本文最初发表于 The Conversation。
仅仅是想到烧烤的烟熏香气和诱人风味，就足以让大多数人垂涎欲滴。夏天到了，这意味着美国很多人都迎来了烧烤季。
我是一名研究天然化合物的化学家，同时也是一个美食爱好者——包括烧烤。在烤架上烹饪看似简单，但有很多化学原理使烧烤区别于其他烹饪方法，并带来如此美味的体验。
用火烹饪
首先，定义烧烤很重要，因为这个词在不同的文化或地理区域可能有不同的含义。最基本来说，烧烤是指在明火上烹饪食物。烧烤区别于其他烹饪方法的，是热量如何传递到食物上。
在烧烤中，滚烫的烤架通过被称为传导的工艺，通过直接接触为食物加热。食物也通过吸收下方火焰的辐射来升温和烹饪。这些加热方式的结合，可以让你将与烤架接触的食物部分煎得焦香，同时通过辐射热将未接触烤架的部分——如侧面和顶部——烹熟。由此产生的温度范围，会形成复杂的风味和香气混合物。而在炉灶上烹饪时，辐射热要少得多，大部分烹饪是通过食物与锅的直接接触完成的。
烧烤时，你可以将食物直接放在火焰上方——这被称为直接加热——或者放在远离火焰的地方进行间接加热。直接烹饪法使食物承受非常高的温度，因为烤架表面温度可以达到500到700华氏度（260到371摄氏度）。间接烹饪法则将热源放在食物的侧面或下方很远的地方，使食物承受约200到300华氏度（93到149摄氏度）的温度。
烹饪是使用高温来驱动化学反应，从而在分子层面改变食物的过程。当你在较高温度下烹饪肉类时——比如在烧烤炉上进行直接加热——首先发生的是肉类表面附近的水分蒸发。一旦表面变干，高温就会促使肉类表面的蛋白质和糖发生一种叫做美拉德反应的反应。这种反应会产生复杂的分子混合物，使食物味道更鲜美或“有肉味”，并增加香气和风味的层次感。反应及其产生的风味受到许多变量的影响，包括温度、酸度以及任何酱料、腌料或腌液中的成分。
蔬菜也会发生类似的反应。烧烤允许水分蒸发或滴落，而不会被锅具困住。这可以防止蔬菜变得湿 soggy，并促进焦糖化反应。这些反应将碳水化合物和糖转化为更小的化合物，如具有烘烤风味的麦芽酚——以及带有坚果、肉香和焦糖风味的糠醛。
焦香酥脆
烧烤食物的另一个标志是其独特的焦香味。当食物长时间暴露在高温下时，食物中的非碳原子会分解，留下酥脆的黑色碳。这就是燃烧或烧焦的过程。
几乎没有人喜欢完全烤焦的肉，但少量的酥脆焦香风味可以为食物增添丰富的层次感。在烧烤炉的直接加热下烹饪，你可以添加适量的焦香味来满足你的口味。
不幸的是，对于喜欢多一点酥脆口感的人来说，焦黑肉类中的一些化学物质——称为杂环胺和多环芳烃——是已知的致癌物。虽然危险性远低于吸食香烟，但例如，限制肉类烧焦的程度有助于降低患癌风险。
烟熏风味
烧烤的最后一种标志性风味是烟熏味。用木材或木炭烧烤会产生大量的烟雾。即使是在燃气烤架上，融化的脂肪滴到热源上也会产生烟雾。当烟雾在烧烤炉周围盘旋时，食物会吸收其风味。
烟雾由气体、水蒸气和燃料中的微小固体颗粒组成。燃烧木材会分解称为木质素的分子，这些分子会转化为更小的有机分子——包括丁香酚和愈创木酚——这些是产生标志性烟熏风味的主要物质。
当烟雾接触食物时，烟雾中的成分可以被吸收。食物尤其擅长吸收烟熏风味，因为它含有脂肪和水分。它们各自会结合不同类型的分子。从化学角度来看，脂肪是非极性的——意味着它们带有的电荷很弱——并且很容易抓住其他非极性分子。水是极性的——意味着它有带正电的区域和带负电的区域，类似于磁铁——并且擅长结合其他极性分子。根据成分的不同，有些食物比其他食物更容易吸收烟熏风味。利用化学原理增加食物的烟熏味的一种方法是在烧烤过程中定期喷水。
根据燃烧的物质不同，烟雾可能含有数百种潜在的致癌物。关于烤肉是否会吸收足够多的烟雾而对健康构成重大风险的研究非常有限。但研究人员知道，吸入烟雾与癌症密切相关。
虽然烤制您最喜欢的菜肴的想法可能会唤起简单乐趣的感觉，但其背后的科学却相当复杂。下次您品尝烤架上食物的烟熏美味时，希望您能欣赏到帮助产生它的化合物和反应的多样性。
Kristine Nolin 是里士满大学化学副教授.
