烹飪中“火候”運用與物質化學變化關系探討※

魏躍勝 李茂順 王輝亞 王 權

(武漢商業服務學院，湖北 武漢 430056）

火候的科學核心是熱量與溫度的關系[1]。食物烹調中，一方面從燃燒強度和時間把握熱量的大小，另一方面要根據原料物理化學變化掌握好溫度的高低。兩者統一，菜肴烹調達到最佳。

遠在商湯時代，我們的祖先就認識到火候與烹飪的關系，《呂氏春秋·本味》篇中精辟記述了五味調和技藝：“凡味之本，水最為始，五味三材，九沸九變，火之為紀。時疾時徐，滅腥去臊除膻，必以其勝，無失其理。”把火候說成滅腥去臊除膻的“綱紀”，掌握火候要“時疾時徐”，有文有武。毋庸置疑“火候”為中國廚師的廚藝一絕[2]。清代袁枚對火候進行了全面的闡述：“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。”[3]。“火候”如此神奇作用其實質是物質的化學變化結果。

一、烹飪與化學有著天然的聯系

火是人類文明的重要載體。用火熟食，是人類有意識進行第一次化學實驗，實驗的結果使人類拋棄了“茹毛飲血”進入到熟食階段。有文字記載以來，人類對火的認識、運用和控制是不斷地深入的。陶器的出現和利用，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，反映當時人類使用燒、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，標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的化學變化當屬烹調食物，火的使用奠定化學發展的基礎。18世紀中葉以前，人類對于食物變化的認識多是表象的感性經驗的積累，直到1785年，法國的“化學革命”才開始了現代意義的食物研究，開始對食物成分、性質、營養的分析、研究和應用，發展形成了現代食品科學。可以說是“火”點燃了物質的化學變化，改善飲食性狀，推動了人類對物質的認識和化學的發展。而化學的發展揭示了食物變化的規律，通過控制物質化學反應結果，形成了豐富多樣的烹飪技法。

二、烹飪中火候與物質化學變化關系

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

食物原料成分有水、蛋白質、糖類、脂肪、色素、維生素和礦物質，根據化學反應平衡原理和熱力學定律影響物質化學反應的因素有：濃度、溶解度、體積、溫度、壓力等，化學反應的條件不同，反應的結果也不同，反應條件相同，其結果也必然相同。火力大小、溫度高低、時間長短、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果。因此，“火候”就物質化學反應而言，它是條件，對于烹飪的產品來說，“火候”反映的是結果。

（一）烹飪工藝中火候選擇與控制

烹飪中為了達到最佳反應結果，要實現對火候的控制。一是選擇加熱方式，根據傳熱介質不同有：①火烹法，直接利用空氣和輻射熱進行熟制，具有溫度高特點；②鹽（砂）烹法，以鹽和砂粒為傳熱介質，溫度高，其熱容大，釋放熱量的時間長；③水烹法：通過水為傳熱介質進行熟制，溫度相對恒定，控制在100℃內；④汽烹法：通過水蒸氣為傳熱介質進行熟制，具有溫度恒定，溫度110℃左右；⑤油烹法：以油為傳熱介質，具有溫度變化范圍大（0～300℃），且易控。按加熱溫度和時間又分為：①猛火，亦稱武火。火力大，溫度高，持續時間短。②中火，也稱文武火。火力中等，溫度適中，時間較猛火長。③慢火，也稱小火或文火。火力小，溫度低，持續時間長。④微火，也稱弱火。火力很小，溫度較低，持續時間長。二是選擇烹飪技法，根據烹飪原輔料性質，加熱方式，加熱溫度和時間，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。其精髓就是達到原料性質、加熱溫度和熱量的統一。

（二）菜肴烹制中主要物理化學反應

食物原料在烹制加熱過程中會發生多種物理化學變化。主要的物理變化有分散、熔化、凝固、揮發、凝結等，化學變化有變性、水解、分解、聚合、氧化、酯化等。原料經過物理、化學反應后形成其特定的形狀、色澤、質地、風味。

1.分散作用

食物烹調中分散劑有水和油，最常用的是水，水分子是一個極性分子，受熱后其分子獲得了能量運動加速，促進了水分子向原料內的擴散和對親水物質分散作用，使原料中各組分均勻分布，達到質地均勻、細膩。如烹調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、保護營養素。形成良好感官性狀。

2.水解反應

水解反應是食品化學重要的反應之一，大分子多糖、蛋白質、脂肪發生水解生成單糖、氨基酸、脂肪酸等物質，同時伴隨著性質的變化。多糖(淀粉)水解后產生部分低聚糖和單糖而具有甜味。膠原蛋白質水解生成胨、眎、多肽可使烹飪原料達到軟爛的質感，冷卻后即凝結成凍膠，可制作肉皮凍等類菜肴。蛋白質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，可進一步形成酯，產生特有的風味。

3.熱凝固

加熱過程中，物質結構、功能發生改變，即熱變性。蛋白質作為親水性膠體，極易變性，發生熱凝固。蛋白質從天然狀態轉變為變性狀態時的溫度稱為蛋白質變性溫度，對于大多數化學反應，溫度系數Q一般為2～3，但蛋白質的溫度系數Q超過100，即溫度每升高10℃，反應速度增加100倍以上[5]。蛋白質熱變性還與蛋白質種類、水分、鹽離子、加熱時間相關，如肌球蛋白熱凝固溫度為55℃，肌動蛋白為45℃。肉絲在滑油時，長時間加熱會使肌肉蛋白變性后失水，發生熱凝固變得老柴；電解質(鹽)存在，蛋白質的凝結速度會加快。因此，烹飪火候的運用與原料中蛋白質含量、種類、性質有著密切關系，占各種變化的首要地位。

4.熱化學反應

高溫狀況下，有機物間產生分解、化合、聚合、縮合反應。熱化學反應既破壞食物的營養素，但也是形成食品特殊風味的主要途徑。主要風味化學反應有：①含硫氨基酸的熱分解，產生一些化合物，如甲基硫戊烷、噻唑類等是肉類風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釋出，并經氧化、脫羧等反應，形成酸、醋、醚、烴、醇、羰基化合物、芳香類物質、酯類等[7]。③硫胺素的熱分解，硫胺素加熱分解所產生的風味化合物是肉中香味物質的重要成分，如呋喃基硫醇、硫化物等。④糖與氨基酸的美拉德反應，糖分子中羰基與氨基酸中氨基的反應形成schiff堿，通過多次的脫水、降解、縮合，最終反應生成羥甲基糠醛（HMF）和噻唑類、吡嗪類呈味物質。⑤糖高溫下發生焦糖化反應，聚合成焦糖素，是糖色形成的化學原理。

5.酯化反應

酯化反應是指醇類物質與有機酸共同加熱產生具有芳香氣味的酯類物質。如烹飪原料中的氨基酸、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共熱均可發生不同程度的酯化反應，生成氣味芳香的酯類。故有些動物性原料在烹調加熱時烹入適量料酒、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、脂肪水解生成小分子的物質，與調料間發生酯化反應生成不同結構的酯，產生特有的氣味和質地。如東坡肉，采用豬五花肉為原料，輔料有大茴、甘草、香蔥等多達五六種，其中含有豐富的蛋白質、脂肪、有機酸、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，火候足時它自美”，充分發揮了原料優點。是火候與物質化學反應應用的典范。

6.熱氧化反應

氧化反應是一種常見的化學反應，在烹調加熱中食用油脂、維生素、色素等物質由于結構的特點，最易發生氧化反應。高溫下，油脂類物質暴露在空氣中加熱，發生氧化反應，分解生成醛、醇、酸及過氧化合物，使其變色、變味，多數維生素在高溫下與氧氣作用，很容易被氧化，長時間加熱極易被破壞。烹調時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要控制用火時間。

三、烹飪中主要物質化學變化與火候的運用

（一）蛋白質

蛋白質是構成食物“形”的靈魂，烹飪中蛋白質的主要化學變化有變性、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，通過蛋白質結合水的多少改變食物的感官性狀，需要“嫩”時，一方面增加蛋白質持水性，另一方面，通過保護措施防止蛋白質失水。需要“硬”時，則要降低蛋白質的持水量。如果火候使用得當，增加水化作用，反之，蛋白質降低持水或失水，食物變得“老柴”。高溫下的烤、炸，蛋白質分子脫水，熱降解脫氨、脫羧反應，質地變硬、色澤改變。如果火候控制得當，只是表面發生化學變化，形成一層香脆、色艷的外表，而內部沒有失水，中心溫度升高，使蛋白質變性，產生外焦內酥的口感。為了防止蛋白質在高溫下脫水，破壞了蛋白質結構，因而烹飪中常常在其外表進行上漿、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，蛋白質主要發生變性，親水作用增強，質地變得綿軟適口，同時水解產生少量的氨基酸，氨基酸溶于水中作為調味物質，使其變得鮮美。如果加熱時間長，蛋白質主要在水的作用下產生水解反應，分解為胨、眎、肽、氨基酸，基質地變得酥爛。水解過程中產生大量的氨基酸，使其變得鮮美，營養價值提高，如燉湯。

（二）糖類

糖類物質在菜肴制作中起有調味、上色、增香、賦型的作用，火候的控制與糖類物質的化學反應的調控有著緊密的關系。高溫下（200℃），糖類物質因溫度高而產生分子內脫水，生成糠醛類物質，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行拔絲、上糖色。還原糖與氨基酸在加熱下產生羰氨反應（美拉德反應），該反應最重要控制因素是“火候”，加熱溫度、時間直接影響食品色澤深淺，吡嗪、噻嗪、吡咯類風味物質生成。淀粉在烹飪廣泛用于掛糊、上漿、勾芡，淀粉依據其結構分為直鍵淀粉與支鍵淀粉，它們糊化溫度不同，糊化后黏度、熱穩定性、透明性、老化性不同，烹調中需要根據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。作為傳熱介質，傳熱范圍寬，溫度可以從0～300℃。烹飪中常說的油溫幾層，是相對于油脂的燃點而言，如果把油脂燃點平均定為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，油脂會發生氧化、分解、熱聚合、熱縮合反應，使脂肪變色、變質、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、蛋白質發生乳化作用，形成乳白色的白湯。脂肪可發生水解作用生成醇、脂肪酸物質，與糖、酸類、醇類物質產生酯化反應，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，色素作為生物次級代謝產物，性質極不穩定性，易發生變色。如肌肉加熱肌紅蛋白變性，由紅色變為淺紅色，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，一是易破壞色素的化學結構；二是加熱過程中水分丟失，色素發生變化，一般脂溶性色素加熱變深，水溶性色素變淺；三是加熱中對生物酶的作用，低溫加熱使酶活性增強，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、時間短，酶快速失活，水分丟失少，最大程度保護顏色。如烹飪中常進行“走油”、爆炒、焯水等技術。中火和慢火下，因加熱時間較長，食物的顏色因結構破壞、失水發生改變。

[1] 季鴻崑主編，烹飪化學[M].北京：中國輕工業出版社，2001.

[2] 王啟才.《呂氏春秋》的飲食主張與烹調技藝[J].武漢科技大學學報，2009(4).

[3] 張建軍.淺談火候及其運用[J].揚州大學烹飪學報，2000(3).

[4] 丁志培，挑戰定論-兼對烹調工藝學中幾個傳統觀點的質疑[J],四川烹飪高等專科學校學報2008(3).

[5] 趙新淮編著，食品化學[M].化學工業出版社，2006.

[6] 紀有華,王榮蘭，紅燒肉風味形成途徑探討[J]，揚州大學烹飪學報2006(2).

[7] 文志勇，孫寶國等，脂質氧化產生香味物質[J]，中國油脂2004(9).