烤過的食物，為什麼
那麼香？
烤吐司的香氣、烤肉的煙香、咖啡的氣味、咖哩裡焦糖化的洋蔥。明明是完全不同的食物，卻都帶著「焦香」這種同一方向的美味。其實，這些全都是同一個化學反應造成的。而這個反應，只要在「煮」的狀態下，就絕對不會發生。
同樣的雞肉，用兩種方式烹調。一種是用平底鍋煎，另一種是用熱水煮。
煎過的那一份呈現焦香的褐色，整個房間都瀰漫著香氣。煮過的那一份則維持白色。並不是不好吃，但那種「焦香」完全不存在。
用的食材相同，溫度也都夠高。唯一的差別，只是有沒有水。
這個差異，大大左右了料理的美味程度。分界點就在100℃。
食物中含有的蛋白質碎片與糖，在加熱下結合並發生反應。生成的是褐色色素，以及多達數百種的香氣物質。這些都是原本食材裡沒有的東西。
這個反應要活躍起來，大約需要140℃以上。但只要有水，溫度就會卡在100℃上不去。把水分蒸發掉，是焦香出現的入場條件。
也就是說，「烤」和「煮」的差別，並不在於加熱方式本身。而是有沒有發生完全不同的化學反應。以下依序說明。
發生了什麼事
不論是肉、麵包還是蔬菜，都含有蛋白質與糖。平常這兩者只是各自存在，互不相干。
但只要溫度夠高，這兩者就會結合，變成完全不同的物質。而且不會就此結束，生成物還會進一步反應，一路不斷分支下去。
最終生成的是褐色色素，以及多達數百種的香氣成分。烤麵包的香氣、咖啡的香氣、醬油的香氣，這些在加熱之前，都不存在於任何地方。
有趣的地方就在這裡。我們感受到的「焦香」，並不是食材原本就有的味道，而是在加熱過程中，當場生成的新物質。
吐司、烤肉、咖啡、醬油、巧克力、柴魚、啤酒。食材和做法都不一樣，但共通點只有一個：都是在加熱蛋白質與糖。
因此生成的香氣成分也有重疊，讓我們感受到「焦香」這個共通的系統。世界各地的料理，只要用火，就會朝這個方向發展，並非偶然。
為什麼有水就不會發生
這是實際應用上最重要的部分。
這個反應要活躍起來，一般認為需要約140℃以上。但只要食材表面還殘留水分，溫度就不會超過100℃。因為加進去的熱，都拿去把水變成水蒸氣了。
也就是說，「水沒乾之前，不會上色」。用水煮、燉煮、蒸的烹調方式，溫度永遠超不過100℃，所以這個反應不會發生。燉菜會變褐色，是醬油的顏色，不是焦色。
- 平底鍋裡放太多肉 ― 一次放太多，釋出的水分來不及蒸發，鍋內就會變成悶蒸狀態。結果不會上色，反而偏灰白。分批少量煎才是正解
- 表面還濕就下鍋煎 ― 得先花時間把水蒸乾。下鍋前用廚房紙巾把水分擦乾，上色的情況就會不一樣
- 用冷的平底鍋開始煎 ― 溫度上升前，水分就先跑出來了
- 太早、太頻繁翻面 ― 表面還沒完全受熱就離開鍋面，就會停在蒸發水分的階段
反過來說，想要上色，只要專心「把水蒸乾」就好。
而是發生的化學反應，本來就不同。
常聽到的「把肉汁鎖住」是真的嗎
煎牛排時，常有人說「先用大火把表面煎硬，把肉汁鎖住」。這個說法，目前已被否定。
實際上，有實驗煎完之後秤重比較，結果顯示用大火煎過表面的肉，並沒有留下比較多水分。煎過的表面不會形成膜，水分照樣會流失。
那麼，把表面煎硬是否毫無意義呢？恰恰相反。把表面煎出焦色，有明確的意義，因為那正是在製造焦香本身。只是理由不是「鎖住水分」，而是「產生風味」而已。
做法是對的，只是解釋錯了。這種事並不少見。
想讓顏色更深，或想抑制上色時
- 偏鹼性會讓反應加快。把洋蔥炒成焦糖色時，加一小撮小蘇打會明顯加快上色速度（加太多會破壞口感，風味也會改變）。蝴蝶脆餅特有的褐色，也是靠烤之前先浸過鹼性液體做出來的。
- 加糖會更容易上色。照燒醬，或是在麵包上塗牛奶、蛋液的「增亮」做法，其實也是在補充色與香的原料。
- 反過來，加酸會讓反應變慢。如果在早期就加入檸檬或醋，上色程度會被抑制。
- 焦黑並不是這個反應的延續。溫度升得太高，食材本身會分解變成碳。這時香氣會消失，只剩下苦味。「焦香」和「燒焦」之間，有明確的界線。
已知這個反應在高溫下進行時，會副產生一種叫丙烯醯胺的物質。尤其是把馬鈴薯等澱粉含量高的食材，用超過120℃的高溫烹調時，特別容易生成。
根據動物實驗結果，人們擔心它對健康的影響，各國食品安全機構都建議「不要用超出必要的高溫、長時間加熱」「不要炸或烤到深褐色」。日本的相關機構對家庭烹調也提出了類似的提醒。
不需要想得太複雜。烤到誘人的金黃色就停手，焦黑的部分去掉。這樣就足夠了。畢竟燒焦，在美味的層面上本來就是失敗。
在廚房就能確認的事
- 準備3片吐司
- 第1片直接放進烤麵包機
- 第2片先在表面輕輕抹上水，再放進烤麵包機
- 第3片先薄薄塗一層牛奶，再放進烤麵包機（補充糖與蛋白質）
- 用同樣的時間烤，比較3片的顏色和香氣
抹過水的那片應該上色較慢，塗過牛奶的那片顏色會更深、香氣也更濃。水會讓反應停止，糖與蛋白質則會讓反應加快。這篇文章講的內容，會在這3片吐司上一字排開。請注意不要烤過頭（不要離開烤麵包機，燒焦也可能引發火災）。
總結
烤過的食物之所以香，是因為蛋白質與糖在加熱下結合，當場生成了原本食材裡沒有的顏色與香氣。而只要有水，溫度就會卡在100℃上不去，這個反應就不會開始。
焦香，不是食材原本就有的味道。
而是烤的過程中，誕生的味道。
關於這裡生成的香氣，我們的身體是如何把它當成「味道」感受到的，詳見為什麼感冒時會吃不出味道？。
想知道更多 ― 專有名詞、化學式、與教科書的連結從國中理科到研究中的議題，明確標示是哪個程度的內容
- 國中國中理科會學到的範圍
- 高中高中「化學基礎」「生物基礎」會學到的範圍
- 高中＋高中「化學」「生物」，或教科書中屬於進階、專欄性質的內容
- 大學高中不會教，屬於大學專業科目（食品化學・生物化學）的內容
- 研究中就連大學也還沒當作「定論」教授、目前研究者仍在調查中的議題
國中名詞：這個反應是有名字的
- 梅納反應（Maillard reaction）：本文說明的反應名稱，日文中也稱為「胺羰基反應」。命名源自1912年法國醫師暨化學家路易-卡米耶・梅納（Louis-Camille Maillard）的報告。
- 焦糖化：只有糖被強烈加熱時發生的另一種褐變反應。布丁的焦糖醬就是這個。一般認為需要160℃以上，比梅納反應所需的溫度更高。實際料理中，兩者常常同時進行。
- 類黑精（melanoidin）：梅納反應生成的褐色色素統稱。並非單一物質，而是結構各異的多種高分子聚合物的集合。
- 還原糖：能參與這個反應的糖類，葡萄糖、果糖、乳糖等都屬於此類。砂糖（蔗糖）本身無法直接參與，但加熱分解後就能參與。
- 丙烯醯胺：高溫烹調時產生的副產物之一。尤其是含天門冬醯胺（一種胺基酸）較多的食材（如馬鈴薯）特別容易生成。
高中用算式確認：為什麼煮再久也不會上色
同樣是肉，用烤的會變褐色，用煮的卻怎麼煮都不會變褐色。煮再久也一樣。這個差異可以用計算來說明。
溫度每升高10℃，反應速度約快2倍
| 升高的溫度 | 單位為 ℃ |
| 速度倍率 | 每10℃就乘以 2（不是用加的） |
這是在日常溫度範圍內常用的估算基準（壓力鍋那篇文章也用過同樣的估算方式）。
還有另一件事，這個才是關鍵。
只要有水，溫度就不會超過100℃
水在沸騰的時候，加進去的熱不是拿去升溫，而是拿去把水變成水蒸氣。所以燉菜裡面，就算把火開大，溫度也一直停在100℃。
| 燉菜表面 | 100℃ |
| 煎肉的表面 | 設為 150℃ |
| 溫差 | 150 − 100 ＝ 50 ℃ |
| 相當於幾個10℃ | 50 ÷ 10 ＝ 5 個 |
| 速度倍率 | 2 × 2 × 2 × 2 × 2 ＝ 32 倍 |
32倍。用烤的話1分鐘就上色，用煮的話換算起來要32分鐘。而且實際差距還會更大，因為溫度越高，這個反應的倍率效果也會越強。
你可能會想「那用小火慢慢煮，總有一天會上色吧」。不會的。因為只要在煮，溫度就卡在100℃，過不去。不夠的不是時間，是溫度。
用烤的時候也一樣，只要表面還濕，就超不過100℃。要等表面的水蒸乾之後，才會開始上色。這段時間也能算出來。
| 把1克水變成水蒸氣所需的熱量 | 約 2260 J |
| 肉表面附著的水分 | 設為 5 g |
| 所需熱量 | 2260 × 5 ＝ 11300 J |
| 平底鍋傳來的熱 | 設為 1000 W ＝ 每秒 1000 J |
| 水蒸乾所需時間 | 11300 ÷ 1000 ≒ 11 秒 |
也就是說，會有大約10秒完全不上色的時間。這段期間，熱並不是用來升溫，而是用來把水蒸乾。
料理常說「煎肉前先把表面擦乾」，就是為了縮短這11秒。另外，肉放太多，水分就蒸不乾，永遠不會上色。因為原本想「煎」，結果變成了「蒸」。這兩件事，可以說都是這個計算直接變成了廚房裡的做法。
| 梅納反應 | 胺基酸＋還原糖／約140℃起活躍／產生顏色與香氣 |
| 焦糖化 | 僅糖類／約160℃以上／甜香與苦味 |
| 碳化（燒焦） | 過熱導致分解／香氣消失，只剩苦味與碳 |
並不是溫度越高越好。①的倍率效果，對破壞香氣的反應也一樣有效。會加快2倍的，不只是我們想要的反應。
能否烤得好吃，其實是升溫到足以產生顏色與香氣，又要在燒焦之前停下，在這段有寬度的區間裡拿捏。大火雖然快，但這段區間也會同樣變窄。算式能告訴我們的，就到這裡。
高中＋為什麼會生成「數百種」之多
這個反應不是單一路徑。最初結合之後，會發生名為阿馬多利重排（Amadori rearrangement）的結構重組，接著分岔成許多不同路徑。
過程中還會發生史崔克降解（Strecker degradation），胺基酸分解生成醛類，這些正是香氣的主要來源之一。此外，生成的物質彼此還會再反應，逐漸長成更大的分子（色素）。
分岔的方式，會因是哪種胺基酸、哪種糖、溫度、時間、水分、pH值而不同。所以同樣是「焦香」，麵包、咖啡、醬油的香氣卻各不相同。有多少種組合，就有多少種香氣。
偏鹼性會讓反應變快，一般解釋是因為胺基以更容易反應的形式（未質子化的形式）存在的比例增加了。
大學其實，體內也在發生同樣的反應
這個反應並沒有溫度下限，即使在低溫下也會緩慢地進行，也就是說，在體溫下也會發生。
實際上，血液中的葡萄糖會一點一點地與血紅素等蛋白質結合。糖尿病檢查中使用的HbA1c（糖化血色素），測的正是這種被糖化的血紅素比例，用來反映過去1到2個月的血糖狀況。廚房裡發生的反應，和健康檢查上的數值，其實是同一套化學。另外，血紅素被其他物質搶走的故事，可參見一氧化碳那篇文章。
反應進一步進行後生成的物質群，統稱為糖化終產物（AGEs），目前正被研究與老化引起的組織變化、以及糖尿病併發症之間的關聯。
研究中還不清楚的事
- 即使過了100多年，這個反應的全貌至今仍未完全描繪清楚。中間產物眾多，反應路徑如網狀般不斷分岔，而且許多生成物的結構並不固定。就連「類黑精究竟是什麼」這個問題，也沒有單一的答案。每天烤麵包時產生的那抹褐色，其真面目其實還沒被完全弄清楚。
- 與美味的對應關係也還在研究中。已鑑定出的香氣成分多達數百種，但究竟是哪些成分、以什麼比例，構成了「焦香」這種感覺，目前尚未完全解明。就算想重現，往往也做不出和真品一樣的印象。
- 丙烯醯胺實際的風險評估，仍有爭論。動物實驗顯示有影響，但在人類日常飲食層級的流行病學研究，結果並不一致。各國機構雖然都主張「應減少攝取」，但在設定明確標準值上仍相當謹慎。
- 體內糖化與老化的關係，因果關係也還不明確。已知糖化終產物的累積，與老化造成的組織變化會同時出現，但要釐清「究竟是原因還是結果」並不容易，而從食物中攝取的部分，究竟會對體內造成多大影響，也仍有爭議。標榜「減少AGEs」的資訊中，混雜著不少科學根據薄弱的說法，需要留意。
與教科書的連結（依程度區分）
| 程度 | 科目・單元 | 對應本文哪個部分 |
|---|---|---|
| 國中 | 理科・物質的變化／狀態變化與溫度 | 加熱會生成不同物質、有水時卡在100℃ |
| 高中 | 化學基礎・有機化合物／生物基礎・蛋白質與糖 | 胺基與羰基、還原糖 |
| 高中＋ | 化學・有機化學／反應速率與 pH | 阿馬多利重排、史崔克降解、鹼性加快反應的原因 |
| 大學 | 食品化學・生物化學・臨床檢驗 | 類黑精、HbA1c、糖化終產物 |
| 研究中 | 食品化學・營養流行病學（未解決） | 反應路徑全貌、香氣與美味、丙烯醯胺、糖化與老化 |
| ― | 家政科 | 上色的技巧、避免烤過頭的理由 |
- Maillard, L. C., Action des acides aminés sur les sucres, Comptes Rendus de l'Académie des Sciences, 1912（最初的報告）。
- McGee, H., On Food and Cooking: The Science and Lore of the Kitchen（烹調科學的標準解說書，內含對「鎖住肉汁」說法的驗證）。
- Hodge, J. E., Chemistry of browning reactions in model systems, Journal of Agricultural and Food Chemistry 1(15), 928–943, 1953（反應路徑的整理）。
- 日本內閣府 食品安全委員會（食品安全委員会）以及農林水産省（農林水産省）關於丙烯醯胺的資訊提供與家庭烹調注意事項。
- 歐洲食品安全局（EFSA）對丙烯醯胺的評估，以及各國機構的降低指引。
- 日本糖尿病學會（日本糖尿病学会）關於 HbA1c 定位的相關資料。
※ 反應活躍起來的溫度等數值，會因食材與條件而有所差異。本文所列為一般常用的估算基準。
※本文為大眾科普解說。有關健康或飲食的判斷，請遵循醫師、營養師等專業人士及公家機關提供的資訊。烹調時請注意勿加熱過度，並依器具的使用說明操作。文中數值僅為幫助理解原理的參考基準。