烹饪中“火候”运用与物质化学变化关系探讨※

魏跃胜 李茂顺 王辉亚 王 权

(武汉商业服务学院，湖北 武汉 430056）

火候的科学核心是热量与温度的关系[1]。食物烹调中，一方面从燃烧强度和时间把握热量的大小，另一方面要根据原料物理化学变化掌握好温度的高低。两者统一，菜肴烹调达到最佳。

远在商汤时代，我们的祖先就认识到火候与烹饪的关系，《吕氏春秋·本味》篇中精辟记述了五味调和技艺：“凡味之本，水最为始，五味三材，九沸九变，火之为纪。时疾时徐，灭腥去臊除膻，必以其胜，无失其理。”把火候说成灭腥去臊除膻的“纲纪”，掌握火候要“时疾时徐”，有文有武。毋庸置疑“火候”为中国厨师的厨艺一绝[2]。清代袁枚对火候进行了全面的阐述：“熟物之法，最重火候。有须武火者，煎炒是也，火弱则物疲矣；有须文火者，煨煮是也，火猛则物枯矣；有先用武火而后用文火者，收汤之物是也，性急则皮焦而里不熟矣。”[3]。“火候”如此神奇作用其实质是物质的化学变化结果。

一、烹饪与化学有着天然的联系

火是人类文明的重要载体。用火熟食，是人类有意识进行第一次化学实验，实验的结果使人类抛弃了“茹毛饮血”进入到熟食阶段。有文字记载以来，人类对火的认识、运用和控制是不断地深入的。陶器的出现和利用，形成了多种烹饪方法，公元前良渚文化遗址和红山文化遗址出土的陶器鼎、豆、壶、盆、钵、罐等，反映当时人类使用烧、烤、炙、煮、炖、焖、烩等烹饪技法。商代遗址中青铜鼎、鬲、簋、敦的出现，标志着人类利用火的能力大大提高。

可以说用人工的方法去控制物质的化学变化当属烹调食物，火的使用奠定化学发展的基础。18世纪中叶以前，人类对于食物变化的认识多是表象的感性经验的积累，直到1785年，法国的“化学革命”才开始了现代意义的食物研究，开始对食物成分、性质、营养的分析、研究和应用，发展形成了现代食品科学。可以说是“火”点燃了物质的化学变化，改善饮食性状，推动了人类对物质的认识和化学的发展。而化学的发展揭示了食物变化的规律，通过控制物质化学反应结果，形成了丰富多样的烹饪技法。

二、烹饪中火候与物质化学变化关系

目前对“火候”理解基本上概括为两大类观点,即条件论和结果论。条件论认为火候是指对原料加热火力大小和时间长短，以获得菜肴由生到熟所需要的适当温度和能量，实质就是把握好对原料加热时所实施的条件。结果论认为火候是原料在烹制时受不同火力与时间的作用而表现出的特定的变化程度，即色、香、味、形、质的综合表现，从这个意义上讲，火候指的是结果。[4]

食物原料成分有水、蛋白质、糖类、脂肪、色素、维生素和矿物质，根据化学反应平衡原理和热力学定律影响物质化学反应的因素有：浓度、溶解度、体积、温度、压力等，化学反应的条件不同，反应的结果也不同，反应条件相同，其结果也必然相同。火力大小、温度高低、时间长短、原料种类、量的多少、体积大小以及水量多少都能影响烹饪的结果。因此，“火候”就物质化学反应而言，它是条件，对于烹饪的产品来说，“火候”反映的是结果。

（一）烹饪工艺中火候选择与控制

烹饪中为了达到最佳反应结果，要实现对火候的控制。一是选择加热方式，根据传热介质不同有：①火烹法，直接利用空气和辐射热进行熟制，具有温度高特点；②盐（砂）烹法，以盐和砂粒为传热介质，温度高，其热容大，释放热量的时间长；③水烹法：通过水为传热介质进行熟制，温度相对恒定，控制在100℃内；④汽烹法：通过水蒸气为传热介质进行熟制，具有温度恒定，温度110℃左右；⑤油烹法：以油为传热介质，具有温度变化范围大（0～300℃），且易控。按加热温度和时间又分为：①猛火，亦称武火。火力大，温度高，持续时间短。②中火，也称文武火。火力中等，温度适中，时间较猛火长。③慢火，也称小火或文火。火力小，温度低，持续时间长。④微火，也称弱火。火力很小，温度较低，持续时间长。二是选择烹饪技法，根据烹饪原辅料性质，加热方式，加热温度和时间，形成了丰富多彩烹饪技法，主要有：烤、炒、熘、炸、烹、爆、煎、贴、靠、烧、扒、炖、烩、蒸、汆、涮、拨丝、卤等。其精髓就是达到原料性质、加热温度和热量的统一。

（二）菜肴烹制中主要物理化学反应

食物原料在烹制加热过程中会发生多种物理化学变化。主要的物理变化有分散、熔化、凝固、挥发、凝结等，化学变化有变性、水解、分解、聚合、氧化、酯化等。原料经过物理、化学反应后形成其特定的形状、色泽、质地、风味。

1.分散作用

食物烹调中分散剂有水和油，最常用的是水，水分子是一个极性分子，受热后其分子获得了能量运动加速，促进了水分子向原料内的扩散和对亲水物质分散作用，使原料中各组分均匀分布，达到质地均匀、细腻。如烹调中的勾芡就是利用了淀粉的糊化吸收水，使菜肴中的汤汁变得浓稠，色泽、滋味均匀，让汤汁完全依附在主料的表面，使菜肴增色、添香、入味、固形、保护营养素。形成良好感官性状。

2.水解反应

水解反应是食品化学重要的反应之一，大分子多糖、蛋白质、脂肪发生水解生成单糖、氨基酸、脂肪酸等物质，同时伴随着性质的变化。多糖(淀粉)水解后产生部分低聚糖和单糖而具有甜味。胶原蛋白质水解生成胨、眎、多肽可使烹饪原料达到软烂的质感，冷却后即凝结成冻胶，可制作肉皮冻等类菜肴。蛋白质水解生成各种氨基酸，是食物呈鲜的主要原因之一。油脂水解生成脂肪酸，可进一步形成酯，产生特有的风味。

3.热凝固

加热过程中，物质结构、功能发生改变，即热变性。蛋白质作为亲水性胶体，极易变性，发生热凝固。蛋白质从天然状态转变为变性状态时的温度称为蛋白质变性温度，对于大多数化学反应，温度系数Q一般为2～3，但蛋白质的温度系数Q超过100，即温度每升高10℃，反应速度增加100倍以上[5]。蛋白质热变性还与蛋白质种类、水分、盐离子、加热时间相关，如肌球蛋白热凝固温度为55℃，肌动蛋白为45℃。肉丝在滑油时，长时间加热会使肌肉蛋白变性后失水，发生热凝固变得老柴；电解质(盐)存在，蛋白质的凝结速度会加快。因此，烹饪火候的运用与原料中蛋白质含量、种类、性质有着密切关系，占各种变化的首要地位。

4.热化学反应

高温状况下，有机物间产生分解、化合、聚合、缩合反应。热化学反应既破坏食物的营养素，但也是形成食品特殊风味的主要途径。主要风味化学反应有：①含硫氨基酸的热分解，产生一些化合物，如甲基硫戊烷、噻唑类等是肉类风味成分中所不可缺少的化合物[6]。②脂肪酸的热分解，加热过程中脂肪酸以游离态释出，并经氧化、脱羧等反应，形成酸、醋、醚、烃、醇、羰基化合物、芳香类物质、酯类等[7]。③硫胺素的热分解，硫胺素加热分解所产生的风味化合物是肉中香味物质的重要成分，如呋喃基硫醇、硫化物等。④糖与氨基酸的美拉德反应，糖分子中羰基与氨基酸中氨基的反应形成schiff碱，通过多次的脱水、降解、缩合，最终反应生成羟甲基糠醛（HMF）和噻唑类、吡嗪类呈味物质。⑤糖高温下发生焦糖化反应，聚合成焦糖素，是糖色形成的化学原理。

5.酯化反应

酯化反应是指醇类物质与有机酸共同加热产生具有芳香气味的酯类物质。如烹饪原料中的氨基酸、肌苷酸、乳酸、脂肪酸、葡萄糖、蔗糖、麦芽糖、核糖以及食醋中的醋酸、料酒中的乙醇等物质共热均可发生不同程度的酯化反应，生成气味芳香的酯类。故有些动物性原料在烹调加热时烹入适量料酒、食醋，不仅能增加芳香气味，还可去腥解腻。酯化作用一般使用慢火、温火，蛋白质、脂肪水解生成小分子的物质，与调料间发生酯化反应生成不同结构的酯，产生特有的气味和质地。如东坡肉，采用猪五花肉为原料，辅料有大茴、甘草、香葱等多达五六种，其中含有丰富的蛋白质、脂肪、有机酸、酯类、糖类。通过充分的酯化作用，烧出的肉油润酥糯、香郁味透、肥而不腻。正是苏东坡所赞美的“慢着火，少着水，火候足时它自美”，充分发挥了原料优点。是火候与物质化学反应应用的典范。

6.热氧化反应

氧化反应是一种常见的化学反应，在烹调加热中食用油脂、维生素、色素等物质由于结构的特点，最易发生氧化反应。高温下，油脂类物质暴露在空气中加热，发生氧化反应，分解生成醛、醇、酸及过氧化合物，使其变色、变味，多数维生素在高温下与氧气作用，很容易被氧化，长时间加热极易被破坏。烹调时损失最多的是维生素C，其次是维生素B1、叶酸等。这些维生素多存在于新鲜蔬菜中，所以在烹制蔬菜原料时要控制用火时间。

三、烹饪中主要物质化学变化与火候的运用

（一）蛋白质

蛋白质是构成食物“形”的灵魂，烹饪中蛋白质的主要化学变化有变性、热凝固、水化作用和水解。菜肴制作中我们常常希望食物口感“嫩”或“硬”，作为亲水物质，通过蛋白质结合水的多少改变食物的感官性状，需要“嫩”时，一方面增加蛋白质持水性，另一方面，通过保护措施防止蛋白质失水。需要“硬”时，则要降低蛋白质的持水量。如果火候使用得当，增加水化作用，反之，蛋白质降低持水或失水，食物变得“老柴”。高温下的烤、炸，蛋白质分子脱水，热降解脱氨、脱羧反应，质地变硬、色泽改变。如果火候控制得当，只是表面发生化学变化，形成一层香脆、色艳的外表，而内部没有失水，中心温度升高，使蛋白质变性，产生外焦内酥的口感。为了防止蛋白质在高温下脱水，破坏了蛋白质结构，因而烹饪中常常在其外表进行上浆、挂糊，如肯德基炸鸡腿、炸鸡翅等。中温或低温下的煮、烧、焖，温度控制适宜时，蛋白质主要发生变性，亲水作用增强，质地变得绵软适口，同时水解产生少量的氨基酸，氨基酸溶于水中作为调味物质，使其变得鲜美。如果加热时间长，蛋白质主要在水的作用下产生水解反应，分解为胨、眎、肽、氨基酸，基质地变得酥烂。水解过程中产生大量的氨基酸，使其变得鲜美，营养价值提高，如炖汤。

（二）糖类

糖类物质在菜肴制作中起有调味、上色、增香、赋型的作用，火候的控制与糖类物质的化学反应的调控有着紧密的关系。高温下（200℃），糖类物质因温度高而产生分子内脱水，生成糠醛类物质，聚合生成类黑精而使食物变色，也就是通常说的烧焦。低聚糖在高温下熔化，烹饪中常在此温度下进行拔丝、上糖色。还原糖与氨基酸在加热下产生羰氨反应（美拉德反应），该反应最重要控制因素是“火候”，加热温度、时间直接影响食品色泽深浅，吡嗪、噻嗪、吡咯类风味物质生成。淀粉在烹饪广泛用于挂糊、上浆、勾芡，淀粉依据其结构分为直键淀粉与支键淀粉，它们糊化温度不同，糊化后黏度、热稳定性、透明性、老化性不同，烹调中需要根据淀粉种类来使用火候。如玉米淀粉，含直链高，糊化温度64～72℃，糊化后热黏度较大,稳定性高，但透明性差，老化性高，主要用于上浆、收汁、定型。马铃薯淀粉含支链高，糊化温度59～67℃，热黏度大，稳定性差，透明性好，老化性适中，主要用于勾芡。

（三）脂肪

脂肪在烹饪中既有生香、润滑作用又作为传热的介质。作为传热介质，传热范围宽，温度可以从0～300℃。烹饪中常说的油温几层，是相对于油脂的燃点而言，如果把油脂燃点平均定为300℃，三四层熟，温度范围在90～120℃，七八成熟，温度范围在200℃左右。油温在200℃以上，不饱和的脂肪酸C=C双键断裂，油脂会发生氧化、分解、热聚合、热缩合反应，使脂肪变色、变质、粘度增加。因此烹饪中油脂的温度一般不要超过200℃。中低温下，脂肪、水、蛋白质发生乳化作用，形成乳白色的白汤。脂肪可发生水解作用生成醇、脂肪酸物质，与糖、酸类、醇类物质产生酯化反应，具有生香、去腻、爽口润滑作用。

（四）色素

食物中的色素主要有叶绿素、血红素、类胡萝卜素、酚类色素等，色素作为生物次级代谢产物，性质极不稳定性，易发生变色。如肌肉加热肌红蛋白变性，由红色变为浅红色，绿色叶菜在烹饪过程中脱镁变色等等。加热是引起食物颜色变色的主要反应，一是易破坏色素的化学结构；二是加热过程中水分丢失，色素发生变化，一般脂溶性色素加热变深，水溶性色素变浅；三是加热中对生物酶的作用，低温加热使酶活性增强，颜色变化加快，高温加热使酶失活，防止酶促褐变。猛火下温度高、时间短，酶快速失活，水分丢失少，最大程度保护颜色。如烹饪中常进行“走油”、爆炒、焯水等技术。中火和慢火下，因加热时间较长，食物的颜色因结构破坏、失水发生改变。

[1] 季鸿崑主编，烹饪化学[M].北京：中国轻工业出版社，2001.

[2] 王启才.《吕氏春秋》的饮食主张与烹调技艺[J].武汉科技大学学报，2009(4).

[3] 张建军.浅谈火候及其运用[J].扬州大学烹饪学报，2000(3).

[4] 丁志培，挑战定论-兼对烹调工艺学中几个传统观点的质疑[J],四川烹饪高等专科学校学报2008(3).

[5] 赵新淮编著，食品化学[M].化学工业出版社，2006.

[6] 纪有华,王荣兰，红烧肉风味形成途径探讨[J]，扬州大学烹饪学报2006(2).

[7] 文志勇，孙宝国等，脂质氧化产生香味物质[J]，中国油脂2004(9).