呆子想通过这篇文章,跟大家稍稍讨论一下,温度这个“绝对”的物理量。这篇文章仅涉及非常基础的大学物理知识,但是,呆子希望能够让大家了解温度这个“绝对”的物理量在烹调过程中的巨大作用。 以下内容,分四个层次展开:“温度的动能本质”——“烹调的化学本质”——“世界的不连续本质”——“启示录”。 提示:呆子非常看重这个“温度”话题,和两周后的“功率”话题。由此得出的启示,对“高逼”烹调非常实用与重要! 温度的动能本质 上面,我放了一张网友的照片:烤面包的烤箱内,放了一只温度计,显示190摄氏度。 这个190摄氏度代表了什么?空气的190摄氏度、铝锅的190摄氏度 与 面包的190摄氏度,分别代表了什么?它们一样么? 上面这个问题,让我想到了小学的一道物理题:1千克棉花与1千克铁,哪个质量大?第一次遇到这道题时,我回答“当然铁的质量大咯”;当然我错了,应该是质量一样大,都是1千克。到了高中后,我们又学习了原子与分子,知道了原子的质量主要来源于质子和中子;而且通过一个神器的阿伏伽德罗常数,我们可以知道,1千克棉花与1千克铁包含了同样多的{质子+中子}。这样,我的理解就从宏观深入到了微观层面。 好了,我们回到温度。微观来看,温度代表了空间某个点附近分子(或原子)进行无规则热运动的平均动能。换句话说,温度的定义不适用于绝对真空;动能恒大于等于零,故温度不为负。既然,上文提到空气(氮气为主)、铝锅(铝原子) 与 面包(有机物大分子)均为190摄氏度,那么其中的分子(或原子)以相同的平均动能进行热运动。当这些物质相互接触时,由于平均动能已经相同了,就不再交换能量;宏观上来看,这些物质实现了温度平衡。 烹调的化学本质 自从人类的祖先发现了获取与储存“火种”的方法,人类文明就开始高速进步与发展;在食物链的坐标系上,将其他生物远远的甩开了一大截! 一方面,温度是一个基本的物理参量(现象),与电磁场或者量子力学一样。对自然界物理参量的控制能力,区别了人与动物;当然,随着人类社会的发展,“互联网人类”似乎已经是人类的一种更高级存在。 另一方面,温度改变的物质的性质——烹调的化学本质。当人类使用高温烹调后,食物变得更为可口,易于消化;温度也可以杀死各种微生物,让“病从口入”的风险大为降低。 上方的两张图片,分别显示了不同程度的牛排,与“冰水混合物”。正如两张图片所示,烹调的化学本质就是——“相变”。水有三态(可以相互转化):冰,水,水蒸气。冰发生相变,可以融化变成水,也可能升华成为水蒸气。但是,常压下,冰水混合物,一定是零摄氏度;水也可以蒸发为水蒸气。但是,常压下,沸腾的水,一定是一百摄氏度;这是由于相变的发生,让水分子(H2O)间的距离或者排列的整齐程度发生了量级上的差别,而非仅仅是热运动平均动能那么简单!换句话说,冰水混合物中,冰内与水内的水分子都有相同的热运动平均动能,但是冰的H2O呈晶体排列,更规则;水蒸气比液态水拥有更大的分子间距。 上面这段话可能有些不清楚的地方,而呆子想强调的内容,仅仅是“相变”这个物理或化学变化本身。同样的,牛肉生与熟的本质也是蛋白质变性。我们知道蛋白质是有机大分子,其盘根错节的空间结构或基团搭配(如右图)决定了该蛋白质的生化功能。温度的升高,让分子拥有的更大的动能,蛋白质长链内部就会发生相对运动;当运动的动能超越了基团相互作用的活化能,蛋白质就会发生空间重组。往往,这种重组会完全破坏蛋白质的功能性——失活(而且是不可逆的)!所以,我们才能在三分熟的牛肉中,发现一条清晰的“生熟分界线”!呆子可以明确的告诉大家,这条分界线,就是一条等温线!这条等温线的温度就是牛肉蛋白质变性的温度,往往在60摄氏度左右。也就是说,即使你把牛肉放在火上烤,只要牛肉中部的温度小于60摄氏度,那就是生的(蛋白质没有变性,但是细胞可能已经死掉咯,由于部分敏感物质失活)。 要知道,蛋白质是按照DNA上的基于序列,通过核糖体和其他细胞结构的辛勤劳动,才从有机小分子合成而来的! 综上所述,想要吃到嫩嫩多汁的熟牛肉,一个可行的方法就是把牛肉放入70摄氏度(高于蛋白质变性温度)的恒温水浴中或恒温铁板上加热。这样做出来的牛肉,都是恰好变性的临近状态,水分充沛(温度低于100摄氏度,肉中的水分未过度蒸发),表面也不会变焦! 世界的不连续本质 上面左边这张照片是我国壮丽的华山风光!所谓“壁立千仞,无欲则刚”,中国的地形就是各种不连续(不可导)的典型例子!抗日战争期间,对于高地的争夺往往比平原更激烈!因为,占领了一个高地,就能把战略火力控制区域扩大至整块连续的平原!换句话说,战争的本质,就是对于有利战略地形(不连续处)的争夺,比如高地或者河流;而其他连续的区间,则几乎毫无争夺的价值! 上面右边是我大坑U的地图。许多朋友一进港大校园就迷路,即使用了上面这张地图,依旧傻傻分不清东南西北。因为,港大坐落于一个山坡上,有了高低这个维度,不再是一个简单的平面问题了。在地图上相邻的两点间,居然也可以是4层楼的落差! 基于上述两个发现,呆子认为,这个世界是非常不连续的!甚至,世界是被分块的,不同的区间可以有本质的差别;就好像水与冰,同样处于一个温度,竟然可以分别是液体与固体。 在烹调热力学中,呆子同样地也多次强调了各种临界温度:蛋白质的变性点(60摄氏度),水的沸点(100摄氏度)和 油的冒烟点(180摄氏度)。优秀的厨师,就能在这几个温度间灵活切换,自由组合,让人们可以品尝到美妙的温度魔法! 启示录
“游走于临界温度,可以实现效率的最大值”——结论源于线性规划! 至今,呆子已经指出说明了食物中三种基本物质的温度临界:水,蛋白质,油。糖类是第四种基本物质,但是其临界温度不明显,不予细究。 呆子希望,下面这些结论,能对各位看官的烹调实践有帮助: 1. 生的蛋白质,如鸡蛋或牛肉。您可以将温度控制在50摄氏度左右,蛋白质不会变性,但是相对比较高的温度,已经可以杀灭病菌了。这个结论已经得到了广泛的工业应用,详见巴氏灭菌法。 2. 多汁的口感,如海鲜。您可以将温度控制在100摄氏度,使用蒸锅进行隔水或蒸汽加热最好。 3. 脱水的表面效果,甚至酥脆的表面,如炒菜或油煎。您可以将温度控制在165摄氏度,低于冒烟点,也有助于水分蒸发 。 每周五,呆子会推送一篇关于“美食工具”,或者“烹调热力学”的科普短文; 每周六、或周日,推送一篇“呆子厨房实战全纪录”的报道。 文章总结 工具类别 空气炸锅:有控温与定时两大功能;快速带走水分,且不需要太多油;可实现深度油炸的效果,非常魔幻。 http://lanal.weebly.com/dish-3265439135/1 微波炉:电磁波的穿透效果强,让整份食物同时快速加热;但是局部瞬时的高温(即分子共振)会破坏大分子,更可能增大致癌物质产生的机会。不推荐加热婴儿食品。 http://lanal.weebly.com/dish-3265439135/5 电陶炉:创新型电热炉,试用各种厨具,操作面板设计简洁,电脑控制温度使用方便。但是能源效率可能比较低。 http://lanal.weebly.com/dish-3265439135/9 电磁炉:自人类“钻木取火”以来的巅峰之作,堪称“战斗炉”! http://lanal.weebly.com/dish-3265439135/13 热力学类别 冒烟点:该温度可以看做食物加工的最高温度;高于此温度,不稳定的分子会分解或反应,产生有毒有害物质。 http://lanal.weebly.com/dish-3265439135/3 锅:不同材质的锅,有利于造成不同的烹调环境。金属材质的锅尤其以优良的传热特性,压缩烹调时间。 http://lanal.weebly.com/dish-3265439135/7 汤:液体或气体中的对流,可以极大的加强热量的运输传导,让整体的温度更加均匀,而实现较高的热效率。 http://lanal.weebly.com/dish-3265439135/11 厨房实战类别 炸煎饺 http://lanal.weebly.com/dish-3265439135/2 烤鸡翅 http://lanal.weebly.com/dish-3265439135/4 咸猪脚 http://lanal.weebly.com/dish-3265439135/6 黄金东坡肉 http://lanal.weebly.com/dish-3265439135/8 鸡蛋糊糊烤明虾 http://lanal.weebly.com/dish-3265439135/10 牛肉小煎包 http://lanal.weebly.com/dish-3265439135/12 脆皮鲭鱼 http://lanal.weebly.com/dish-3265439135/14 呆子在上次“炸煎饺”的文章里大放厥词,说“呆子的脑袋里的没有一个艺术细胞的。所以,呆子一般都会直接选择简单粗暴的烹调方式。所以,请不要询问呆子,185摄氏度制作出来的煎饺与200摄氏度制作出来的煎饺有什么差别。呆子总是愚蠢地认为,没熟的话,就再多搞几分钟咯;熟得不均匀的话,就多做几次翻身运动咯。” 这不,天津也炸了一下,呆子才意识到,大错特错了呀! 温度,对化学物品有反应;对“美食”当然也会有很大影响啦! 我们先来看下面一组数据: 猪油:熔点大约50摄氏度,冒烟点大约188摄氏度,沸点约在300-400摄氏度之间。 上面涉及到了三个“点”。当温度低于熔点,猪油就是白色的那种固体(呆子很喜欢在吃水煮年糕的时候加一些猪油,很香的呢)。如果,温度达到冒烟点时,油锅里就会开始冒烟啦!当温度,继续升高,达到沸点的时候,猪油就会开始剧烈沸腾蒸发咯,并且油温将保持不变了! 当然,由于猪油(或者各种食用油)是有机混合物(比如饱和脂肪酸,或者不饱和脂肪酸的含量都会变化),以上的三个“点”都是会发生变化的!所以,仅供参考哦! 说到这里,呆子想强调什么呢?当然是这个冒烟点啦!水是没有冒烟点的,只有0摄氏度的熔点,和100摄氏度的沸点。食用油里面却有各种组成物质。在温度比较高,却没有沸腾之前,某些物质已经开始剧烈反应了,如分解成小分子。 根据[1]所述,“每一種油的冒煙點(Smoke point,介於熔點與沸點之間)都不盡相同,任何油類,只要達到冒煙點以上,就會開始變質,甚至起火燃燒。” 根据[2]所述,“在冒煙點以上,一些揮發物質如水、游離脂肪酸、氧化降解之短鏈產物會從油品逸散出來,產生可識別的青煙。當溫度更高而達到燃點時,油品蒸氣與空氣混和之氣體則可發生燃燒起火現象。” 根据[3]所述,“當油脂被加溫到一定溫度時,將被分解為甘油(glycerol)及游離脂肪酸(free fatty acid),並且產生偏藍色的煙,此即所謂的冒煙點(smoke point)。接著甘油被分解為丙烯醛(acrolein),這是一種不飽和醛(unsaturated aldehyde),對眼睛咽喉產生刺激,同時也使油脂的營養價值遭到破壞。所以,食用油的冒煙點可以說是該油脂可以被使用的最高溫度。隨著油脂的精緻純化,冒煙點會隨著增加。當油脂反覆加熱時,其中的游離脂肪酸會累積增加,導致冒煙點的降低。尤其是間歇性的油炸對油質的影響比持續油炸大得多。而這也是為何使用作為油炸的油,使用不宜大於兩次以上的原因。” 变质了的油,不但减低了油的品质(比如不饱和脂肪酸的含量),也有可能产生有害健康的物质(甚至致癌)。所以,呆子以前简单粗暴地把温度调到最高的做法,是很不科学的。比如,烤鸡翅,也应该把温度控制在165-170摄氏度之间,比较好。 如果能做到“因油而异”,控制好油温,一定可以大大降低中国特色的厨房油烟问题!“所以我鼓勵大家不管炒什麼菜,都先放一點水,水滾了再放油,然後放菜炒,因為水分會將溫度拉低到100度左右。我把這種加點水來炒的炒法稱之為「水油炒」。大多數油類的冒煙點都在100度以上,所以炒菜時只要能把溫度控制在 100 度,油就不會變質,吃了也不會有害。很多液態植物油,例如菜籽油和葵花油,冒煙點都在107度,通常大火一炒,一下子就會超過冒煙點,開始變質,吃下這種油,對身體反而有害,但若是拿來涼拌東西就好。” [1] 根据[2]所述,“烹飪的時候依據預期加熱溫度(尤其炒、煎、炸的溫度高於許多油類的冒煙點),選用適當的油類,便是烹飪者的重要任務。”下面这张表格来自[3],建议大家打印出来,用油之前,先参考一下哦!呆子认为,在对应的冒烟点以下10摄氏度烹调,应该是恰到好处的啦! 最后,“低溫烹調才是最合乎健康標準的理想。而且平時也應大量攝取新鮮蔬果及綜合性的抗氧化劑來化解體內自由基,才是合宜的養生之道。” [3]
[1] 「買好油」還不夠!你一定要知道這4種「正確用油法」, http://www.thenewslens.com/post/93354/ [2] https://zh.wikipedia.org/wiki/冒煙點 [3] 有關食用油冒煙點的一些探討,http://www.doctorhealth.tw/index.php/2013-09-17-07-03-22/2013-09-25-07-46-32 [4] 【食物的真相】吃對油了嗎, http://www.buylocal.tw/index.php/2012-11-17-12-33-09/2012-11-17-13-00-29/69-2013-01-15-00-20-06 每周五,呆子会推送一篇关于“美食工具”,或者“烹调热力学”的科普短文; 每周六、或周日,推送一篇“呆子厨房实战全纪录”的报道。 |
AuthorNerd needs protection. Archives
October 2015
Categories |