果醬中的科學

生活科學趣談

曾經做過藍莓果醬的朋友們或許曾有過這種疑惑,那就是為何藍色的果實做不出藍色的果醬來?小學自然課曾提及從紫甘藍所萃取的天然有機色素可以拿來當作酸鹼指示劑

很可愛的小朋友們!順便附上紫甘藍汁在 pH=1 ~ pH=12 的顏色變化

紫甘藍汁之所以能當作酸鹼指示劑,其機制來自於其中的 花色苷Anthocyanin),它是花青素(Anthocyanidin)C15H11O6與醣類物質以醣苷鍵結合之後的物質。因此紫甘藍色素在酸鹼中能呈現不同的色澤,比較嚴謹的說法應該是花色苷(或稱花青素的醣苷化合物),而非花青素。花色苷與花青素的差別,就如同先前這篇《香草棒》提及的香莢蘭配醣體(glucovanillin)之於香草醛(vanillin)

由於藍莓的花色苷在pH等於或小於4時呈現紅色,因此若在製作果醬時加入酸性物質(萊姆汁、檸檬汁),色澤就會偏紅了

為何製作果醬時會加入酸性物質?這除了酸性環境能抑制細菌孳生而有利於食品的保存之外(加工食品的 pH值常調整到 4~5左右),酸味物質也能提升風味,讓加了糖的果醬不至於嚐起來太過甜膩。較精確的說法則是酸性物質具有減弱甜味的抑制作用(suppression),比如砂糖、檸檬酸、食鹽、奎寧這4種呈味物質,若將任2種以適當比例混合時,均會減弱彼此的味覺(這也是為何小時候喝中藥總會配一片仙楂片的原因)。製作果醬時加入酸性物質還有一個重要的原因,就是為了有效形成凝膠化,其可視為親水膠體的長鏈分子相互交聯而形成能將液體包覆在內的立體網絡,從而獲得堅固的結構以抵抗外界壓力而阻止體系的流動。

果膠來自植物的細胞間質,扮演著將細胞結合在一起的角色,屬於多醣膳食纖維的一種,其中的一種結構如下:

在加熱熬煮的過程中,果膠除了會被溶解之外,也會部分水解成分子量較小的 寡聚半乳糖醛酸(註:單體是半乳糖醛酸 C6H10O7),致使果肉與果皮發生軟化

製備果醬得熬煮很長一段時間,除了加熱能使果膠溶解之外,將水汽化來濃縮醬汁是主要的目的。因為加水分解的逆反應就是脫水聚合,加上糖能將食物脫水的滲透壓特性,藉由糖與果膠競爭結合水分子就有利於果膠鏈之間的聚合。醬汁熬煮後,一旦冷卻到凝膠化溫度以下時,凝膠就會開始形成。低的pH值(最佳的pH值約在2.8~3.2)亦可扮演促進凝膠化的角色,這是藉由氫離子來抑制羧基 -COOH的解離,並使羧酸鹽基團轉化為羧酸基團,分子不帶淨電荷,進而靜電排斥力下降,分子間得以順利交聯,這就如同蛋白質的等電點機制一樣,於是”糖酸果膠凝膠”的果醬就形成了!

在日常生活中,果膠通常是從柑橘的果皮中萃取