食物科學與科技延伸學習：你的終極指南！

嘿，各位同學！歡迎來到食物科學與科技的延伸學習。唔好俾個名嚇親你！呢個章節會帶大家揭開食物背後嘅奧秘。我哋會探討點解食材喺廚房會有咁嘅反應（好似點解啲醬汁會變稠），仲會睇下食物點樣喺工廠進行大規模而安全嘅生產。

了解呢啲知識，會令你成為一個更精明嘅廚師、一個更知情嘅消費者，你會睇到你碟上面嘅食物，以一個全新、令人興奮嘅方式呈現！一齊開始啦！


第一部分：食物成分的秘密力量（功能特性）

你有冇諗過點解蛋糕會鬆軟，或者醬汁會咁幼滑？唔係魔法，係科學嚟㗎！功能特性就係食物嘅主要成分——水、碳水化合物、蛋白質同脂肪——喺預備同烹調過程中所擔任嘅特殊「工作」。

1.1 水：默默無聞的英雄

水唔單止可以用嚟飲！喺食物當中，佢係一個基本組成部分，意思係佢係大部分食物嘅重要組成元素。佢可以作為溶劑，溶解鹽同糖等物質，而且對於我哋將會探索嘅好多化學反應嚟講，都係至關重要嘅。

1.2 碳水化合物：不只提供能量！

碳水化合物，尤其係澱粉質同糖，具有一啲驚人嘅能力。

澱粉質的奇妙轉化

  • 糊化作用：呢個就係澱粉質受熱時令液體變稠嘅過程。佢係做出靚肉汁或者幼滑吉士嘅秘密！
    運作原理，一步步嚟睇：
    1. 澱粉顆粒被混入凍嘅液體（例如水或牛奶）中。
    2. 當你加熱混合物時，澱粉顆粒會吸收液體並開始膨脹，好似啲小氣球咁脹卜卜。
    3. 大約喺60-80°C嘅時候，佢哋會吸飽到爆裂，釋放出長鏈澱粉分子。
    4. 呢啲分子會糾纏埋一齊，困住水分，令成個混合物變得濃稠而且黏滯。
    例子：製作芝士通粉嘅白汁，或者用粟粉水令炒菜醬汁變稠。

  • 糊精化作用：呢個係澱粉質食物以乾熱方式烹調時發生嘅現象。佢就係多士咁好味嘅原因！
    運作原理：
    強烈嘅乾熱會將長鏈澱粉分解成較短嘅糖單位，叫做糊精。呢個過程會產生啡色、更脆嘅質感，以及略帶甜味、有烘烤過嘅香味。
    例子：烘麵包、將餅乾焗至金黃色，或者焗薯仔嘅啡色表皮。

糖的眾多用途

糖遠遠唔止令嘢食變甜咁簡單！

  • 甜味劑：最顯而易見嘅作用！
  • 防腐劑：喺高濃度嘅情況下，糖會從微生物細胞中吸走水分，殺死佢哋或者抑制佢哋生長。呢個就係點解果醬同蜜餞可以保存咁耐都唔會變壞嘅原因。
  • 軟化劑：喺烘焙時，糖會阻礙麩質形成同吸收液體，令製成品（好似蛋糕或餅乾）更鬆軟、更細緻。
  • 結晶劑：當糖溶液達到超飽和狀態時，佢就可以形成晶體。例子：製作冰糖或軟糖。
  • 焦糖化作用：當糖喺冇水嘅情況下加熱到高溫時，佢會熔化並分解，產生靚麗嘅琥珀色同濃郁而複雜嘅味道。呢個就係焦糖化作用。
    例子：法式燉蛋上面嘅脆皮，或者焦糖醬嘅甜味。

我哋仲要認識埋水解作用，佢只係一個簡單嘅過程，即係透過加水，將大糖分子（例如蔗糖）分解成細小嘅分子（例如葡萄糖同果糖），通常喺酸或酶嘅幫助下進行。

1.3 蛋白質：百變之星

蛋白質好似一件件摺得完美嘅小紙藝品。烹調同預備過程會令佢哋展開並改變形狀，俾我哋帶嚟奇妙嘅新質感。

  • 變性作用：呢個係蛋白質天然結構嘅展開過程，通常係不可逆轉嘅。想像下將一隻紙鶴解開——好難再摺返一模一樣。
    係咩導致變性作用？熱力（烹調）、酸性物質（檸檬汁、醋），或機械作用（攪拌、打發）。
    例子：煎蛋時清澈嘅蛋白變成不透明（熱力變性），用檸檬汁醃肉令其軟化（酸性變性），或者打發蛋白成泡沫（機械變性）。

  • 凝固作用：呢個係變性作用之後發生嘅現象。展開咗嘅蛋白質會互相碰撞並結合，形成一個固體或半固體網絡。佢哋基本上就係糾纏並凝固。
    例子：煎蛋凝固、牛奶凝結製成芝士，或者肉類煮熟後變硬。

  • 起泡作用：一啲蛋白質，當透過攪拌而變性時，非常善於困住氣泡以產生泡沫。蛋白喺呢方面就係明星嚟㗎！
    運作原理：攪拌會令蛋白分子展開。呢啲蛋白質就會包圍住你打入去嘅氣泡，形成一個穩定嘅結構，將空氣固定住。
    例子：為檸檬蛋白批製作蛋白酥，或者將忌廉打發成鮮忌廉。

  • 乳化作用：乳狀液係兩種通常唔會混合嘅液體嘅混合物，好似油同水咁。一啲蛋白質扮演乳化劑嘅角色，佢哋好似啲調解員咁，幫助油同水相處融洽，保持混合狀態。
    例子：蛋黃中嘅卵磷脂係一種極佳嘅乳化劑。喺蛋黃醬中，佢同時同油同醋結合，形成一種穩定、幼滑而且唔會分離嘅醬汁。

1.4 脂肪和脂質：質感魔法師

脂肪和脂質對於創造特定質感都至關重要。喺呢個範疇，佢哋最重要嘅功能特性就係喺乳化作用中嘅角色。佢哋係油水混合物中嘅「油」部分，透過乳化劑嘅作用保持懸浮狀態，從而製成沙律醬、蛋黃醬同忌廉汁等產品。

快速回顧：主要功能特性

糊化作用：澱粉質 + 熱力 + 液體 = 變稠
糊精化作用：澱粉質 + 乾熱 = 變啡及烘烤
焦糖化作用：糖 + 高溫 = 變啡及濃郁味道
變性作用：蛋白質結構展開（由於熱力、酸、打發）。
凝固作用：展開咗嘅蛋白質結合並凝固。
乳化作用：幫助油同水混合並保持混合狀態。


第二部分：從農場到工廠（工業食物生產）

而家，我哋將視角從廚房拉遠到工廠。食物點樣可以大規模生產出嚟，俾每個人喺超級市場買到呢？呢個過程涉及一啲巧妙嘅科學知識同非常嚴格嘅規定。

2.1 指導原則

工業食物生產遵循四個主要目標：

  • 保持產品質素：確保每支茄汁或每包薯片都批次批次咁味道同外觀一致。
  • 提升味道和顏色：令食物更吸引同好味。
  • 控制產品質感一致性：確保質感永遠正確——脆口嘅薯片永遠都係脆口嘅，幼滑嘅乳酪永遠都係幼滑嘅。
  • 提高營養價值：為食物添加維他命同礦物質，令佢更健康（呢個叫做營養強化）。

2.2 善用微生物：「好人」幫手！——發酵

唔使擔心，我哋講緊嘅係「好人」嚟㗎！發酵係一個過程，利用有益微生物（例如細菌同酵母）嚟轉化食物。呢個可以保存食物、創造獨特味道，甚至令佢更有營養。

發酵種類

  • 乳酸發酵：友善細菌消耗糖分並產生乳酸。呢種酸會帶嚟酸味，並作為防腐劑。
    例子：乳酪、德國酸菜、醃菜、莎樂美腸。

  • 霉菌發酵：使用特定、安全嘅霉菌種類嚟發展出深沉、複雜嘅味道。
    例子：用霉菌發酵大豆以製作傳統豉油。

  • 醋酸發酵：細菌將酒精轉化為醋酸。
    例子：將酒或蘋果酒變成醋。

喺發酵過程中，微生物會產生唔同嘅物質。最常見嘅兩種就係酒精同二氧化碳。例如，喺麵包製作中，酵母發酵糖分，產生二氧化碳氣體，令麵團膨脹！

2.3 食物添加劑大解構

食物添加劑係為咗執行特定工作而加入食物中嘅物質，例如保存食物或改善其味道、質感或外觀。佢哋嘅使用目的，就係為咗實現我哋剛才講到嘅四個「指導原則」。

你知唔知？

唔係所有添加劑都係人造嘅！好多都嚟自天然來源。例如，維他命C（抗壞血酸）經常用作抗氧化劑，而水果中嘅果膠則用作增稠劑。

點解要用添加劑？
  • 保持產品質素
    - 抗微生物劑：抑制細菌、酵母同霉菌嘅生長。例子：醃製肉類中嘅亞硝酸鹽、好似醋呢啲酸。
    - 抗氧化劑：防止食物同氧氣產生反應，呢個會導致脂肪變質或水果變啡。例子：檸檬酸。
  • 提升感官特性
    - 色素：令食物外觀更吸引。可以係天然（嚟自紅菜頭）或合成嘅。
    - 調味劑：為食物增添或恢復味道。
  • 控制產品質感一致性
    - 抗結塊劑：令鹽等粉末可以自由流動。
    - 乳化劑：幫助油同水混合。（我哋之前講過啦！）
    - 穩定劑同增稠劑：令食物有幼滑、均勻嘅質感。例子：喺雪糕中防止冰晶形成。
    - 酸鹼度調節劑：控制食物嘅酸鹼度。
  • 提高或保持營養價值（營養強化）
    - 例子：鹽中添加碘。
    - 例子：牛奶中添加維他命D。
    - 例子：穀物產品中添加鐵同維他命B。
    - 例子：鈣質強化橙汁。
解讀標籤：國際編碼系統（INS）

喺成分列表上，你會睇到添加劑以佢哋嘅名稱或編碼列出。國際編碼系統（INS）係一個全球通用嘅標準化系統，用嚟識別添加劑。你唔使記熟晒啲號碼，只要明白佢係一個有助規管同識別每種添加劑嘅代碼就得啦。

2.4 高科技生產與食品安全

工業食物生產採用先進科技同嚴格嘅安全系統。

先進食物科技

  • 罐頭製作：食物會密封喺氣密罐中，然後加熱到非常高嘅溫度。咁做可以殺死所有微生物並去除氧氣，令食物無菌並可以儲存多年。

  • 冷凍乾燥：呢係一種溫和嘅脫水方式。首先，食物會完全凍結成固體。然後，佢會被放置喺一個強大嘅真空環境中，令冰直接轉化成水蒸氣（呢個過程叫做昇華）。呢個方法比普通乾燥更能保留食物嘅結構、味道同營養。想像吓即溶咖啡或者太空人食嘅嘢！

HACCP：終極安全方案

危害分析與關鍵控制點（HACCP）係一種系統化、預防性嘅食物安全方法。HACCP唔係淨係檢查最終產品有冇問題，而係喺生產過程嘅每一步識別潛在危害（生物、化學或物理），並實施控制措施以防止佢哋發生。

比喻：HACCP好似一個偵探咁，喺罪案發生之前就預測同預防，而唔係一個淨係喺罪案發生之後先出現嘅警員。

包裝、標籤與地球
  • 食物包裝：保護食物免受損壞、污染同變壞。佢亦提供地方印上重要資訊。
  • 食物標籤：呢個係一項法律要求。標籤必須為消費者提供基本資訊，例如產品名稱、成分列表、營養資料同食用期限。
  • 環境議題：所有包裝都會產生廢物。食品行業正尋找更環保嘅解決方案，例如使用可生物降解塑膠袋，呢啲塑膠袋設計成可以喺環境中被微生物分解。
重點回顧：工業食物生產

主要目標：質素、一致性、味道/顏色、營養。
發酵：利用有益微生物轉化食物。
添加劑：具有特定作用嘅物質（防腐、著色、增稠等）。
HACCP：一個預防食物安全危害嘅主動系統。
科技：罐頭製作同冷凍乾燥係主要嘅保存方法。
責任：正確標籤同考慮環境影響至關重要。