由于一些有趣的化学反应，在明火上烹饪食物会产生独特的风味。
仅仅想到烧烤的烟熏味和令人陶醉的味道就足以让大多数人垂涎三尺。夏天到了，对于美国很多人来说，这意味着烧烤季节。
我是一名研究自然界中发现的化合物的化学家，我也是美食爱好者——包括烧烤。在烤架上烹饪可能看起来很简单，但其中有很多复杂的化学成分，使烤肉有别于其他烹饪方法，并带来如此美味的体验。
在明火上烹饪——无论是燃气、木材还是木炭——都可以让您同时使用辐射热和传导热来烹饪食物。图片来源：Romary/维基共享资源
用火做饭
首先，定义烧烤很重要，因为该术语在不同的地理位置和文化中可能意味着不同的事物。烧烤，最基本的是在明火上烹饪食物。烧烤与其他烹饪方法的区别在于热量是如何到达食物的。
在烧烤炉上，热烤架炉排通过称为传导的过程直接接触来加热食物。食物还通过直接从下面的火焰中吸收辐射来加热和烹饪。加热方法的组合使您可以通过辐射热来烘烤接触烤架的食物部分，同时烹饪不接触烤盘的部分——如侧面和顶部。由此产生的温度范围产生了风味和香气的复杂混合物。相比之下，在炉灶上烹饪时，辐射要少得多，而且大部分烹饪都是在食物与锅直接接触的地方进行的。
烧烤的两大选择是直接在火焰上方直接加热，或者在更远的地方使用间接加热。
烧烤时，您可以将食物直接放在火焰上方 - 即所谓的直接加热 - 或间接加热更远。直接烹饪方法使食物承受非常高的温度，因为烧烤表面可以在 500 到 700 华氏度（260 到 371 摄氏度）之间的任何地方。间接烹饪法将热源放置在食物的侧面或远下方，使食物暴露在 200 至 300 °F（93 至 149 °C）左右的温度下。
烹饪是使用高温来驱动化学反应在分子水平上改变食物的过程。当您在较高温度下烹饪肉类时（例如在烧烤上直接加热），首先发生的事情是靠近肉类表面的水沸腾了。一旦表面干燥，热量会导致肉外部的蛋白质和糖发生称为美拉德反应的反应。这种反应会产生复杂的分子混合物，使食物味道更鲜美或“肉味”，并增加香味和风味的深度。反应及其产生的风味受许多变量的影响，包括温度和酸度以及任何酱汁、磨砂膏或腌泡汁中的成分。
蔬菜也会发生类似的过程。烧烤可以让水蒸发或滴落而不会被锅困住。这可以防止蔬菜变湿并促进焦糖化反应。这些反应将碳水化合物和糖转化为较小的化合物，例如麦芽酚（具有烤面包味）和呋喃（具有坚果味、肉味和焦糖味）。
在烧烤炉上烹饪时，控制食物炭化程度要容易得多。图片来源：Lablascovegmenu/维基共享资源
又香又脆
烧烤食品的另一个标志是它所产生的独特炭。当食物长时间受热时，食物中的非碳原子会分解，留下酥脆的黑碳。这是燃烧或炭化的过程。
几乎没有人喜欢一块完全烧焦的肉，但一点点香脆的炭味就可以为食物增加这样的深度。在烧烤的直接热量上烹饪可以让您根据自己的口味添加适量的炭。
不幸的是，对于那些喜欢吃脆一点的人来说，烧焦的肉中的一些化学物质——称为杂环胺和多环芳烃的分子——是已知的致癌物。例如，虽然危险远低于吸烟，但限制肉类炭化的量有助于降低患癌症的风险。
烟熏赋予烧烤食物许多独特的风味。
烟熏味
最后一种典型的烧烤味道是烟熏味。在木头或木炭上烹饪会产生大量烟雾。即使在燃气烤架上，融化的脂肪也会滴到热源上并产生烟雾。随着烤肉周围烟雾缭绕，食物会吸收它的味道。
烟雾由燃料中的气体、水蒸气和小固体颗粒组成。燃烧木材会分解称为木脂素的分子，这些分子会变成较小的有机分子——包括紫丁香醇和愈创木酚——它们主要负责产生典型的烟熏味。
当烟雾与食物接触时，烟雾的成分会被吸收。食物特别擅长呈现烟熏味，因为它同时含有脂肪和水。每个都与不同类型的分子结合。用化学术语来说，脂肪是非极性的——这意味着它们的电荷很弱——并且很容易抓住其他非极性分子。水是极性的——这意味着它具有类似于磁铁的正电荷区域和负电荷区域——并且擅长与其他极性分子结合。有些食物比其他食物更能吸收烟熏味，这取决于它们的成分。使用化学物质使食物更冒烟的一种方法是在烧烤过程中定期用水喷洒。
烟雾可能含有数百种可能的致癌物质，具体取决于您燃烧的物品。关于烧烤食物是否吸收足够的烟雾会对健康构成重大风险，目前只进行了少量研究。但研究人员知道，吸入烟雾与癌症密切相关。
虽然烧烤你最喜欢的菜的想法可能会唤起简单快乐的感觉，但其背后的科学却相当复杂。下次当您享受烧烤食物的烟熏味时，您会希望能体会到帮助产生这种食物的化合物和反应的多样性。
作者：里士满大学化学副教授 Kristine Nolin。
本文首发于 The Conversation。 
