，形成了豐富多樣的烹飪技法。

二、烹飪中火候與物質(zhì)化學(xué)變化關(guān)系

目前對(duì)“火候”理解基本上概括為兩大類觀點(diǎn),即條件論和結(jié)果論。條件論認(rèn)為火候是指對(duì)原料加熱火力大小和時(shí)間長短，以獲得菜肴由生到熟所需要的適當(dāng)溫度和能量，實(shí)質(zhì)就是把握好對(duì)原料加熱時(shí)所實(shí)施的條件。結(jié)果論認(rèn)為火候是原料在烹制時(shí)受不同火力與時(shí)間的作用而表現(xiàn)出的特定的變化程度，即色、香、味、形、質(zhì)的綜合表現(xiàn)，從這個(gè)意義上講，火候指的是結(jié)果。[4]

食物原料成分有水、蛋白質(zhì)、糖類、脂肪、色素、維生素和礦物質(zhì)，根據(jù)化學(xué)反應(yīng)平衡原理和熱力學(xué)定律影響物質(zhì)化學(xué)反應(yīng)的因素有：濃度、溶解度、體積、溫度、壓力等，化學(xué)反應(yīng)的條件不同，反應(yīng)的結(jié)果也不同，反應(yīng)條件相同，其結(jié)果也必然相同?；鹆Υ笮?、溫度高低、時(shí)間長短、原料種類、量的多少、體積大小以及水量多少都能影響烹飪的結(jié)果。因此，“火候”就物質(zhì)化學(xué)反應(yīng)而言，它是條件，對(duì)于烹飪的產(chǎn)品來說，“火候”反映的是結(jié)果。

（一）烹飪工藝中火候選擇與控制

烹飪中為了達(dá)到最佳反應(yīng)結(jié)果，要實(shí)現(xiàn)對(duì)火候的控制。一是選擇加熱方式，根據(jù)傳熱介質(zhì)不同有：①火烹法，直接利用空氣和輻射熱進(jìn)行熟制，具有溫度高特點(diǎn)；②鹽（砂）烹法，以鹽和砂粒為傳熱介質(zhì)，溫度高，其熱容大，釋放熱量的時(shí)間長；③水烹法：通過水為傳熱介質(zhì)進(jìn)行熟制，溫度相對(duì)恒定，控制在100℃內(nèi)；④汽烹法：通過水蒸氣為傳熱介質(zhì)進(jìn)行熟制，具有溫度恒定，溫度110℃左右；⑤油烹法：以油為傳熱介質(zhì)，具有溫度變化范圍大（0～300℃），且易控。按加熱溫度和時(shí)間又分為：①猛火，亦稱武火?；鹆Υ螅瑴囟雀?，持續(xù)時(shí)間短。②中火，也稱文武火?；鹆χ械?，溫度適中，時(shí)間較猛火長。③慢火，也稱小火或文火?；鹆π。瑴囟鹊?，持續(xù)時(shí)間長。④微火，也稱弱火?；鹆苄?，溫度較低，持續(xù)時(shí)間長。二是選擇烹飪技法，根據(jù)烹飪?cè)o料性質(zhì)，加熱方式，加熱溫度和時(shí)間，形成了豐富多彩烹飪技法，主要有：烤、炒、熘、炸、烹、爆、煎、貼、靠、燒、扒、燉、燴、蒸、汆、涮、撥絲、鹵等。其精髓就是達(dá)到原料性質(zhì)、加熱溫度和熱量的統(tǒng)一。

（二）菜肴烹制中主要物理化學(xué)反應(yīng)

食物原料在烹制加熱過程中會(huì)發(fā)生多種物理化學(xué)變化。主要的物理變化有分散、熔化、凝固、揮發(fā)、凝結(jié)等，化學(xué)變化有變性、水解、分解、聚合、氧化、酯化等。原料經(jīng)過物理、化學(xué)反應(yīng)后形成其特定的形狀、色澤、質(zhì)地、風(fēng)味。

1.分散作用

食物烹調(diào)中分散劑有水和油，最常用的是水，水分子是一個(gè)極性分子，受熱后其分子獲得了能量運(yùn)動(dòng)加速，促進(jìn)了水分子向原料內(nèi)的擴(kuò)散和對(duì)親水物質(zhì)分散作用，使原料中各組分均勻分布，達(dá)到質(zhì)地均勻、細(xì)膩。如烹調(diào)中的勾芡就是利用了淀粉的糊化吸收水，使菜肴中的湯汁變得濃稠，色澤、滋味均勻，讓湯汁完全依附在主料的表面，使菜肴增色、添香、入味、固形、保護(hù)營養(yǎng)素。形成良好感官性狀。

2.水解反應(yīng)

水解反應(yīng)是食品化學(xué)重要的反應(yīng)之一，大分子多糖、蛋白質(zhì)、脂肪發(fā)生水解生成單糖、氨基酸、脂肪酸等物質(zhì)，同時(shí)伴隨著性質(zhì)的變化。多糖(淀粉)水解后產(chǎn)生部分低聚糖和單糖而具有甜味。膠原蛋白質(zhì)水解生成胨、眎、多肽可使烹飪?cè)线_(dá)到軟爛的質(zhì)感，冷卻后即凝結(jié)成凍膠，可制作肉皮凍等類菜肴。蛋白質(zhì)水解生成各種氨基酸，是食物呈鮮的主要原因之一。油脂水解生成脂肪酸，可進(jìn)一步形成酯，產(chǎn)生特有的風(fēng)味。

3.熱凝固

加熱過程中，物質(zhì)結(jié)構(gòu)、功能發(fā)生改變，即熱變性。蛋白質(zhì)作為親水性膠體，極易變性，發(fā)生熱凝固。蛋白質(zhì)從天然狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)樽冃誀顟B(tài)時(shí)的溫度稱為蛋白質(zhì)變性溫度，對(duì)于大多數(shù)化學(xué)反應(yīng)，溫度系數(shù)Q一般為2～3，但蛋白質(zhì)的溫度系數(shù)Q超過100，即溫度每升高10℃，反應(yīng)速度增加100倍以上[5]。蛋白質(zhì)熱變性還與蛋白質(zhì)種類、水分、鹽離子、加熱時(shí)間相關(guān)，如肌球蛋白熱凝固溫度為55℃，肌動(dòng)蛋白為45℃。肉絲在滑油時(shí)，長時(shí)間加熱會(huì)使肌肉蛋白變性后失水，發(fā)生熱凝固變得老柴；電解質(zhì)(鹽)存在，蛋白質(zhì)的凝結(jié)速度會(huì)加快。因此，烹飪火候的運(yùn)用與原料中蛋白質(zhì)含量、種類、性質(zhì)有著密切關(guān)系，占各種變化的首要地位。

4.熱化學(xué)反應(yīng)

高溫狀況下，有機(jī)物間產(chǎn)生分解、化合、聚合、縮合反應(yīng)。熱化學(xué)反應(yīng)既破壞食物的營養(yǎng)素，但也是形成食品特殊風(fēng)味的主要途徑。主要風(fēng)味化學(xué)反應(yīng)有：①含硫氨基酸的熱分解，產(chǎn)生一些化合物，如甲基硫戊烷、噻唑類等是肉類風(fēng)味成分中所不可缺少的化合物[6]。②脂肪酸的熱分解，加熱過程中脂肪酸以游離態(tài)釋出，并經(jīng)氧化、脫羧等反應(yīng)，形成酸、醋、醚、烴、醇、羰基化合物、芳香類物質(zhì)、酯類等[7]。③硫胺素的熱分解，硫胺素加熱分解所產(chǎn)生的風(fēng)味化合物是肉中香味物質(zhì)的重要成分，如呋喃基硫醇、硫化物等。④糖與氨基酸的美拉德反應(yīng)，糖分子中羰基與氨基酸中氨基的反應(yīng)形成schiff堿，通過多次的脫水、降解、縮合，最終反應(yīng)生成羥甲基糠醛（HMF）和噻唑類、吡嗪類呈味物質(zhì)。⑤糖高溫下發(fā)生焦糖化反應(yīng)，聚合成焦糖素，是糖色形成的化學(xué)原理。

5.酯化反應(yīng)

酯化反應(yīng)是指醇類物質(zhì)與有機(jī)酸共同加熱產(chǎn)生具有芳香氣味的酯類物質(zhì)。如烹飪?cè)现械陌被?、肌苷酸、乳酸、脂肪酸、葡萄糖、蔗糖、麥芽糖、核糖以及食醋中的醋酸、料酒中的乙醇等物質(zhì)共熱均可發(fā)生不同程度的酯化反應(yīng)，生成氣味芳香的酯類。故有些動(dòng)物性原料在烹調(diào)加熱時(shí)烹入適量料酒、食醋，不僅能增加芳香氣味，還可去腥解膩。酯化作用一般使用慢火、溫火，蛋白質(zhì)、脂肪水解生成小分子的物質(zhì)，與調(diào)料間發(fā)生酯化反應(yīng)生成不同結(jié)構(gòu)的酯，產(chǎn)生特有的氣味和質(zhì)地。如東坡肉，采用豬五花肉為原料，輔料有大茴、甘草、香蔥等多達(dá)五六種，其中含有豐富的蛋白質(zhì)、脂肪、有機(jī)酸、酯類、糖類。通過充分的酯化作用，燒出的肉油潤酥糯、香郁味透、肥而不膩。正是蘇東坡所贊美的“慢著火，少著水，火候足時(shí)它自美”，充分發(fā)揮了原料優(yōu)點(diǎn)。是火候與物質(zhì)化學(xué)反應(yīng)應(yīng)用的典范。

6.熱氧化反應(yīng)

氧化反應(yīng)是一種常見的化學(xué)反應(yīng)，在烹調(diào)加熱中食用油脂、維生素、色素等物質(zhì)由于結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，最易發(fā)生氧化反應(yīng)。高溫下，油脂類物質(zhì)暴露在空氣中加熱，發(fā)生氧化反應(yīng)，分解生成醛、醇、酸及過氧化合物，使其變色、變味，多數(shù)維生素在高溫下與氧氣作用，很容易被氧化，長時(shí)間加熱極易被破壞。烹調(diào)時(shí)損失最多的是維生素C，其次是維生素B1、葉酸等。這些維生素多存在于新鮮蔬菜中，所以在烹制蔬菜原料時(shí)要控制用火時(shí)間。

三、烹飪中主要物質(zhì)化學(xué)變化與火候的運(yùn)用

（一）蛋白質(zhì)

蛋白質(zhì)是構(gòu)成食物“形”的靈魂，烹飪中蛋白質(zhì)的主要化學(xué)變化有變性、熱凝固、水化作用和水解。菜肴制作中我們常常希望食物口感“嫩”或“硬”，作為親水物質(zhì)，通過蛋白質(zhì)結(jié)合水的多少改變食物的感官性狀，需要“嫩”時(shí)，一方面增加蛋白質(zhì)持水性，另一方面，通過保護(hù)措施防止蛋白質(zhì)失水。需要“硬”時(shí)，則要降低蛋白質(zhì)的持水量。如果火候使用得當(dāng)，增加水化作用，反之，蛋白質(zhì)降低持水或失水，食物變得“老柴”。高溫下的烤、炸，蛋白質(zhì)分子脫水，熱降解脫氨、脫羧反應(yīng)，質(zhì)地變硬、色澤改變。如果火候控制得當(dāng)，只是表面發(fā)生化學(xué)變化，形成一層香脆、色艷的外表，而內(nèi)部沒有失水，中心溫度升高，使蛋白質(zhì)變性，產(chǎn)生外焦內(nèi)酥的口感。為了防止蛋白質(zhì)在高溫下脫水，破壞了蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，因而烹飪中常常在其外表進(jìn)行上漿、掛糊，如肯德基炸雞腿、炸雞翅等。中溫或低溫下的煮、燒、燜，溫度控制適宜時(shí)，蛋白質(zhì)主要發(fā)生變性，親水作用增強(qiáng)，質(zhì)地變得綿軟適口，同時(shí)水解產(chǎn)生少量的氨基酸，氨基酸溶于水中作為調(diào)味物質(zhì)，使其變得鮮美。如果加熱時(shí)間長，蛋白質(zhì)主要在水的作用下產(chǎn)生水解反應(yīng)，分解為胨、眎、肽、氨基酸，基質(zhì)地變得酥爛。水解過程中產(chǎn)生大量的氨基酸，使其變得鮮美，營養(yǎng)價(jià)值提高，如燉湯。

（二）糖類

糖類物質(zhì)在菜肴制作中起有調(diào)味、上色、增香、賦型的作用，火候的控制與糖類物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)的調(diào)控有著緊密的關(guān)系。高溫下（200℃），糖類物質(zhì)因溫度高而產(chǎn)生分子內(nèi)脫水，生成糠醛類物質(zhì)，聚合生成類黑精而使食物變色，也就是通常說的燒焦。低聚糖在高溫下熔化，烹飪中常在此溫度下進(jìn)行拔絲、上糖色。還原糖與氨基酸在加熱下產(chǎn)生羰氨反應(yīng)（美拉德反應(yīng)），該反應(yīng)最重要控制因素是“火候”，加熱溫度、時(shí)間直接影響食品色澤深淺，吡嗪、噻嗪、吡咯類風(fēng)味物質(zhì)生成。淀粉在烹飪廣泛用于掛糊、上漿、勾芡，淀粉依據(jù)其結(jié)構(gòu)分為直鍵淀粉與支鍵淀粉，它們糊化溫度不同，糊化后黏度、熱穩(wěn)定性、透明性、老化性不同，烹調(diào)中需要根據(jù)淀粉種類來使用火候。如玉米淀粉，含直鏈高，糊化溫度64～72℃，糊化后熱黏度較大,穩(wěn)定性高，但透明性差，老化性高，主要用于上漿、收汁、定型。馬鈴薯淀粉含支鏈高，糊化溫度59～67℃，熱黏度大，穩(wěn)定性差，透明性好，老化性適中，主要用于勾芡。

（三）脂肪

脂肪在烹飪中既有生香、潤滑作用又作為傳熱的介質(zhì)。作為傳熱介質(zhì)，傳熱范圍寬，溫度可以從0～300℃。烹飪中常說的油溫幾層，是相對(duì)于油脂的燃點(diǎn)而言，如果把油脂燃點(diǎn)平均定為300℃，三四層熟，溫度范圍在90～120℃，七八成熟，溫度范圍在200℃左右。油溫在200℃以上，不飽和的脂肪酸C=C雙鍵斷裂，油脂會(huì)發(fā)生氧化、分解、熱聚合、熱縮合反應(yīng)，使脂肪變色、變質(zhì)、粘度增加。因此烹飪中油脂的溫度一般不要超過200℃。中低溫下，脂肪、水、蛋白質(zhì)發(fā)生乳化作用，形成乳白色的白湯。脂肪可發(fā)生水解作用生成醇、脂肪酸物質(zhì)，與糖、酸類、醇類物質(zhì)產(chǎn)生酯化反應(yīng)，具有生香、去膩、爽口潤滑作用。

（四）色素

食物中的色素主要有葉綠素、血紅素、類胡蘿卜素、酚類色素等，色素作為生物次級(jí)代謝產(chǎn)物，性質(zhì)極不穩(wěn)定性，易發(fā)生變色。如肌肉加熱肌紅蛋白變性，由紅色變?yōu)闇\紅色，綠色葉菜在烹飪過程中脫鎂變色等等。加熱是引起食物顏色變色的主要反應(yīng)，一是易破壞色素的化學(xué)結(jié)構(gòu)；二是加熱過程中水分丟失，色素發(fā)生變化，一般脂溶性色素加熱變深，水溶性色素變淺；三是加熱中對(duì)生物酶的作用，低溫加熱使酶活性增強(qiáng)，顏色變化加快，高溫加熱使酶失活，防止酶促褐變。猛火下溫度高、時(shí)間短，酶快速失活，水分丟失少，最大程度保護(hù)顏色。如烹飪中常進(jìn)行“走油”、爆炒、焯水等技術(shù)。中火和慢火下，因加熱時(shí)間較長，食物的顏色因結(jié)構(gòu)破壞、失水發(fā)生改變。

[1] 季鴻崑主編，烹飪化學(xué)[M].北京：中國輕工業(yè)出版社，2001.

[2] 王啟才.《呂氏春秋》的飲食主張與烹調(diào)技藝[J].武漢科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2009(4).

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[4] 丁志培，挑戰(zhàn)定論-兼對(duì)烹調(diào)工藝學(xué)中幾個(gè)傳統(tǒng)觀點(diǎn)的質(zhì)疑[J],四川烹飪高等?？茖W(xué)校學(xué)報(bào)2008(3).

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