食品的科學：烹飪、營養、美學與科學，滿足你對食物的好奇心！

我們每天吃下的東西是由什麼組成的呢？
為什麼會覺得美味呢？
仔細一瞧你會發現，食材跟料理完全都是科學！

以食物為主題，以科學為指南，在食物世界中漫步〜
食物給予我們「營養」與「健康」，美味的食物讓我們喜悅，豐富我們的日常。食物包含了蔬果、魚肉、海鮮，甚至有各種加工食品，其中含有碳水化合物、蛋白質、脂肪，提供我們營養與能量；還有維生素、激素、乙醇、咖啡因等可以激發我們的靈感。近日，更受到重視的，是在適當的餐具上烹製並食用菜餚的美感，這就是「食品科學」的源起。
我們每天吃哪種食材？為什麼好吃？攝取這些食物有什麼作用？本書將透過各式主題為您做全面又簡單的解釋。

平常不經意體會到的一切與食物有關的現象，都能用科學來說明。伴隨食材而來的料理方式、文化傳統、美學觀念、對食物的好奇心……這是一本簡單解說各種食物相關科學知識的入門書。

本書特色

1、食品科學最有趣的地方，就是在家便能觀察並操作，而且與生活息息相關。比如加熱肉時，如果溫度達到60°C，隨著溫度升高，它會變得更軟。但是，當溫度超過60°C時，它會迅速變硬；而當溫度超過75°C時，它會再次變軟。這是由於構成肉的三種蛋白質在「熱變性」方面的差異。這些現象都可以透過科學解釋，了解這些食材的特點，將能增加烹飪時對食材的掌握度與樂趣。
2、認識食物中各式各樣的物質，包含營養價值、毒性、與疾病的關係……不論是三餐中會接觸到的米、麵、麵包、奶、蛋、豆、魚、肉類及海鮮，還告訴你甜點與茶、咖啡、酒、調味料的相關知識。

齋藤勝裕
1945年5月3日生，1974年獲得東北大學理學院博士學位，現為名古屋工業大學名譽教授。理學博士。專門領域為有機化學、物理化學、光化學、超分子化學。主要著書有《絕對明白化學系列》（講談社，全18冊）、《理解化學系列》（東京化學同人，全16冊）、《明白x真的懂了！化學系列》（全14冊，OMU社）、《漫畫圖解有機化學》、《毒的科學》、《料理科學》（以上為SB creative）、《一本就懂「發酵」》、《活著就會發生的「化學」》、《懂元素就懂化學》（以上為libre出版）。


譯者
張資敏
政大日本研究學程碩士畢，現為中日中翻譯，主要翻譯科普書籍、遊戲劇本，也撰寫評論、採訪稿、劇本。著有《宅經濟誕生秘話：日本漫畫產業告訴我的事》一書，譯作有《趣味營養學》《麵包的科學》《生活中的毒物科學》等。興趣是寫作、旅遊、閱讀。

專業推薦

(依姓氏筆畫排序)
呂昇達 ／統一麵粉 麥典實作工坊 烘焙技術顧問
徐天麟 ／美食家
龔瑞林 ／國立臺灣海洋大學特聘教授 臺灣保健食品學會理事長

前言

我們每天都會碰上，每次都很期待再會的東西，就是「食物」。
每天的三餐自不用說，點心、和朋友喝一杯談心時，一定會伴隨在我們身邊的就是食物。食物就是我們一生都離不開的重要朋友。
本書是想用比較科學的角度來看待食物而寫成的書。也就是用「科學」這個常見的視角，來認識這位人類重要朋友的寶貴特性及特徵。
食物也有很多種類型，首先有植物、動物，還有水產類，以及將上述食材加工後的加工食品。特別是日本人的飲食範圍很廣泛，幾乎要懷疑是不是自然界的所有有機物都可以拿來吃的程度。
從這個角度來想，日本人和「四腳的東西，除了桌子以外什麼都能吃」的中國人不分軒輊也說不定。
本書幾乎列舉了範圍如此廣泛的所有食物，雖說是植物、動物，其主要成分也是碳水化合物、蛋白質、油脂等。而食物中含有的這些成分則有許多種形態、包含各種比例。
食物賜予我們「營養」跟「健康」，提供我們營養的是碳水化合物、蛋白質、油脂，而給我們健康的是維生素、荷爾蒙、乙醇或咖啡因等。
另外，對日本人來說，重視的不僅是營養豐沛的食材本身的樣貌、形狀，將其調理過後盛裝在適切的容器中所展現的美感也同等重要。
本書以「食品的科學」為名，但也抱著野心，想連伴隨食材而來的料理方式、文化傳統、美學觀念、對食物的好奇心……這些全都一起介紹。
無論是食物方面，或是科學方面，筆者都以希望在食物的世界中漫步的心情，寫下了這本書。
希望讀者能在閱讀本書之後，了解到平時視為稀鬆平常放入口中的食物究竟有多棒、多麼值得感激。
最後對傾力於本書出版的Bere出版的坂東一郎先生、白草的畑中隆先生，以及本書所參考的諸多著作的作者們，在此連同出版社的諸位人士一同致上謝意。

前言

第1章 水是食物的基礎
1-1 水是料理的基本！
──水左右了食物的味道跟品質
1-2 小麥粉或砂糖可溶於水嗎？
──熔化跟溶解是不同的
1-3 酸性食品、鹼性食品是什麼？
──調查看看水的種類跟性質吧

第2章 肉類是蛋白質的寶庫！
2-1 試著澈底了解牛肉吧
──哪些部位能吃呢？
2-2 豬肉是日本使用量最大的肉
──紅豬、黑豬、無菌豬、SPF豬？使用的部位是？
2-3 其他哺乳類的肉
──羊、馬、鹿、野豬、鯨魚……
2-4 鳥肉很健康
──低熱量又低脂肪的人氣「健康肉」
2-5 來比較肉類的營養價值
──牛肉含有鐵質、豬肉有維生素、雞肉健康
2-6 蛋白質的作用是？
──蛋白質以酵素的方式擔負起「生命活動的中心」
2-7 肉的熱變性？
──靈活運用肉品會因溫度改變性質的特性吧
2-8 來調查肉品看看
──香腸跟火腿的差別在哪？

第3章 水產是高蛋白、低卡路里、低脂肪的健康食材
3-1 來了解魚類的種類跟特徵吧！
──鮭魚肉其實是「白色」的？
3-2 貝類有什麼種類跟特徵？
──貝類的鮮味在於跟「日本酒」一樣的琥珀酸
3-3 甲殼類食材的特徵是什麼？
──幾丁質可以增加免疫力，強化天然治癒能力
3-4 要美容滋補，就要吃中華鱉（甲魚）?
──因為膠原蛋白很豐富，所以要喝生血？
3-5 水產的營養價值？
──魚是高蛋白質、低熱量的健康食品
3-6 保存水產的加工食品
──為了不讓其腐敗的古老智慧就是「鮮味、殺菌作用」
3-7 水產類有許多「肉有毒」的品種！
──就算是弱毒，只要量夠多就與劇毒無異
3-8 水產類食物中毒的機制
──先明白細菌有兩種

第4章 用油脂來打造健康的身體吧！
4-1 來了解油脂的種類跟特徵吧
──動物性油脂在常溫下會是固體（脂），植物性是液體（油）
4-2 用科學的角度來看油脂
──所有的油脂都會在體內製作出甘油
4-3 油脂的營養價值是？
──植物性油脂膽固醇低
4-4 人工油脂對身體不好嗎？
──反式脂肪酸是什麼東西？
4-5 油脂是「減肥之敵」嗎？
──油脂所製造的「細胞膜」扮演了重要角色
4-6 油脂跟火災的知識
──天婦羅引火點、起火點的知識

第5章 透過穀物了解「碳水化合物」的世界
5-1 來了解穀物的種類跟特徵吧
──可作為糧食和能量
5-2 糧食增產解救世界的饑荒問題
──肥料、農藥、綠色革命
5-3 腳氣病跟維生素B1的故事
──知識不足及頑固引發的悲劇
5-4 用科學角度來看碳水化合物
──為什麼喝了牛奶肚子就會咕嚕咕嚕叫？
5-5 基因編輯在農業中有什麼用處？
──能超越「物種之壁」獲得想要東西的技術

第6章 蔬菜跟水果的特色是什麼呢？
6-1 蔬菜、水果、海藻有哪些種類？
──首先來分類看看吧！
6-2 蔬菜、水果的成分及科學
──蘋果的蜜為什麼不甜？
6-3 蔬菜、水果的營養價值如何？
──蔬菜是低熱量，香菇是低熱量＆高膳食纖維
6-4 日常生活的野菜、菇類的毒
──好好事先了解處理方法吧
6-5 當心農藥殘留！
──讓毒性減弱的農藥跟採收後處理

第7章 從「五種味道」與「發酵」認識調味料
7-1 調味料是「襯托味道的角色」
──來找找日本、亞洲、歐洲的調味料吧
7-2 調味料也有營養價值
──來比比味噌、醬油、醋等的熱量
7-3 餐桌上的鹽不是Nacl！
──以前跟現在的製造方法讓味道改變了嗎？
7-4 人工甜味劑只是「偶然」的產物？
──天然甜味劑與人工甜味劑
7-5 發現了「第六種味道」！
──「甜味、鹹味、酸味、苦味、鮮味」的真面目是？
7-6 用科學角度看發酵調味料
──味噌、醬油、醋、味醂是怎麼製造的？

第8章 牛奶跟蛋是完全營養品
8-1 乳汁的成分及特徵是？
──為何不是葡萄糖，而要加入麻煩的乳糖呢？
8-2 為何日本過去沒有液態乳呢？
──森永牛奶砷中毒事件　1955
8-3 膠體溶液是什麼？
──牛奶是非常特殊的溶液
8-4 市售牛乳的種類跟特徵是？
──差別在調整成分、脂肪球均一化、殺菌法
8-5 牛奶成分也有很多種
──成分不同的理由是什麼？
8-6 調查乳品加工吧
──鮮奶油、打發鮮奶油、奶油、脫脂奶粉？
8-7 牛奶也有毒性？
──牛奶過敏、乳糖不耐症是什麼？
8-8 牛奶跟乳製品的營養價值如何？
──高蛋白食品
8-9 用科學的角度看蛋
──鴕鳥蛋是「巨大的單細胞」

第9章 從麩質認識麵包和麵吧！
9-1 麵包的種類跟特徵是？
──比較海外跟日本的麵包
9-2 麵的種類跟特徵？
──不需要酵母跟發酵的方便性，讓「麵」在全世界普及
9-3 低筋？中筋？高筋？
──小麥粉的種類有多少種？
9-4 麵包的製作方法是？
──小麥以外的原料也能製作麵包
9-5 麵類的製作方法是？
──來做做看烏龍麵、蕎麥麵吧！
9-6 麵包跟麵的營養價值如何？
──跟原料的營養價值沒有差別

第10章 點心、飲品增添用餐樂趣
10-1 和菓子的種類及營養價值
──基本上是以米或紅豆等「植物原料」來製作
10-2 西點的種類跟營養價值
──使用動物性原料所以熱量高
10-3 用科學來看味道跟香氣
──有味道的分子和沒有味道的分子差別是？
10-4 茶、咖啡的科學
──綠茶跟烏龍茶、紅茶有什麼不同？
10-5 酒的種類與知識
──從葡萄糖發酵成酒精

第11章 用科學角度看待改良過的食物
11-1 了解冷凍乾燥食品的原理
──不經過高溫而可以「乾燥」的祕密方法
11-2 豆腐的製作過程
──豆腐是一種膠體
11-3 高野豆腐是？
──類似冷凍乾燥法但又不同的獨特製程
11-4 蒟蒻、凍蒟蒻
──跟豆腐同樣是用鹽析的原理製成！
11-5 麩是怎樣製作的？
──從小麥粉變成麩的過程
11-6 肉凍、果凍、軟糖的原料是？
──放了鳳梨的果凍為何不會凝固？
11-7 寒天凍、乾燥寒天
──比明膠口感更好的植物性原料
11-8 受歡迎的椰果、珍珠
──原料是椰子和樹薯的澱粉
11-9 果醬、棉花糖令人意外的真面目
──為什麼製作果醬需要「酸」呢？

索引

第1章 水是食物的基礎

1-1 水是料理的基本！
──水左右了食物的味道跟品質

料理中所使用的食物及食材可說有無限多種類。食物不僅構成我們的身體，也給予我們生存所需的能量，是維持生命所必須的重要物質。如果沒有食物，我們的生命恐怕只能維持幾天吧！所謂的料理，就是將眾多食材以切割、混合、加熱的方式加工後，讓它變得更美味，並讓營養成分變得容易吸收的形態。
食品中，我們將那些從自然界取得後未經加熱、加工的東西，如蔬菜、肉、水產、蛋、牛奶等稱為「生鮮食品」。相對地，麵包、麵食、點心、酒等經過加熱、加工後的產物則稱為「加工食品」。
不過有一種東西，我們一般雖然不稱為食物，但幾乎所有食物都包含它，也是進食時一定要攝取的重要物質。我們如果沒有吃東西還可以活上幾天，但是一旦沒有這個東西，即使要撐過一天也很難。
這個重要的東西就是「水」。除了加熱乾燥的食品外，所有的食物都含有水，正因如此，水會大大影響食物的味道及品質，也會大大左右人類的健康。本書在介紹食物之前，作為開場，首先來看看水的性質吧。
水冷卻到0℃以下後，就會結凍變成固體（結晶）狀的冰。把冰加熱到0℃後，會熔化（熔解）成為液體狀態的水，而加熱到100℃後則會汽化並成為氣體狀態的水蒸氣。從水壺壺口冒出來的白色蒸氣，混有氣體狀態的水蒸氣及液體狀態的水的微粒，所以蒸氣並非全都是氣體。
固體、液體、氣體一般稱為物質的「相」，而熔化、汽化等現象就稱為物質的「相變」，各種相變是有專有名詞的。
下一頁的圖中，雖然寫著「把冰加熱到0℃」會熔化、「把水加熱到100℃」會沸騰，但這個說法實際上並不正確。正確來說，必須說「在『1大氣壓下』把水加熱到0℃」「在『1大氣壓下』把水加熱到100℃」，也就是要把條件固定在1大氣壓下才可以。如果氣壓發生變化，則熔化溫度（熔點）和汽化溫度（沸點）也會變化。
標示出在某種氣壓、溫度條件之下，水會以什麼狀態存在，這種圖就稱為「水的三相圖」。
水的三相圖跟料理有密切的關係，我們來看看幾個例子吧。

◎壓力鍋
根據水的三相圖，水的沸點在1大氣壓下是100℃，並且可以得知氣壓如果降低，沸點也會跟著降低。
舉例來說，在高山上氣壓會下降，沸點也會降低，原因在於，不管對水加熱（能量）多少，加入的能量會被當成水的汽化熱所使用，因此無法將水加熱至高於沸點的溫度。
在海拔高度3776m的富士山山頂上，氣壓約為0.7大氣壓，沸點也因此降低到85℃，把水加熱到85℃就會沸騰，之後就算再怎麼加熱，能量也會用在蒸發上，水的溫度不會超過沸點的85℃。
像這樣在富士山頂上煮飯，米的溫度也是停在85℃，也就是說，不管煮多久，米心都會是硬的。
但如果使用壓力鍋，鍋裡充滿水蒸氣後會導致鍋裡壓力上升，從而導致沸點也跟著上升，鍋內會達到120℃，因此連魚骨也會煮到變軟。

◎冷凍乾燥
0.06大氣壓時溫度必須在0.01℃以下才不會發生昇華。含有水的食物如果放在這個條件下，首先食物中的水分會結冰，之後就會汽化變成水蒸氣，這種料理方法一般會叫作冷凍乾燥。
在1大氣壓條件下想要讓水汽化來除去水分，除了沸騰以外沒有別的辦法。也就是說，必須用100℃持續加熱食物。而這樣持續滾煮食物之下，味道跟口感都會被糟蹋掉。

◎水波爐
水波爐以一句廣告詞「可以用水烤魚」而廣為日本人所知。水當然是可以「煮」魚，但「烤」魚是怎麼回事呢？雖然說到水就會先想到液體，但就像前面提過的，水也有氣體形態，也就是水蒸氣。水蒸氣是氣體，這點跟空氣和混合石油氣燃料相同，但水蒸氣跟混合石油氣燃料不一樣的地方是不會燃燒。
換言之，水蒸氣跟高溫的空氣一樣，可以加熱到幾百℃、幾千℃，水波爐就是這樣使用高溫水蒸氣來加熱食物。
使用水蒸氣也是為了加熱的效率，就像夏天會在地面上灑水那樣，可以得知水變成水蒸氣時會需要大量的熱能（汽化熱：1大氣壓下25℃的話，每公克需要584卡）。這表示水蒸氣要變回液體時，也會釋放出同樣大量的熱，水波爐不只是用高溫水蒸氣來加熱，那些水蒸氣碰到食物並變回液體時，還會進一步讓食物繼續加熱，是兩段式的加熱裝置。

第2章 肉類是蛋白質的寶庫！

2-5 來比較肉類的營養價值
──牛肉含有鐵質、豬肉有維生素、雞肉健康

食物中有數也數不清的成分，主要有蛋白質、醣類、脂質，還有微量成分如膽固醇、維生素、礦物質（主要是金屬元素）等。肉類營養價值的特徵是含有豐富的蛋白質。組成肉類的成分整理在下一頁的表中。
牛肉是含有高蛋白質的優良食品，富含血紅素，特色是鐵質很多，很適合容易貧血的人食用。但是看到次頁的表就能理解，依據不同部位，營養成分會有很大差異。
首先脂質的量（脂肪合計）肋脊部（52g）和腿肉（29g）就有很大差別，脂質含有飽和脂肪酸跟不飽和脂肪酸（參照第4章），肉類與蔬菜、水產類相比，含有更多飽和脂肪酸。牛肉不管哪個部位的飽和脂肪酸都有大概33％的比例。
卡路里部分，含有許多脂質的肋脊部和紅肉部分多的腿肉也有很大差別，脂肪多的肋脊部（539大卡）比紅肉多的腿肉（343大卡）卡路里更高，這也是當然的。而相對來說，蛋白質的量則是腿肉比較多。
膽固醇含量來說，無論是98mg的胸肉，還是85mg的腿肉，膽固醇的數值都相當高。
豬肉及牛肉同樣是營養均衡的優良食品，特別是豬肉含有豐富的維生素B1等維生素B群及鋅、鐵質、鉀等。
豬肉的熱量一般比牛肉少一點，蛋白質的量則比牛肉還要多一些，所以豬肉跟牛肉相比，擁有「低卡路里、高蛋白質」的特性。另外，飽和脂肪酸跟膽固醇也比牛肉低，是想要吃得健康的消費者會喜歡的肉。但是鐵質只有牛肉的一半到三分之一以下，相當低。
雞肉的營養價值依據部位有很大的不同。一般卡路里比牛肉跟豬肉低，相反地，蛋白質較多，所以也是低卡路里、高蛋白質的肉品，但是膽固醇會稍微多一些。
雞脯肉的卡路里可說是低得不像肉，相對地，蛋白質卻比牛肉、豬肉還多。而脂質是1.1g，脂肪含量在肉品中也是少得令人吃驚。膽固醇也比較低，所以可以說是非常優秀的肉品。
羊肉是低卡路里、高蛋白質、低脂質，但膽固醇跟牛、豬肉幾乎相同。
馬肉低卡路里、高蛋白，膽固醇也低，相反地，鐵質比其他肉更多。
鯨魚肉很類似馬肉，只是脂肪更低，膽固醇跟其他肉類相比也是最低的，不得不說是優秀的食用肉。

2-7 肉的熱變性？
──靈活運用肉品會因溫度改變性質的特性吧

烹調肉的時候，蛋白質因熱而產生變化的現象稱為變性（熱變性）。食用肉多為動物的肌肉，肌肉是蛋白質以各種形式形成的集合。也因此，在烹調肉的時候會發生肉特有的複雜問題。
圖裡是肌肉的構造圖，肌肉是名為肌纖維的細胞被膠原蛋白的膜包覆起來的結構，而肌纖維可分成長纖維狀的肌原纖維，以及埋在其中的球形的肌漿兩種蛋白質。
肉在加熱後硬度會發生變化。意思是，溫度達60℃前，肉會隨著溫度升高漸漸變軟，但溫度一超過60℃後會突然變硬，當溫度爬升到75℃後，肉質會再度變軟。為何會發生這種不可思議的硬度變化呢？
這是因為構成肌肉的3種蛋白質：
1.膠原蛋白
2.肌原纖維蛋白
3.肌漿蛋白
各自發生熱變性的溫度有所不同。換言之：
●45～50℃：肌原纖維蛋白會因熱而凝固
●55～60℃：肌漿蛋白會因熱而凝固
●65℃：膠原蛋白縮水，變成最初長度的1／3
●75℃：膠原蛋白被分解並膠質化
也就是說，加熱肉讓溫度變高後，肌原纖維蛋白會變硬，但肌漿蛋白沒有固化，所以咬下去會有軟的感覺。但超過60℃後，肌漿蛋白也會凝固，肉整體都會變硬。而超過65℃後，膠原蛋白會縮水所以肉就會變得更硬。
不過如果超過75℃，膠原蛋白就分解而膠質化，肉又再度變軟了。燉煮肉後膠原蛋白會持續分解，肉也會變得更加柔軟。
如果把長時間煮肉的滷汁放涼，就會變成果凍狀，這也顯示出膠原蛋白分解後溶到滷汁裡。但是煮太久會讓膠原蛋白的膜融解到消失，肉的纖維也會分散，肉的口感就沒了，肉的美味恐怕也就跟著消失。