バーベキューシェフは誰でも化学の達人かもしれない

バーベキューは人類への自然の贈り物です。化学反応がこのバーベキューを完璧なものにしているのです。

著者：李存普

人類の祖先が生肉を食べたり血を飲んだりすることに別れを告げた夜は、予期せぬ雷が落ちたからに違いありません。松林の密集した松葉に雷が落ち、猛烈な火事が発生した。木の下にいた少し太ったカモシカは、遠くまで逃げる暇もなく火に閉じ込められてしまいました。カモシカと炎の距離はちょうどよかったのです。火が消えてもまだ少し余熱が残っているうちに、私たちの先祖は外はカリカリ、中は柔らかい子羊の脚を手に取って一口食べました。食感と香りが口の中で弾け、その美しい瞬間に凍りつき、それ以来、バーベキューに対する熱狂的な憧れが彼らの遺伝子にプログラムされました。

人々の食生活が想像以上に豊かで多彩になった現代社会においても、バーベキューは依然としてビジネス宴会、友人との集まり、親戚への自慢、デートなどにおいて重要な選択肢となっています。バーベキューは、2023年に山東省への人々の移住を引き起こすほどの強迫観念です。小さな火鉢と小さなラップは特別ですが、バーベキュー自体に関して言えば、さらに中毒性があるのは、調理された肉そのものであるに違いありません。

完璧なバーベキューとは？ほんのり黄金色に焼けた皮、香りと脂がたっぷりのジューシーで濃厚な肉質…タンパク質、脂、炭、調味料が生み出す熱さ、食感、味の結晶、化学反応の素晴らしい饗宴です。では、完璧に味付けされたバーベキューを作るにはどうすればよいのでしょうか?これは調理の問題かもしれないし、マーケティングの問題かもしれないが、より根本的には化学的な問題であるはずだ。

さあ、料理をしましょう。

起源：風味と味の始まりであるメイラード反応

化学と料理について話すときは、必ずメイラードについて言及されます。少し決まり文句のように聞こえるかもしれませんが、学界はメイラード反応が何であるかをまだ完全には理解していません。メイラード反応は、フランスの物理学者および化学者であるルイ・カミーユ・メイラール（1878-1936）にちなんで名付けられました。マイラールは1912年に、140℃から165℃の温度で肉の表面に茶色の色素が沈着する現象について論じた論文を発表しました[1]。メイラード反応の命名権はメイラードにありますが、メイラード反応の化学反応機構は1953年にアメリカの化学者ジョン・エドワード・ホッジ（1914-1996）によって初めて提案されました[2]。 「乾燥食品、モデルシステムにおける褐変反応の化学」と題されたこの記事は、後に SCI によって Citation Classic に選ばれました。ホッジ氏は、糖とアミノ酸が一連の反応を経て最終的にメラノイジン（またはメイラード体）に変換されるプロセスを説明した。

メラノイドは、キャラメルのような味と口当たりを持つ窒素含有ポリマーのシリーズです。メラノイドは継続的な加熱中に分解され、さまざまな香りを持つ何百もの小さな分子を生成します。窒素または芳香族環を含むこれらの物質は、バーベキューの風味の最も魅力的な成分になります。

本稿では化学変化の詳細に立ち入ることはしませんが、図1に示した変化経路から、温度、脱水速度、pH値、糖の種類などがメイラード反応の経路と進行度合いを調節する鍵となることが痛感できます。

図1 ホッジが提唱したメイラード反応機構。画像出典：参考文献[3]

メイラード反応には多くの種類があり、互いに競合しています。したがって、バーベキューの実際のプロセスでは温度制御が必要であり、それによってメイラード反応の経路が調節され、さまざまなメラノイジンとそれに続くバーベキューの風味が得られます。温度が高すぎると表面が炭化してしまうので、あまり高温にしてはいけません（無機物に変わってしまった串焼きの肉を食べたいと思う人はいないでしょう）。また、低すぎるとメイラード反応がスムーズに進まず、風味が悪くなるので注意が必要である。[4]脱水反応は最終的なメラニン様物質にも影響を与えます。脱水の制御は、一方では温度を調節し、他方では油をブラッシングすることで急速な水分の損失を防ぎ、異なる味を得ることによって達成できます。串には油だけでなく、さまざまな調味料が塗られることが多いです。これらの調味料は串焼きの表面の pH 値を変え、それによってメイラード生成物の化学組成に影響を与え、串焼きの最終的な味の詳細を制御します。

地域によっては、特別なバーベキューでは、バーベキューシェフが串に砂糖を振りかけます。新鮮な肉は、もちろん自然からの最高の贈り物ですが、余分な糖分を加えることでメイラード反応の方向を制御でき、糖分自体のカラメル化（煮込んだ豚肉の揚げた砂糖の色）によっても風味が増します。これは、多くのバーベキュー屋台の店主が無意識のうちに化学の知識を応用したものです。

図 2 完璧な焼き加減、焦げた皮とジューシーな内部の肉繊維 (出典: 「A String of Life」シーズン 3)

続き：熱伝導と水分保持、歯の間の温かさの瞬間

メイラード反応は肉に最初の風味を与えますが、完璧な焼き肉を作るにはそれだけでは十分ではありません。実際、串焼きの焦げた皮は口に入れた瞬間にバーベキューの風味を爆発させますが、実際に歯で噛んだ瞬間からカロリーを摂取し始めます。

図3 加熱によるタンパク質集合構造の粒子サイズへの影響。 a.模造生肉; b. 100℃で10分間加熱した後、紀元前100℃で30分加熱後画像出典：参考文献[5]

柔らかくてジューシーなのは、内部の肉繊維に対する最高の賞賛です。ケバブの表面でのメイラード反応が小分子レベルの化学変化であるならば、ケバブ内部の味の形成は、タンパク質の三次元構造の変化と水分の保持に大きく依存します。串の中のタンパク質が加熱されると、元々整然と集まったタンパク質繊維構造が破壊されます。いわゆるタンパク質変性により、元々固かったタンパク質が柔らかく繊細になり、閉じ込められていた水分子が放出されて肉汁が形成されます。図3[5]に示すタンパク質集合構造の変化から、タンパク質が加熱されるにつれて、大きな凝集体が徐々に崩壊し、その割合が徐々に減少し、最終的により小さなタンパク質集合システムが形成され、より歯ごたえのあるタンパク質の食感が得られることがわかります。

もちろん、タンパク質の変性は過度になってはいけません。図4に示すように、タンパク質の組み立て前は特定の方向性を持たない緩い構造（a）、組み立て後は非常にコンパクト（b）、組み立て構造が部分的に破壊された後はわずかに緩い構造（c）になります。串焼きの味について言えば、（ｂ）十分に焼かれていないものは硬くて噛みにくい。 （ｃ）適度に焙煎されたものは、繊維質で噛みごたえがあり、柔らかくジューシーである。 (a) は、肉を煮込んだときによく起こります。つまり、口の中で溶けるほど煮込みすぎた状態です。これはバーベキューに必要な味ではありません。

図4 タンパク質の組み立てと変性。 a.未組み立て; b.しっかりと組み立てられた（生の肉）紀元前部分的に損傷した肉（調理された肉）画像出典：参考文献[5]

ロースターは確かに肉の内部の食感を絶妙にコントロールすることができます。まず、串の表面にメイラード反応のメラニンポリマー層が素早く形成され、その後ゆっくりと加熱されて内部のタンパク質が変性し、肉汁が生成されます。メラノイジンはポリマーなので、肉汁の水分損失を効果的に防ぎ、肉の内部が乾燥するのを防ぎます。ジューシーな串焼きは水分含有量が高く、水の比熱も大きいため、地元の肉タンパク質の過度な変性を効果的に回避し、串焼きの究極の味を確保できます。この工程では、火のコントロールが極めて重要ですが、グリル職人は複数の作業をこなす必要があります。なぜなら、肉の内部から肉汁が出てくると、串焼きの味付けにも重要になるからです。

まだ安心：バーベキューと健康、火の構造の香りをコントロール

化学的な観点から見ると、グリルすると窒素を含む有機物質、つまり芳香族化合物が多数生成されます。これらはバーベキューの風味の中心ですが、これらの物質は発がん性と関連付けられることが多いです。結局、串の表面にはダイオキシンやタールなどが浮いている可能性がある。さらに、風味を増すために、炭火や果樹の枝を使って調理する特別なバーベキューも多くあります。これらの天然植物自体が持つスパイスや有機物は、焼くと肉の表面に自然に蒸発したり、直接物理的に吸着して風味を与えたり、化学反応を起こして香りを与えたりするため、串焼きはより特別なものになる一方で、新たな健康リスクももたらします。

図 5 バーベキューでは窒素を含む有機物が大量に発生し、これも発がん性がある可能性があります。画像出典: インターネット

科学的な報告によると、2002年にネイチャー誌に掲載された論文が、メイラード反応、あるいはバーベキューで少なくともアクリルアミドが発生することを示唆した最初の論文だった[6]。アクリルアミドは発がん性物質としてよく知られているため、バーベキューを食べ過ぎると実際にがんのリスクが高まる可能性があります。しかし、別の観点から見ると、投与量を考慮せずに毒性について語るのはばかげています。たまにバーベキューをすることで摂取する毒素は、受動喫煙で摂取する毒素よりもはるかに少ないかもしれません。

母の考えでは、バーベキューは健康に悪影響を及ぼす炭素灰に覆われた毒物です。私の考えでは、バーベキューは憂鬱や不安を治す香り豊かな解毒剤です。もちろん、バーベキューで解決できない問題はありませんが、お母さんの言うことに耳を傾け、怪我をさせないことの方が重要なようです。

参考文献

[1] マイラール、LC.アミノ酸の糖に対する作用。体系的な方法でのメラノイジンの形成。 Comptes Rendus（フランス語）。 （1912）、154：66-68。

[2] ホッジ、JE. 「乾燥食品、モデルシステムにおける褐変反応の化学」。農業および食品化学ジャーナル。 1953年、1（15）：928-43。

[3] https://zh.wikipedia.org/wiki/%E7%BE%8E%E6%8B%89%E5%BE%B7%E5%8F%8D%E5%BA%94

[4] Van Boekel M. メイラード反応の速度論的側面：批判的レビュー[J].食品/Nahrung、2001、45(3): 150-159。

[5] Promeyrat A、Gatellier P、Lebret B、他。調理肉におけるタンパク質凝集の評価[J]。食品化学、2010、121(2):412-417。

[6] シュタドラーRH、ブランクI、ヴァルガN、他メイラード反応生成物からのアクリルアミド[J]。ネイチャー、2002、419(6906):449-450。

この記事は科学普及中国星空プロジェクトの支援を受けています

制作：中国科学技術協会科学普及部

制作：中国科学技術出版有限公司、北京中科星河文化メディア有限公司

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