2016年9月30日

牛肉烹調的香氣與顏色化學

作者╱楊水平(任教於國立彰化師範大學化學系,專長為化學教育,擔任《臺灣化學教育》執行編輯和《科學研習》編審委員。)
 
(插圖:吳宛蓁)

在2016年《科學月刊》9月號曾經刊出〈牛肉烹調的味道化學〉一文,本期將接續介紹〈牛肉烹調的香氣與顏色化學〉。

生牛肉幾乎沒有香味,只有血腥般的氣味,缺乏熟肉的香氣。牛肉香氣的產生是透過加熱不飽和脂肪酸,誘導發生脂質氧化反應(lipid oxidation reactions),產生氫過氧化物(hydroperoxides)的中間體,進一步透過自由基的分解,最終產生醛類、不飽和醇類、酮類及內酯。這些產物具有比較低的檢測閾值,人們可以在低濃度的揮發物中就可以聞到牛肉的香氣。特別是醛類,具有肉和油膩的氣味。脂質氧化反應的溫度在0°C以下就會發生,在高溫烹調下,其反應更容易與氧氣發生反應。
 
 圖一:牛肉烹調常見的揮發物化合物與其香氣之間的關係。(點我看大圖)



加熱反應產生香氣
熟肉的香氣幾乎完全來自於非揮發性的前驅物。在加熱過程中,藉由梅納反應(Maillard reaction)、脂質氧化反應(Strecker reaction)及硫胺素降解(thiamin degradation),此三種反應對於產生熟肉的香氣化合物至關重要。特別是脂質氧化反應,使熟肉產生約90%的味道和香氣化合物;相對地,梅納反應和硫胺素降解則僅使熟肉產生約10%揮發性化合物,其中梅納反應產生較多的味道和香氣。

烹調牛肉時所產生的各種揮發性香氣化合物,包含羧酸類、醇類、醛類、芳香族化合物、酯類、醚類、呋喃、烴類、酮類、內酯、吡嗪(pyrazines)、吡啶(pyridines)、吡咯(pyrroles)、硫化物、噻唑(thiazoles)、噻吩(thiophenes)(圖一,並未列出全部化合物)。這些化合物的沸點約在60~250°C之間且微溶於水或不溶於水,溫熱的湯或高溫的燒烤很容易使這些化合物揮發而逸散出香氣。根據感官評估,熟肉的氣味通常可由8 種類型來描述:奶油味、焦糖味、燒焦味、綠草味、芳香、油脂味、堅果味、肉味。

脂質與磷脂質
脂質是直接(未修飾)和間接(反應產物)氣味成分的主要來源,存在於牛肉中的脂質可由飽和或不飽和的脂肪酸所組成。不飽和脂肪酸的氧化反應通常產生多種揮發性不溶於水或微溶水的化合物,有一部分形成特定肉類的特殊氣味。其中磷脂質的構成含量在瘦肉組織中約有0.5~1%,它含有高比例的不飽和脂肪酸,容易被氧化,因此磷脂質也可能形成肉類的特定氣味。另一方面:添加牛肉脂肪到牛肉瘦肉並不以比例方式增加脂肪衍生揮發性的成分,這
表明在瘦肉中的磷脂質也是形成香味化合物的來源。

當加熱牛肉、豬肉或羊肉的水溶液萃取物(含多量的蛋白質和胺基酸)時,3種肉類會產生類似的肉味道。然而,加熱來自不同物種的脂肪,則會得到獨特物種的特徵香氣。例如用碎的瘦牛肉當作基底,再添加豬肉、牛肉及羊肉的脂肪在基底中,接著蒸煮這些混合物,並交給測試人員食用,他們也能夠正確地識別混合物被添加何種物種脂肪組織的味道。

牛肉比豬肉含有更多的醇類(主要是1–戊醇、1–辛烯醇、1–庚醇)和芳香烴(1,2–二甲苯)及較少的苯甲醛和癸醛。12–甲基三癸醛具有明顯的牛肉般的香氣化合物,已被確定為物種香氣的重要成分,它僅發生在少數的其他物種。其他的反異(antesio)甲基支鏈化合物被認為從磷酸甘油酯所引起。瘦肌肉的磷脂質有助於形成大多數的重要物種的特定味道揮發物,此暗示物種味道可能無法僅僅基於肉的中性脂肪(甘油三酯)成分。

硫胺素降解
硫胺素(維生素B1)降解,是經過各種降解途徑而發生非常複雜的反應,因此形成許多富含味道和香氣的化合物,大多數含有一個或多個硫或氮原子,也有一些化合物是雜環結構的分子。研究發現,維生素B1的熱分解溫度發生在296°C。


圖二:大理石花紋對牛肉香味有顯著的影響,增加大理石花紋就會增加形成香味化合物的脂肪量,這被認為對牛肉香味有很大的影響。
硫化物與呋喃
含硫胺基酸(如半胱胺酸、甲硫胺酸)的降解過程,會產生硫化氫和氨,以致在烹調過程中產生一些辛辣的芳香族化合物。這些化合物可以與胺類和胺基酸反應,產生許多香味化合物,並可當作熟牛肉添香劑(吡嗪、噁唑、噻吩、噻唑及其它含硫雜環化合物)。另外,硫化氫與呋喃酮混合會產生肉的明顯氣味。
 
半胱胺酸,在降解後會形成活性非常大的中間體化合物而貢獻肉的香味;史崔克反應通常被認為是在梅納反應中的反應,涉及在α–二羰基化合物存在下,α–氨基酸的氧化脫胺作用和脫羧作用,產物是一個α–氨基酮和史崔克醛。半胱胺酸降解是特別重要的,因為形成活性非常大的中間體化合物而貢獻牛肉的香味;而甲硫胺酸降解透過史崔克反應產生甲硫醛,具有低的氣味閾值,是熟肉的重要香氣。甲硫醛迅速分解成2–丙烯醛和甲硫醇,後者可形成二甲基二硫化物和其它硫化物。牛肉的碳水化合物加熱反應會生成呋喃,呋喃會與半胱胺酸反應而得到烤肉的香味,並可能產生具有甜味、乳味或蠟味的內酯。目前有超過60個化合物已經被確定為貢獻肉的香味。具有香氣特徵的揮發性化合物大多是含硫或含羰基化合物,雖然低含量的含硫化合物有肉味,但是高含量則會引起反感。還有,大理石花紋對牛肉香味有顯著的影響(圖二)。......【更多內容請閱讀科學月刊第562期】

1 則留言:

Kurota H. 提到...

請問加熱畜肉後切開時所流出的粉紅汁液,是由什麼組成的?為什麼?