《完美歐姆蛋的化學》

醒報編輯 2023/03/01 19:13 點閱 2517 次

比貝多夫博士在這本書中延續其幽默與瘋狂,用一日生活,展示化學如何在我們所做的每一件事中發揮作用,無論你是在烤蛋糕、化妝、洗澡還是談戀愛,「化學」都涉入其中。

本書分為兩大部分,第一部分介紹入門知識,瞭解原子、分子、和化學反應的基本原理,第二部分則是關於日常生活中的化學,從早晨的手沖咖啡,到夜晚享用的葡萄酒。了解在你烘焙、清潔、烹飪、健身時,所運作的各種化學。

起床的最大動力:早餐

由於你已經掌握了基礎的化學原則,我想要帶你度過很普通──但有點忙碌──的一天。我會指出其中的各種科學原理,並且讓你看看我最喜歡的實際例子。不過容我提醒一下,如果你需要快速複習前幾章介紹的任何專有名詞,可以利用書中最後附的詞彙表來喚起記憶。

該說的都說完之後,就讓我們從一天的起點開始:早餐。

咖啡使人憤怒

你有沒有聽過別人說,他們早上在喝下第一杯咖啡之前都很暴躁?也許這根本就是你本人,或者也許你有注意到上司喝下早晨的義式濃縮咖啡之後變得比較和善。

已經有決定性的證據顯示,咖啡會影響我們的心情,多半是因為人很容易對咖啡因分子依賴成性,當身體積極地想要得到更多咖啡因,人就會變得易怒。別難過,我也會這樣。每、天、早、上、都、會。

咖啡影響心情、意識

三甲黃嘌呤──通常稱為咖啡因──是一種無氣味的白色粉末,並帶有苦味。天然的咖啡因存在於咖啡豆和茶葉裡,因此我們很少看到粉末的型態。攝取之後,咖啡因會產生像精神藥物(例如尼古丁或嗎啡)的作用,也就是會搞亂大腦運作的方式,並且影響人的行為。

有些精神藥物只會影響心情,但藥效更強的種類則真的會影響人的意識。整體而言,咖啡因的作用相當輕微;對我們的中樞神經系統(包含脊髓和大腦的部分)造成的影響微乎其微。

那麼這些作用到底是怎麼回事?咖啡因進入你的身體之後會怎麼樣?一個簡單的分子是如何帶給我們這麼多「能量」?又為什麼會影響人的行為?

過量產生副作用

長期下來,人可能會咖啡因中毒──經常一天攝取1~1.5公克的咖啡因,讓腺苷受器過勞之後的狀態。這些人通常很容易辨識出來,因為他們時常處於易怒和煩躁的狀態,而且會頻繁頭痛。

如果一天攝取超過10公克(或10,000毫克)的咖啡因,就真的會出現咖啡因攝取過量的問題。不過你可能必須要付出極大的心力才有辦法在二十四小時內讓這麼多咖啡因進入體內,畢竟這等同於要喝下五十杯咖啡或兩百多罐健怡可樂。

做法影響含量

相較於汽水,咖啡和茶是更有效率的咖啡因來源。喝下一杯咖啡,很有可能會攝取到大約100毫克的咖啡因,不過如果是特定的咖啡豆加上特定的技術,咖啡因含量有可能高達175毫克。不知道你有沒有想過,烘製咖啡豆(和泡咖啡本身)的整個過程其實還蠻迷人的。

舉例來說,義式濃縮咖啡機和過濾式咖啡壺(percolator)可以從淺焙的豆子萃取出最多咖啡因,不過如果要從深焙豆萃取出最多三甲黃嘌呤,最好的方式是手沖咖啡。話雖如此,一般而言不論是淺焙或深焙咖啡,每杯咖啡都含有同樣相對數量的咖啡因分子(義式濃縮咖啡除外)。

烘焙過程

讓我們來仔細分析烘豆的過程,再判斷為什麼會這樣。豆子剛開始加熱的時候,會在所謂的吸熱過程中吸收能量。不過當溫度來到大約175°C(347°F),會突然變成放熱過程,也就是豆子吸收了太多熱能,以至於這時候會把熱能傳回烘豆機的空氣中。

在這個階段,必須要調整機器的設定,才能避免過度烘焙咖啡豆(有時候這會導致咖啡帶有燒焦味)。有些烘豆師甚至會讓豆子反覆經歷幾次吸熱和放熱反應,來達到不同的風味。

一段時間之後,正在烘焙的咖啡豆會漸漸從綠色變為黃色,再變成深淺不一的棕色。我們會用「烘焙度」來指稱豆子的顏色,也就是烘焙度較深的咖啡豆顏色會比烘焙度較淺的豆子深(真是驚喜)。咖啡豆的色澤取決於烘焙的溫度,比較淺焙的豆子是加熱到大約200°C(392°F),偏深焙的豆子則是加熱到約225~245°C(437~473°F)。

咖啡豆第一次引爆

不過就在豆子開始有點烘焙度(抱歉,沒有更貼切的說法了)之前,咖啡豆會經歷「一爆」,這個會發出聲音的階段是出現在196°C(385°F)。在這個過程中,豆子會吸收熱能,並且膨脹到兩倍大,但由於在高溫之下水分子會從豆子蒸發,豆子的質量實際上會減少約15%。

經過一爆之後,咖啡豆因為太過乾燥而不再輕易吸收熱能。這時,所有的熱能都會用於將咖啡豆外的糖分焦糖化。換句話說,熱能會用在破壞蔗糖(糖)裡的鍵,讓糖變成更小(也更香)的分子。最淺的烘焙度──例如肉桂烘焙和新英格蘭式烘焙──都是加熱到剛過一爆,就會將咖啡豆從烘豆機中取出。

改變的只有味道

烘豆過程中還有二爆,不過會出現在更高的溫度。到達224°C(435°F)時,咖啡豆的結構不再完整,而且會開始塌陷。在這個階段,你通常可以聽到第二次的「爆破」。偏深的烘焙度通常是指任何加熱到超過二爆的豆子──例如法式和義大利式烘焙。

一般而言,由於歷經的溫度較高,比較深焙的豆子中會有更多經過焦糖化的糖,比較淺焙的豆子則比較少焦糖化的部分。烘焙方法可以為咖啡風味帶來的變化簡直是超乎想像,但並不會真的影響咖啡在人體內的反應──改變的只有味道而已。

咖啡粉不是越細越好

買到烘焙度恰到好處的咖啡豆之後,你就能在家親手執行接下來的化學反應了。你可以用平價的磨豆機把咖啡豆研磨成幾種不同的粗細度,這絕對會影響你早上喝的那杯咖啡是什麼味道。

細小的咖啡粉有大量表面積,這表示很容易就能從超迷你的咖啡豆裡萃取出咖啡因(和其他風味)。話雖如此,這通常會導致過度萃取咖啡因,讓咖啡帶有苦味。

相對地,咖啡豆也可以研磨成比較粗的顆粒。在這種情況下,咖啡豆內部暴露的程度就比不上顆粒細小的咖啡粉,因此這種咖啡喝起來通常會偏酸──有時候甚至會有點鹹。不過,如果你用粗細恰到好處的咖啡粉搭配適合的沖泡方法,就能為自己端出世界上最可口的咖啡。

牛仔咖啡

最單純(也最容易)的泡咖啡方法就是把極高溫的熱水倒入粗粒的咖啡粉,浸泡在水裡幾分鐘之後,就可以從容器取出液體。這個過程叫做煎煮,是利用熱水溶解咖啡豆中的分子。

大多數近代的咖啡沖泡方法都可以算是不同版本的煎煮法,我們也是因此才能喝到溫熱的咖啡,而不必用力咀嚼烘焙過的豆子。

然而,由於煎煮法沒有過濾的步驟,這種版本的咖啡──暱稱是牛仔咖啡──通常會含有咖啡豆漂浮物。基於這個原因,整體來說煎煮並不是很理想的沖泡方法。

水溫影響一切

對了,你有注意到我一直避免使用「煮」(boiling)這個字眼嗎?如果你打算要泡一杯還不錯的咖啡,就絕對要避免使用滾燙的熱水。事實上,理想的水溫大約是96°C(205°F),剛好低於沸點(100°C, 212°F)。

在96°C,產生咖啡香氣的分子會開始溶解。不幸的是,一旦水溫高個4度,讓咖啡帶有苦味的分子也會開始溶解,這就是為什麼咖啡迷和咖啡師這麼執著於水溫。在我家,我們甚至有用可以指定任何水溫的電煮壺。

法式濾壓

視你喜歡喝的咖啡濃度而定,你可能會偏好使用法式濾壓或其他浸泡式的方法。和牛仔咖啡一樣的是,這種方法也會將咖啡粉浸泡在熱水中,但使用的粉比較細(大概是「粗」與「特粗」之間的差別)。

經過幾分鐘之後,要用活塞把所有的咖啡粉往下壓到壺的底部,這時候留在咖啡粉上方的液體就會是完全清澈而且美味可口的咖啡。由於這種沖泡法使用的是粗粒咖啡粉,會有比較多分子溶解在咖啡溶液中,呈現出比較濃郁的口味(相較於牛仔咖啡)。 (宗祐/輯)

《完美歐姆蛋的化學》
作者:凱特‧比貝多夫(美國德州大學化學系教授)
出版社:日出出版

其他書訊:
《原來古人這麼機智》
作者:謝武彰(追夢人)
出版社:小麥田

本書精選明代馮夢龍的著作《智囊》內容,帶你進入古人的智慧生活,看看他們如何一眼找出小偷、怎麼秤大象的重量,又是如何用大鐘與麥子抓賊、靠木棒和滷肉破除迷信,以及在短短三天內疏通河道……等各種驚奇的推理辦案過程、解決難題的奇妙方法,還有為了家人與人民著想的獨特大智慧。

我們從一千多篇作品中,精選出五十九篇,只要細細體會,自己擁有五十九個智囊了。如果,能像南宋名將岳飛說的「運用之妙,存乎一心」,再加以巧妙運用,發揮四兩撥千斤的奇妙效果。那麼,離智慧就不遠了。真的!

《法式甜點店的秘密法則》
作者:呂昇達(芬蘭國立Aalto University EMBA), 賴慶陽(法國ENSP甜點學院-FPA認證)
出版社:優品文化事業有限公司

常常有人問:法式甜點的美感從何而來?一聽到這問題我就要倒抽一口氣,因為答案往往需要花很長的時間來解釋。美感如何解釋和定位?這是科學領域的藝術問題,抽象又難教導。

本書我們拿出十二萬分的精力,以文言文旁的基礎注釋精神,生生把某些「製作小提醒」寫得比作法本身還多--只寫「拌勻」、「煮融」,難以領略萬分之一的法式精神。

《學會整理,就會喜歡自己》
作者:近藤麻理惠(整理諮詢顧問)
出版社:方智

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