編者按：

(資料圖)

燒烤，是大自然對人類的饋贈(zèng)?；瘜W(xué)反應(yīng)，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?yàn)橐坏酪馔獾拈W電。閃電擊中松林茂密的松針，燃起熊熊火焰。樹下一頭稍顯肥碩的羚羊來不及跑遠(yuǎn)，便被大火困住，而它與火焰的距離剛剛好——距離火焰再多一點(diǎn)就會(huì)爆炸，再近一點(diǎn)就被融化……在大火褪去卻尚留一些余溫之時(shí)，祖先撿起外酥里內(nèi)嫩的羊腿一口下去，口腔中爆發(fā)出質(zhì)感與鮮香定格在美好的瞬間，從此決定在基因編入為燒烤而瘋狂的贊嘆。

即使到現(xiàn)代社會(huì)，人們的飲食早已豐富多彩到超出了我們自己的想象，燒烤依然是商務(wù)宴請、朋友小聚、親戚吹牛、情侶約會(huì)和重要選擇。燒烤是如此令人癡迷，乃至在2023年引發(fā)了一場前往山東的人類遷徙行為。小火盆、小卷餅很特別，但對于燒烤的本體而言，更加令人沉迷的一定是被烹制的肉類本身。

什么是一串完美的燒烤？略顯金黃的焦香表皮，豐富多汁的內(nèi)部肉質(zhì)纖維，充滿香氣與油脂的味道……那是一場美妙的化學(xué)反應(yīng)盛宴，由蛋白質(zhì)、脂肪、木炭和調(diào)料共同演繹出的熱量、口感與味道的集大成。那么如何獲得一串口味完美的烤肉，這雖然可能是個(gè)烹飪問題，也可能是個(gè)營銷問題，但更本質(zhì)一點(diǎn)點(diǎn)，應(yīng)該是個(gè)化學(xué)問題。

Now, let’s cook（現(xiàn)在，讓我們開始烹飪）。

Part.1

緣起：梅拉德反應(yīng)，風(fēng)味與口感的開端

但凡講點(diǎn)化學(xué)與烹飪，則言必稱梅拉德。盡管稍微有點(diǎn)陳詞濫調(diào)，但對于啥是梅拉德反應(yīng)，學(xué)術(shù)界確實(shí)也尚未完全弄明白。梅拉德反應(yīng)得名于法國物理學(xué)家與化學(xué)家Louis-Camille Maillard（1878-1936）。Maillard在1912年發(fā)表的文章討論了在140℃-165℃之間肉類表面產(chǎn)生棕色色素的相關(guān)現(xiàn)象[1]。雖然Maillard占據(jù)了命名權(quán)，但梅拉德反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)機(jī)理最早由美國化學(xué)家 John Edward Hodge（1914-1996）在1953年提出[2]。這篇名為“Dehydrated Foods, Chemistry of Browning Reactions in Model Systems（食物脫水，模型系統(tǒng)中的褐變反應(yīng)化學(xué)）”的文章后來被SCI評選為了經(jīng)典引用論文（Citation Classic）。Hodge闡釋了基于糖與氨基酸等物質(zhì)經(jīng)過一系列反應(yīng)，最終轉(zhuǎn)化為類黑素（或者梅拉德體）的過程。

類黑素是一系列含有氮的聚合物，其本身具有焦香的味道與口感，而類黑素在持續(xù)的加熱中會(huì)裂解，產(chǎn)生數(shù)以百計(jì)具有不同香味的小分子物質(zhì)，這些或含有氮元素、或含有芳環(huán)的物質(zhì)將成為燒烤味道中最為誘人的組分。

即使我們無意在本文深究其中的化學(xué)轉(zhuǎn)化細(xì)節(jié)，也可以敏銳地從圖1所示轉(zhuǎn)化路線中感受到，溫度、脫水的速度、pH值、糖的種類等是調(diào)控梅拉德反應(yīng)路徑與進(jìn)行程度的關(guān)鍵。

圖1 Hodge建議的梅拉德反應(yīng)機(jī)理 圖片來源：參考文獻(xiàn)[3]

梅拉德反應(yīng)種類十分豐富，互為競爭關(guān)系，因此對應(yīng)于燒烤的實(shí)踐流程需要溫度的控制，由此調(diào)控梅拉德反應(yīng)的進(jìn)行路徑，進(jìn)而獲得不同的類黑素和后續(xù)的燒烤風(fēng)味。溫度不能過高，過高會(huì)造成表面碳化（沒人有想吃變成無機(jī)物的肉串吧）；溫度也不能過低，過低會(huì)導(dǎo)致梅拉德反應(yīng)進(jìn)行不順利，風(fēng)味不佳[4]。脫水反應(yīng)也影響著最終的類黑素物質(zhì)，而對脫水的控制，一方面可以用溫度來調(diào)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(diào)味料，這些調(diào)料會(huì)改變?nèi)獯砻娴膒H值，進(jìn)而影響到梅拉德產(chǎn)物的化學(xué)組成，控制最后的肉串味道細(xì)節(jié)。

在某些地區(qū)的特色燒烤中，燒烤師傅會(huì)在肉串上撒糖。新鮮的肉類當(dāng)然是大自然最好的饋贈(zèng)，但額外的糖類的撒入，可以控制梅拉德反應(yīng)的走向，并且糖類本身的焦糖化轉(zhuǎn)化（紅燒肉中的炒糖色）也能帶來一些額外的風(fēng)味，是不少燒烤攤主不自覺的化學(xué)知識運(yùn)用。

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

Part.2

緣續(xù)：傳熱與保水，齒間那一剎的溫暖

梅拉德反應(yīng)給了肉類初始的風(fēng)味，然而這還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠成就一串完美的烤肉。事實(shí)上，盡管焦香的肉串表皮使得燒烤在入口的一瞬間迸發(fā)出十足的風(fēng)味，但真正牙齒咀嚼的一剎那，才是人們熱量攝入的開端。

圖3 加熱對蛋白質(zhì)組裝結(jié)構(gòu)粒徑的影響。a、模擬的生肉；b、100℃加熱10min后；c、100℃加熱30min后。圖片來源：參考文獻(xiàn)[5]

鮮嫩多汁，是對內(nèi)部肉質(zhì)纖維的最高評價(jià)。如果說肉串表面的梅拉德反應(yīng)是小分子水平下的化學(xué)變化，那么肉串內(nèi)部口感的形成更多依靠的是蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)的改變以及水分的保持。當(dāng)肉串內(nèi)部蛋白質(zhì)被加熱時(shí)，原有組裝有序的蛋白質(zhì)纖維結(jié)構(gòu)會(huì)被破壞——即所謂的蛋白質(zhì)變性——從而讓原本緊實(shí)的蛋白質(zhì)變得柔軟細(xì)膩，同時(shí)釋放出被鎖住的水分子，形成肉汁。從圖3所示的蛋白質(zhì)組裝結(jié)構(gòu)變化可以看到[5]，隨著蛋白質(zhì)被加熱，大尺寸的聚集體逐漸被解開，所占比例逐漸降低，最終形成尺寸較小蛋白質(zhì)組裝體系——從而獲得了更易咀嚼的蛋白質(zhì)口感。

當(dāng)然蛋白質(zhì)的變性不能太過。如圖4所示，蛋白質(zhì)組裝前是沒有具體指向性的松散結(jié)構(gòu)（a），組裝好之后則十分緊實(shí)（b），組裝結(jié)構(gòu)被部分破壞后則變得略顯松散（c）。對應(yīng)于肉串的口感，不怎么烤熟的（b）口感偏硬，嚼不動(dòng)；（c）烤的恰恰好，有纖維的嚼勁又松軟多汁；（a）則多發(fā)生在燉肉時(shí)，就是所謂的燉太爛，以至于入口即化——這不是烤肉需要的口感。

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

烤者當(dāng)然可以精妙地實(shí)現(xiàn)內(nèi)部肉質(zhì)的口感控制。先快速的讓肉串表面形成梅拉德反應(yīng)的類黑素聚合物層，再慢慢加熱讓內(nèi)部蛋白質(zhì)變性、產(chǎn)生肉汁。類黑素既然是聚合物，自然可以有效的防止內(nèi)部肉汁的水分流失，避免內(nèi)部肉質(zhì)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，火力的控制至關(guān)重要，但烤者也要一心多用——因?yàn)閮?nèi)部肉質(zhì)產(chǎn)生汁水的時(shí)候，也正是烤串調(diào)味的關(guān)鍵。

Part.3

還自在：燒烤與健康，掌控火構(gòu)造的芳香

從化學(xué)的角度而言，燒烤會(huì)產(chǎn)生許多含氮的有機(jī)物，或者芳香化合物。它們是燒烤風(fēng)味的重點(diǎn)，但這些物質(zhì)往往又與致癌相連，畢竟二惡英、焦油可能正浮現(xiàn)于肉串表面。更何況為了增加風(fēng)味，許多特色燒烤使用炭火/果木樹枝烹制，這些天然植物本身攜帶的香料或有機(jī)物，燃燒時(shí)自然揮發(fā)至肉類表面，或直接物理吸附提供味道，或參與化學(xué)反應(yīng)賦予芬芳，讓肉串變得更加特別的同時(shí)，也帶來了新的健康風(fēng)險(xiǎn)。

圖5 燒烤會(huì)產(chǎn)生許多含氮的有機(jī)物，可能也是致癌物質(zhì) 圖片來源：網(wǎng)絡(luò)

從科學(xué)方面的報(bào)道來看，2002年在Nature的一篇論文率先提出至少丙烯酰胺（Acrylamide）會(huì)在梅拉德反應(yīng)——或者在燒烤中出現(xiàn)[6]。丙烯酰胺是著名的潛在致癌物質(zhì)，因此燒烤吃多了確實(shí)有可能增加一定的致癌風(fēng)險(xiǎn)。但換個(gè)角度而言，拋開計(jì)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(yuǎn)小于一根二手煙。

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郁悶與焦慮的解藥。當(dāng)然，盡管沒有什么是一場燒烤不能解決的，但聽媽媽的話，別讓她受傷，似乎更為重要。

參考文獻(xiàn):

[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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