「A Bite of China 4」が明らかにする：食べ物と物理学が出会うと、それは驚くべきものになる！

「A Bite of China」は、中国の食文化をさまざまな角度から紹介し、視覚と味覚の両方を刺激する文化の饗宴を観客に提供します。近年、大きな注目を集める文化現象となっています。

食文化は、その場所の自然地理、習慣、地域的条件を反映するだけでなく、本質的には技術的な現象でもあります。食文化における科学的要素に注目することで、中国の食文化に対する理解が深まります。 「A Bite of China（シーズン4）」（以下、「A Bite of China 4」と表記）を視聴する過程で、物理学の観点から美食の謎を理解する機会が与えられました。今日の技術が進歩した時代において、食文化における科学的要素に注目することは、食文化の普及、継承、発展に役立つでしょう。

熱はどのようにして食品に伝わるのでしょうか?

生の食べ物を調理済みの食べ物にすることは、一般的に言えば、食べ物に熱を与えることです。しかし、考慮すべき要素や実施方法が異なるため、最終的な食料生産方法も異なります。中国の食文化における生産方法と生産設備の多様性は、我が国の労働者がその背後にある科学的原理を徹底的に理解し、十分に活用していることを反映しています。

食品に熱を与える方法は、物理的な熱伝達媒体の観点からのみ考えると、光子ガス（黒体放射、単色マイクロ波）、固体熱接触、液体（水、油）熱接触、ガス（水蒸気、燃焼空気、燃焼油とガスの混合物）熱伝達などがあり、時には巧妙な組み合わせもあります。

黒体放射

オーブンの炉床が黒くなっているのは偶然でしょうか？

パンやゴマケーキを焼くためのオーブンを例に挙げてみましょう。炉は黒体放射に近い広範囲の電磁放射を放射します (良質のオーブンの壁は黒色ですが、これは偶然ではありません)。この熱放射は食品内の水分に吸収され、食品が調理されます。

黒体輻射の拡散散乱特性により、かまどに面したパンやパンケーキの露出部分は均一に焼けます（「Tip of the Tongue 4」「ユニークスキル」、大きなかまどパンケーキを参照）。同時に、壁に取り付けられたパスタの底部は、機械的な振動を通じて高温のオーブン壁によって加熱されます。パスタに泡が発生すると、熱伝導面が不均一になり、焼き上がりが悪くなります。現代の電子レンジは単一周波数の電磁波（2.45GHz）を使用します。電磁波は水に吸収されると温度が上昇するため、水分を含んだ食品を加熱するには電子レンジの方が適しています。

固体の熱伝達

ピーナッツを揚げるときになぜ砂を加えるのでしょうか?

固体の熱伝達の問題を最もよく示す調理方法は、ピーナッツ、栗、中国のカヤを大きな鍋で揚げるなどの揚げ物です。この熱伝達方法の欠点は、ナッツとフライパンの接触がほぼ点型であるため、熱伝達が極端に不均一になることです。

我々労働者の知恵は、砂、鉄粉、塩などの固体粒子を鍋に入れて三次元の熱伝導性流体を形成し、ピーナッツ、栗、カヤがこれらの粒状物質と表面接触できるようにすることです。ピーナッツやその他の材料はより均一に揚げられ、焦げたナッツの問題を回避できます（「A Bite of China 4」の「Heavenly Work」、揚げた Torreya grandis を参照）。

液体熱伝達

揚げ物が外はカリカリ、中は柔らかい理由

液体熱伝達の特徴は、全周接触と均一な熱伝達です。最も一般的な調理方法は煮ることです。常圧下では、水の沸点は100℃を超えません。一部の食品を調理する場合、この温度は低すぎる可能性があり、油などの高沸点液体ではより高い温度を実現できます。

熱い油と食品の間の大きな温度差により、非常に速い熱伝達を実現できます。この加熱方法により、食品の外はカリカリ、中は柔らかい食感に仕上がります。これは、魚や肉製品の調理に特に適しています (「A Bite of China 4」「ユニークなスキル」、酢魚を参照)。熱い油の温度は水の沸点よりもはるかに高いため、水はすぐに沸騰して蒸発し、「揚げる」効果を生み出します。このプロセスでは、食品は内部の水分の蒸発によって実際に調理されます。

高温の油水混合蒸気は可燃性であり、特殊な高温媒体を提供し、炒めるなどの調理方法で食品をふっくらと柔らかく保つことができます（「A Bite of China 4」の「ユニークなスキル」、炒め腎臓を参照）。

混合熱伝達

ベーコンは燻製にするとなぜおいしくなるのでしょうか?

炎は、広範囲の光と高温のガスを含む混合熱伝達媒体です。火を使った調理法には、焼くことや燻製することなどがあり、これらは非常に古い方法である（『A Bite of China 4』「董田」、火の池を参照）。

炎は運搬体として強力な輸送能力を持ち、木の香りや唐辛子などのスパイスの風味を肉製品に運ぶことができます（「A Bite of China 4」の「Huan Fa」、燻製ベーコン、「A Bite of China 4」の「Fireworks」、黒豚のロースト、「A Bite of China 4」の「Feng Wu」、炭火焼きのカニを参照）。これにより、燻製食品に独特の風味が与えられます。

高温蒸気

蒸すことで本来の風味を保つことができます

高温スチーム調理は、水蒸気が食品の内部を含む空間全体に充満する特性を利用し、食品に均一に火が通りやすくなります。これは、表面や毛穴が開いている食品に特に適しています。

さらに、常温常圧の蒸気は溶解性が非常に低いため、食品本来の風味を保つのに役立ちます。したがって、蒸し料理は特に一般的な調理法です（「A Bite of China 4」の「Fengwu」、蒸し料理を参照）。密閉容器を加熱すると、蒸気圧は温度とともに増加します。容器内の圧力が急激に解放されると、食品内のガスが外に噴出し、ポップコーンのような効果を生み出します。

材料によって熱伝導が異なる

蒸しパンの穴をなぜくり抜く必要があるのでしょうか？

結局のところ、食品の生産プロセスを決定する要因は食品そのものです。食品の材料組成、構造形態、熱伝導率、加熱による動的影響などにより、調理にはさまざまな考慮が必要になります。最終的に機能する生産方法はすべて科学的です。

2つの例を挙げてみましょう。蒸しコーンブレッドは、高温の蒸気を生地に浸透させて調理します。卯頭は円錐形をしているため、深さは表面と異なります。蒸しパンをできるだけ同期させて蒸すために、蒸しパンの底に穴を開けます。

パンケーキの場合、生地を片面から加熱すると、中が生のままになる可能性が高くなります。生地を何層にも折り、空気の層で熱伝導を部分的に遮断し、内側から蒸すことで、外はカリカリ、中は柔らかいという効果が得られます（『A Bite of China 4』「天業」、カリカリの揚げパンケーキを参照）。

水分を含む物質の温度を制御することで、さまざまな風味が生まれます

水はあらゆる種類の食品の重要な成分であるため、水の物理的特性を理解することが料理の芸術を理解する鍵であると言えます。

餃子を茹でるときに冷水を加えると、内部の水蒸気が冷やされる。

水は電磁波のほぼ全スペクトルを吸収します。これが、食品がさまざまな加熱方法で調理できる根本的な理由であり、シェフが水という要素に特別な注意を払うべき根本的な理由でもあります。

食品を蒸したり揚げたりすると、閉じ込められた水蒸気によって食品の平均比重が水や油よりも低くなるため、食品が浮き上がり、何もしなければ生焼けになってしまいます。この問題は餃子を調理するときに発生します。餃子を茹でる際は、水が沸騰しているときに冷水を加えることをおすすめします。これは、餃子内部の水蒸気を冷却し、餃子が完全に水に浸かって完全に調理できるようにするためです (「A Bite of China 4」「中国風」、餃子の調理を参照)。

食品で「閉じ込められた」水は、別の方法で「処理」する必要がある

水は万能溶媒であり、常圧下で 100°C まで加熱することができ、これが骨やナッツなどの食品の栄養素を溶かす能力の鍵となります。したがって、スープ作りは料理芸術の主要な分野であり、そこには多くの素晴らしいものが含まれています。高圧・高温の水蒸気は溶解力が非常に強いです。蒸し鶏など、栄養素を溶かす必要がある食品の場合は、高圧蒸気を使用するのが適切な選択です。

一方、揚げ物や焼き物の場合は、食材の水分をいかに保つかが問題になります。興味深い戦略は、保護層を追加することです。この戦略は、揚げるときに食べ物を衣で覆うときや、泥で乞食の鶏を作るときに使用されます。ここで注意すべき点は、閉じた殻を形成するためには、外側の生地や泥が急速に固まって保護層を形成できるほど初期温度が高くなければならないということです。保護層は熱伝導率が低いため、保護層内の水分が高温により蒸気に変わり、食品を蒸すことができるため、食品が非常に新鮮で柔らかくなります。

注意：揚げた牛肉のミートボールなど、厚い保護層を形成しやすい食品を調理する場合、冷却後でも内部の気圧が外部の大気圧よりも高くなることがあります。殻をかじると中から果汁が噴き出すので食べるときは注意しましょう。

また、水は凍ると体積が約10％膨張します。水が細胞に入り込んで凍ると、動物や植物の細胞に穴が開きます。これは果物を保存するのには適していませんが、揚げ物に使用する肉類の場合は、この水の特性を利用したほうがよいかもしれません (「Tip of the Tongue 4」の「Hua Fa」、冷凍肉コレクションを参照)。肉に十分な水分を吸収させ、凍るまで冷やしてから衣をつけて揚げます。肉の食感が柔らかくなります。

食品の調理の技術は科学に満ちています。 「A Bite of China」では、世界各地のユニークな食文化を紹介しています。視覚と味覚の楽しみとしてのみ捉えるのは残念です。著者は、「A Bite of China」が優れた基礎物理教育教材も提供できることを強調したいが、これはおそらく作成者が当初は予想していなかったことである。

（著者の曹則賢は中国科学院物理研究所の研究員です）