第六节 菜肴调味原理
调味是重要的，又是复杂的。调味过程是一个复杂的过程。在烹饪调味的过程中常常要涉及许多科学原理，既有化学变化，也有物理变化。有时是应用其中某一种原理，有时则是几种原理的协同作用。
一、调味中的溶解扩散原理
1．基本概念
溶解的定义是：一种或多种物质与另一种物质混合形成均一、稳定的混合物。在调味中，一种物质要对人产生味觉，其先决条件是这种物质必须要能溶解于水，即必须是水溶性物质。呈味物质都能在水或唾液作用下而溶解。溶解是调味过程中最常见的物理现象。当菜肴中的呈味物质溶解于水或唾液后，通过舌头味蕾上的味孔进入味蕾内，并刺激味觉神经时，就会使人对菜肴产生出味觉。
一种物质的粒子自发地分布于另一种物质中的现象称为扩散。扩散是物质分子从高浓度区域向低浓度区域转移，直到均匀分布的现象。例如，在一杯水中加入一定量的食盐，由于食盐的比重大于水，沉到了杯底。在刚投入食盐后很短的时间内，杯中表层的水是没有咸味的，说明表层的水没有食盐或食盐的浓度低于呈味的阈值。假如水不加热也不搅动，表层水的咸味也会逐渐增加，尽管增加的速度较慢。这说明食盐分子从杯底逐渐向水面上转移，这种物质的分子或微粒从高浓度区（杯底）向低浓度区（表层）的传递过程就是扩散。扩散的速率与物质的浓度梯度成正比。由分子（原子等）的热运动而产生的物质迁移现象，可发生在一种或几种物质于同一物态或不同物态之间，往往由不同区域之间的浓度差或温度差所引起，前者居多。一般从浓度较高的区域向较低的区域进行扩散，直到同一物态内各部分各种物质的浓度达到均匀或两种物态间各种物质的浓度达到平衡为止。上例中因食盐溶于水后是无色透明的，扩散时肉眼观察不到，如果把紫色的高锰酸钾投到盛有清水的容器内，就可以明显看到扩散的进行。由于分子的热运动，这种“均匀”、“平衡”都属于“动态平衡”，即在同一时间内，界面两侧交换的粒子数相等。扩散速度在气体中最大，液体中其次，固体中最小。而且浓度差越大、温度越高、参与的粒子质量越小，扩散速率就越大。
溶解和扩散作用有时也被应用到去除原料中的不良味感，例如，我们常常用焯水的方法来除去或淡化原料中所含有的不良异味和苦、涩味。
2．调味中扩散量的影响因素
影响扩散量的主要因素是浓度差、扩散系数、扩散面积和扩散时间。这些因素对扩散量的影响，在烹饪调味中具有重要的意义。现分述如下：
（1）浓度差。浓度差是扩散的动力，犹如电位差是电流的动力、温度差是热流的动力一样。如果体系内各点的浓度一样，即浓度梯度为零，则扩散就不会进行。
菜肴在烹调过程中，其色泽、香气和滋味的形成，与其原料、调味辅料中的色素、呈香、呈味物质的扩散有密切的关系。由于扩散量与浓度梯度成正比，所以对于某些色浅、味淡的烹饪原料，如果要加深其色泽，增大其风味，则调味料中的色素、味道就要浓一些，可增加调味料的用量，以增大与烹饪原料的浓度梯度，加大其扩散量。反之，如果要保持原料原来的浅色与淡味，则减少调味料的用量，以减小与烹饪原料的浓度梯度，减小其扩散量。
（2）扩散面积。物质的扩散量与其在扩散方向上的面积成正比。在烹饪过程中，为了保持菜肴风味的均一性，必须注意烹饪原料和调味料的均匀接触或混合。烹调中的翻动或搅动，一方面是为了控制传热量，防止原料的某一部分过热，保证热量的均匀传递；另一方面是为了保证调味料能够均匀地向烹饪原料的各个面扩散，避免某些部位的味道过浓，而某些部位过淡的不均匀现象。
另外，肉、鱼和蔬菜的腌制，始终伴随着腌制剂向原料的扩散过程不断进行。如果不注意腌制原料与腌制剂的均匀接触，制品的色泽与风味的均一性就不够理想。
（3）扩散时间。物质的扩散是需要时间的。温度高，分子运动的速度较快，完成一定扩散量所需的时间较短；温度低，分子运动的速度较慢，所需的时间就比较长。菜肴加热调味时，在很短时间内就能完成；而在腌制时，由于是在常温或者是较低温度下，入味所需要的时间就要长得多。这就是因为烹制时是在高温下，调味料分子在烹饪原料及汤汁内扩散的速度快；而腌制是在常温下进行的，腌制剂分子在烹饪原料内部扩散的速度很慢，需要较长的时间才能达到成品的要求。
原料越大、越厚，其比表面积（单位质量物质所具有的表面积）就越小，通过扩散要使制品达到所要求的色、香、味品质，所需要的时间就越长。特别是在较低温度下进行腌制的鱼、肉制品（如火腿的腌制），就需要很长的时间。因为只有经过足够长的时间，腌制剂才能扩散到原料的内部，并使之浓度均匀化。实验表明，腌肉的良好风味与腌制剂浓度均匀化的程度有密切的关系。
（4）扩散系数。由于物质的扩散量与扩散系数成正比，扩散系数大者，在相同的时间内，物质的扩散量就多；反之，扩散量就少。扩散系数对扩散量的影响，类似于传热系数对于热流量的影响。扩散系数的大小与体系的聚集状态（气态、液态或固态）、温度、压力以及物质的性质等因素有关。
一般来说，调味料中呈味物质分子越大，扩散系数就越小。在几种最常见的调味料中，盐、醋的扩散速度就大于糖和味精。溶质在液体中的扩散在烹饪中很常见，制汤和含有汤汁的菜肴都与这一扩散现象密切相关。
在扩散系数的影响因素中，温度的影响显得特别普遍和显著。在烹饪中，其他影响因素相对比较固定，而温度的高低可以有较大的变化。温度增加时，分子运动加快，而水的黏度降低，以至于食盐、蔗糖、醋酸、味精等调味分子很容易从原料的细胞间隙水中通过，扩散速度也随之增大。所以烹调的加热使得原料很快入味。
3．固体中的扩散与烹饪的关系
固体中的扩散，在烹饪过程中也经常遇到，如调味料向烹饪原料内的扩散，腌制剂向原料内的扩散等，就属于固体或液体在固体中的扩散。
由于固体的种类、结构和性质相差很大，例如，粮食、蔬菜、肉、鱼等烹饪原料，它们的质地、结构、物理性质和化学性质有很大的差异，所以分子在固体内的扩散十分复杂。一般可分为两大类：一类是与固体内部结构基本无关的扩散，另一类是与固体内部结构有关。后者的扩散是在固体颗粒之间空隙内的毛细孔里进行。
（1）与固体内部结构无关的扩散。如果扩散物质在固体内部能够溶解，形成均匀的溶液，则物质的分子扩散与固体内部结构无关。
（2）与固体内部结构有关的扩散。许多烹饪原料和成品属于多孔性固体，扩散物质在原料中的扩散，与原料的内部结构密切相关。扩散的速度随着原料内部毛细管的大小、形状及扩散物质的状态和密度不同而异。由于原料的内部结构不同，扩散物质向内部扩散的速度就会有不同的区别，因此有的原料易入味，有的则不易。
二、调味中的渗透原理
如果将蔗糖水溶液与水用半透膜隔开，使膜内和膜外液面相平，静置一段时间后，可以看到膜内溶液的液面不断上升，说明水分子不断地透过半透膜进入溶液中。溶剂透过半透膜进入溶液的自发过程称为渗透现象。不同浓度的两种溶液被半透膜隔开时都有渗透现象发生。半透膜是一种只允许某些物质透过，而不允许另一些物质透过的薄膜。上面实验中的半透膜只允许水分子透过，而蔗糖分子却不能透过。细胞膜、膀胱膜、毛细血管壁等生物膜都具有半透膜的性质。人造的火棉胶膜、玻璃纸等也具有半透膜的性质。渗透现象的产生必须同时具备两个条件：一是有半透膜存在；二是半透膜两侧必须是两种不同浓度的溶液。调味中的许多方法就是利用渗透作用，使菜肴获得良好的味道。
肉、鱼和蔬菜均含有很高的水分，而把它们切开时，其中的水并不会流出来。但是在炒菜时，加入适量的食盐，原料中的水分很快会从细胞里往外流出来。肉、鱼及蔬菜在腌制时，也会出现水从细胞内流出来的现象，这些就是“渗透”现象。渗透现象的发生，是因为细胞内外溶液的浓度不同引起的。肉、鱼和蔬菜细胞内溶液的浓度低于外界盐液的浓度，细胞内外是以细胞膜隔开的，由于细胞内外存在着浓度差，溶剂水就从细胞内低浓度溶液通过细胞膜向细胞外高浓度溶液渗透。这很像扩散现象，只不过在扩散中，扩散的物质是溶质的分子或微粒，而渗透现象进行渗透的物质是溶剂分子。
渗透压的方程式表示如下：
π=cRT
式中： π——稀溶液的渗透压；
c——为物质的量浓度；
R——为气体常数；
T——为热力学温度。
渗透压的大小不仅与溶液的浓度有关，而且与溶质粒子的数目有密切的关系。溶液中粒子的数目越多，渗透压就越大。对于相同浓度的非电解质溶液，在一定温度下因单位体积溶液中所含溶质的粒子（分子）数目相等，所以渗透压是相同的。如0.3mol/L葡萄糖溶液与0.3mol/L蔗糖溶液的渗透压相同。但是，相同浓度的电解质溶液和非电解质溶液的渗透压则不相同。例如，0.3mol/L食盐溶液的渗透压约为0.3mol/L葡萄糖溶液渗透压的2倍。这是由于在NaCl溶液中，每个NaCl粒子可以离解成1个Na+和1个Cl-。而葡萄糖溶液是非电解质溶液，不能离解，所以0.3mol/L食盐溶液的渗透压约为0.3mol/L葡萄糖溶液的2倍。
从质的传递观点来看，调味的过程实质上就是扩散与渗透的过程。调味液的渗透压越高，调味料向原料的扩散力就越大，原料就越容易赋上调味料的滋味。在各种调味料中，以食盐、糖、醋、酱油等的渗透作用最强。
利用渗透作用调味在食物加工中是常见的，诸如松花蛋、糟蛋、咸蛋、酱菜、榨菜、咸肉、腊肉、腌鱼、板鸭、火腿等的入味，都是基于这一原理。原料入味的过程实际上就是呈味物质向原料内部的渗透扩散过程。根据渗透压的计算公式，溶液渗透压的大小与其浓度及温度成正比，而渗透和扩散都是需要时间的。所以在菜肴制作过程中，科学合理地掌握调味料的用量或是调味汁的浓度以及调味的温度和时间，就完全可以达到调味的目的。
三、调味中的吸附原理
从烹饪化学的角度来看，吸附即是指某些物质的分子、原子或离子在适当的距离内附着在另一种固体或液体表面的现象。如果产生吸附作用的附着力属于分子之间的引力，化学和物理学中称微观世界中这种近距离的引力叫作范德华力。分子之间能够产生范德华力的距离叫作范德华半径。在范德华半径以内，因范德华力而产生的吸附现象叫作物理吸附。如果固体表面的某些基团和被吸附物的分子之间能够形成次级化学键（如离子键、酯键、二硫键以及氢键等），则这种吸附便称为化学吸附。
烹饪中常见的吸附现象往往是固体表面吸附气体或吸附溶液中溶质的现象，如烹饪原料在烹调过程中吸附调味料中的呈香气体和呈味物质及色素。当然，烹饪中的吸附与扩散、渗透及火候的掌握是密不可分的。以闻名中外的闽菜佛跳墙为例，它不仅精选主料，而且采用多种呈香、呈味的辅料加以调配，主料与辅料在煨器（选用绍兴酒坛）中精心煨制，火候掌握也十分到位，一般在旺火或中火将汤烧沸后即转入微火。根据选用不同的菜肴原料，科学控制火力和加热时间，通常需要1～2小时，特殊者要3小时。在煨制过程中，原料除了自身成熟外，还吸附了辅料的色素和大量的呈香、呈味物质，使菜肴不仅柔嫩滑润、软烂荤香，而且馥郁浓醇、味中有味，具有无限的诱人魅力。菜肴也因“坛启荤香飘四邻，佛闻弃禅跳墙来”的赞誉而得名。
许多菜肴在烹调过程中色、香、味的形成都与原料对调味料中呈色、呈香、呈味物质的吸附分不开的。吸附是一种普遍存在的自然现象，吸附现象在烹饪中到处可见，就连烹饪原料的含水量、菜肴的保水率和干制品的水分等，也都与食物对水分的吸附密切相关。调味过程中发生的主要是物理吸附，产生物理吸附的作用力是分子间引力。由于调味料和菜肴食材之间普遍存在着分子间引力，所以食材可以吸附调味料而使菜品有味，如在菜肴上撒胡椒粉、花椒面、芝麻、葱花等固体调味料；或在制作冷菜的最后，拌入香油或淋入调味汁等液体调料等，这些都属于物理吸附的范畴。另外，烹饪中的勾芡、浇汁、明油等也往往有吸附作用在其中。
虽然吸附和粘附有一定的区分，但是在烹调中吸附和粘附常常同时存在。需要指出，无论是物理吸附还是化学吸附，都是物质分子之间的行为，不能把那种在原料表面用汤水湿润或涂抹油脂，然后滚粘或撒粗粒子调料粉的做法都视为吸附。同样在饼坯的表面撒上芝麻也不能视为吸附，因为这些做法都是分子集合体之间的作用，准确地说，应该叫作附着。
烹饪原料对风味物质的吸附有利于菜肴色香味的形成。在烹饪中影响原料对风味物质和其他吸附质的吸附主要有下述几种因素：
（1）风味物质的浓度。风味物质（吸附质）的浓度越大，扩散到原料表面的风味物质就越多，烹饪原料就越有可能吸附更多的风味物质。
（2）扩散与对流传质的速度。烹饪原料吸附风味物质之后，原料周围风味物质的浓度就会下降。如果风味物质扩散或对流传质的速度快，就能迅速恢复原料周围风味物质的浓度，以保证原料对风味物质的吸附。
（3）烹饪原料的表面积。风味物质浓度和其他条件一定时，单位面积吸附剂的吸附量是一定的。如果烹饪原料切得越薄，单位重量原料所具有的表面积就越大，即吸附剂与吸附质两个不同的“相”之间相互接触的界面就越大，吸附是发生在界面上的，导致原料吸附的风味物质也就越多。
（4）烹饪原料的结构。如果烹饪原料的内部结构有大量的毛细管道，则原料的比表面积（单位重量吸附剂所具有的表面积）大，吸附能力就强。因此结构紧实的原料由于所拥有的表面积较小，所吸附的风味物质就较少；而属于疏松多孔结构的原料，由于吸附的表面积大，就能吸附较多的风味物质。例如，干制品如果泡发涨开，内部形成大量的孔道，烹制后吸附大量的风味物质，味道就特别鲜美。如泡发不够，味道就差得多。
（5）吸附的时间。无论是扩散还是吸附，它们所进行的速度都是缓慢的。因此许多风味浓郁的菜肴，由于要吸附大量的风味物质，都必须进行较长时间的烹制，如福建名菜佛跳墙、扬州名菜狮子头就是例子。
（6）环境温度。环境的温度升高，能提供更多的能量，吸附的速度就加快。菜肴的烹制往往是在高温条件下进行的，因此吸附的速度就比在常温下来得快。
四、调味中的分解原理
在热或生物酶的作用下，原料和调味料中的某些成分会分解生成一些其他的化合物，而新生出来的化合物有些就属于呈味物质。如蛋白质水解生成肽和氨基酸，使得菜肴的鲜味有所增强；淀粉水解产生小分子糖，使得甜味有所出现或者增强；另外有些蔬菜在腌渍时能利用乳酸菌的作用，使原料中某些成分（主要为糖类）分解，生成乳酸，产生令人愉快、刺激食欲的酸味，如泡制、腌渍蔬菜等的酸味形成。蒜的辛辣味主要来自于一种叫作蒜氨酸的物质经过分解后的产物所产生。当蒜组织处于完整而未受到破坏时，蒜的辛辣味很小。而蒜的组织破坏得越严重、越完全，这些具有辛辣味的化合物便产生得越多，辛辣味也越强。另外，在加热和酶的作用下，原料中的腥、膻等不良气味或口味成分，有时也会发生一定的分解反应，这样在客观上也起到了调和风味的作用，有助于改善菜肴的风味。
五、调味中的合成原理
食材中小分子的醇、醛、酮、酸和胺类化合物，在加热条件下有些化合物之间会发生合成反应，从而生成一些新的呈味物质。这种反应既可以发生在原料中的某些成分之间，也可以发生在原料和调味料之间，以及不同调味料之间也会进行。常见的合成反应有酯化、酰胺化、羰基加成、缩合等。生成物有的会产生味觉效应，更多的是嗅觉效应。例如，焦糖化反应，它是单一组分的糖在120～150℃的高温下，发生降解、缩合、聚合等反应，从而形成黑褐色的焦糖色素（俗称糖色），产生出焦糖气味和苦味。又如当酸类与醇类在一起时，就会发生一种称为“酯化反应”的化学反应，酯化反应的结果是生成一种新的物质——酯类化合物，而各种酯都具有各自特有的风味。