臺灣化學教育

飲食文化與化學：從馬鈴薯看世界文明史

梁家祺

元智大學通識教學部
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n  馬鈴薯原產於南美

馬鈴薯原產於南美安地斯山脈的高原上，在嚴酷的氣候下仍旺盛生長，由於糧食充足和食物供應系統無虞，才孕育出蒂亞瓦納科文明與印加文明。在安地斯山脈保持馬鈴薯最常用的方法之一是在室外凍結晾乾，目前馬鈴薯的栽培種已經出現各種不同的顏色、形狀和大小，如圖一所示。早期的馬鈴薯多含較高量的有毒物質—龍葵鹼（solanine），是一種有毒的甾族生物鹼苷類化合物，由β-D-葡萄糖（D-Glc）、D-半乳糖（D-Gal）和L-鼠李糖（L-Rha）組成的茄三糖與茄啶相連組成，如圖二所示。這是野生芋薯類的保命機制，可自然的避免病蟲害，經過居住在安地斯山脈的原住民不斷改良品種，才讓現代人能較方便的食用馬鈴薯，然而對於表皮變綠或長芽的馬鈴薯，還是會有發生龍葵鹼中毒的可能，因此馬鈴薯的儲存必須相對注意。馬鈴薯最適合的儲藏溫度為7-10^oC，溫度若偏高易發芽或腐敗，溫度若太低則會使塊莖內的部分澱粉分解為醣類（McGee, 2009），所以馬鈴薯不適合放在冰箱冷藏。一年多前就曾有知名速食店提供帶皮馬鈴薯（黃金薯），消費者因吃到綠皮的馬鈴薯而嘴巴發麻、噁心想吐，新聞公布後此種品項即下架，至今都未再販售，主因即是綠皮或發芽的馬鈴薯龍葵鹼的含量會增加，且煮熟或高溫油炸也無法降低其毒性。

 

圖一：在高安第斯山脈在室外凍結晾乾的馬鈴薯（左），和目前馬鈴薯栽培出現各種的顏色、形狀及大小（右）

（圖片來源：由左而右，https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Chu%C3%B1o.jpg和https://en.wikipedia.org/wiki/Potato）

圖二：龍葵鹼的化學結構式

（圖片來源：https://zh.wikipedia.org/wiki/茄碱）

由於氣候環境的嚴酷，安地斯山脈的原住民利用冷凍乾燥法研發出馬鈴薯乾—丘紐（chuno），冬天的安地斯山脈日夜溫差可高達30度以上，馬鈴薯透過重複結凍、解凍的過程而多汁鬆軟，接著再利用雙腳踩踏使其出水，一併將毒素排出而完成去澀的工作，之後再讓太陽完全曬乾即為丘紐（Sakai, 2013），丘紐在不透水的密閉空間裡可長期存放達數年之久。丘紐對於南美印度安人的意義就好比麵包之於歐洲人，甚至丘紐可當作商品來換取其他來自深谷或海岸的產品（玉米、木薯、陶器等），時至今日，丘紐仍是玻利維亞和祕魯山區印地安人很重要的食物來源之一。

n  馬鈴薯成為歐洲和北美常用食材

西元1531年，西班牙侵略者法蘭西斯克·皮薩羅（Francisco Pizarro）奇襲印加帝國後，馬鈴薯偶然地隨著軍隊首次橫渡大西洋，返回歐洲。在初登陸歐洲大陸時，其食用性未受青睞，民間傳說吃馬鈴薯會得痲瘋病，甚至連貧窮家庭也不太願意吃馬鈴薯，再加上西班牙人比較喜愛同樣也來自新大陸的番薯，為推銷番薯使其價格高漲，西班牙人大力煽動馬鈴薯是只有窮光蛋才吃的食物，時至今日，仍有些負面語詞影射此偏見，如：懶臥在沙發上看電視的人被稱作沙發馬鈴薯（couch potato）、描述走路沒有保持優雅體態的人為馬鈴薯麻袋（Erdapfelsack）（Haslinger, 2014）。歐洲第一個真正將馬鈴薯當成主食的國家是德國（當時的普魯士），當時的歐洲大國爾虞我詐，小國在烽火連綿中求生不易，普魯士的腓特烈大帝特別舉辦馬鈴薯試吃會，並強迫民眾種植馬鈴薯，在寒害下仍能穩定豐收的馬鈴薯使得其人口穩定成長，13年之間（西元1740-1753年），普魯士的軍力從8萬人增加至13萬人（Sakai, 2013）。

然而，真正讓馬鈴薯料理發揚光大的則是法國的藥學家帕門提爾（Antoine-Augustin Parmentier），一場由歐洲列強發動的七年戰爭（西元1756-1763年），主因是來自殖民地與貿易的競爭，當時在法國軍隊擔任藥劑師的帕門提爾被普魯士軍隊擄獲，在收容所裡待了三年，收容所的主食就是馬鈴薯燉肉湯，他發現馬鈴薯是可讓人飽餐一頓且富含營養的食物，回到家鄉後傾力鼓吹農民種植馬鈴薯，在路易十六的幫助下，當時實驗農場採收時，帕門提爾做了許多馬鈴薯料理款待名流，包括拉瓦節、富蘭克林等名人，至此上流社會與農民開始推動馬鈴薯普及運動，大幅改善糧食的穩定狀況。帕門提爾後來幾乎變成了馬鈴薯的代稱，許多以馬鈴薯為主的菜餚都以他的名字命名，如：碎牛肉燉馬鈴薯泥（hachis parmentier）、鹽鱈魚佐馬鈴薯湯（brandade de morue parmentier）等（Laws, 2014）。

雖然馬鈴薯開始被部分人士認可，但仍沒有被廣泛的接納，在歐洲不少地方，馬鈴薯仍只被用來當做動物飼料和饑民的食物，這一點可從文森·威廉·梵谷（Vincent Willem van Gogh）創作的油畫《吃馬鈴薯的人》（The potato eaters, 1885）中看出，畫中描繪了貧困農家晚上在油燈的光線下吃馬鈴薯的景象，抓起馬鈴薯的手還彷彿沾著泥土的味道（見圖三），真實的透露人們辛勤地在土地上耕作，從畫裡很容易了解當時貧窮與馬鈴薯的關係。愛爾蘭是最早廣泛接受馬鈴薯，也是一個深受馬鈴薯影響的國家，在正式獨立之前，愛爾蘭土地大都為英國地主所有，有些愛爾蘭人還要跟地主承租土地來種植食用作物，經常要面對糧食不足的情形，自從馬鈴薯普及後，缺糧問題大幅改善，短短90年（1754-1845年），人口暴增2.5倍。愛爾蘭人在最肥沃的土地上生產英國所需的糧食，而在最貧脊的土地上種馬鈴薯維生，透過這樣的供養關係，可說是馬鈴薯助長了最初十年的英國工業革命（Standage, 2009）。西元1845年，歐洲各地出現馬鈴薯病害，生病的馬鈴薯整顆腐爛，此病害長達近5年的時間無法控制，貧窮的愛爾蘭人陷入生存的困境，這段時間裡餓死了約150萬的愛爾蘭人，另外的150萬愛爾蘭人離開故鄉前往英國的殖民地（新大陸美國），當時移民的後裔中出現了好幾位美國總統（甘迺迪總統、雷根總統、柯林頓總統），馬鈴薯雖發源自南美的安地斯山脈，卻是由愛爾蘭人逆向帶回到北美大陸（Sakai, 2013）。

圖三：梵谷的《吃馬鈴薯的人》（The potato eaters）

（圖片來源：https://zh.wikipedia.org/wiki/吃馬鈴薯的人）

n  馬鈴薯的熱量和養分

自從馬鈴薯擠身歐洲料理常用食材後，人們不再只靠麥類作物提供熱量，馬鈴薯不只養活眾多人口，也有剩餘存糧，亦可當家畜飼料，讓歐洲人擺脫飢餓的恐懼，也有機會整年都吃得到新鮮的豬肉，也就是說歐洲國力蓬勃發展全拜馬鈴薯之賜。馬鈴薯3個月即可收成，生長在地底不易受氣候的影響，其所供應的熱量是麥類的4倍以上，除此之外，馬鈴薯含有維他命C，由於馬鈴薯中的澱粉，一加熱就化成糊狀，進而避免維他命C溶解於水中，所以馬鈴薯所含的維他命C較耐熱且不容易流失。馬鈴薯的法文是「pomme de terre」，德文是「Erdapfel」，意思都是地底的蘋果（土蘋果），歐洲冬季中部到北部的農田會覆蓋白雪，人們無法獲得新鮮蔬果，還好有馬鈴薯可長期保存又富含維他命C，這富含維他命C的土蘋果可避免歐洲人得到壞血病（Haslinger, 2014）。

n  馬鈴薯澱粉分子和澱粉顆粒結構

馬鈴薯是含高澱粉質的蔬菜，澱粉是由葡萄糖組成的醣類聚合分子，是植物用來儲存能量的分子，主要形式有二：一種是會形成雙螺旋形的直鏈澱粉（amylose），又稱可溶性澱粉，其分子結構如圖四左所示；另一種是有很多分叉像樹枝狀的支鏈澱粉（amylopectin），又稱膠體澱粉，其不溶於水，在熱水中形成糊狀且有很強的黏性，其分子結構如圖四右所示。每一個澱粉粒裡含此兩種分子都是以結晶的形式存在，而這兩種分子以一圈一圈的方式堆成一個澱粉顆粒，相似於樹木年輪的結構。

 

圖四：直鏈澱粉（左）和支鏈澱粉（右）的分子結構

（圖片來源：由左而右，https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Amylose_3Dprojection.corrected.png
，https://en.wikipedia.org/wiki/Amylopectin）

n  馬鈴薯的澱粉糊化與烹調

澱粉分子必須加熱使其溶於水後，才能被人體酵素分解，因此食用澱粉類食物與火的發明息息相關。含澱粉質的食物烹煮後澱粉會糊化（膨脹變濃），因此澱粉經常被用作增稠劑，最常見的有玉米澱粉、麵粉、樹薯粉和馬鈴薯粉等，由於澱粉顆粒的大小、分子結構的長度，以及結晶構造的變化差異，會使得其糊化溫度也不同，如：玉米澱粉的糊化溫度約在100^oC，馬鈴薯粉的糊化溫度則介於70-80^oC，但其用法幾乎類似，都在加水、加熱、冷卻後，就會變得黏稠。烹煮之前澱粉粒是體積極小且密實凝聚在一起的澱粉分子，當加熱至細胞膜蛋白質變性的溫度（58-66^oC）後，澱粉粒開始吸收水分子，澱粉粒即膨脹軟化而形成柔軟的膠質（Jeff Potter, 2013），煮過的直鏈澱粉分子放置一段時間溫度下降後，會相互作用形成大型的類結晶結構，因此以直鏈澱粉分子含量較高的米（如：長型米），口感具彈性且粒粒分明，而幾乎全是支鏈澱粉分子的糯米，炊煮後則柔軟且黏性高。

由於馬鈴薯澱粉糊化的溫度（約75^oC）遠低於水的沸點，再加上馬鈴薯中水分充足，因此不須花很多功夫就可使馬鈴薯糊化，只要把馬鈴薯放入微波爐幾分鐘即可，實在是快速、簡單、環保又健康。將微波後的馬鈴薯切成小塊，用湯匙背面將其壓碎成泥，並加入一些牛奶、奶油、原味優格、現切迷迭香、少許鹽和胡椒粉，就成了美味的迷迭香馬鈴薯泥。牛奶會使得馬鈴薯泥味道更加濃郁綿密，主要的原因是牛奶中的酪蛋白會限制澱粉粒膨脹的體積，馬鈴薯泥較不會黏而糊糊的，口感會比較好。酪蛋白會降低直鏈澱粉分子從澱粉粒中漏出來的程度，並將液體分成兩部分，一部分是含有較多蛋白質的小水滴；另一部分是含有較多直鏈澱粉分子的澱粉液，隔開成兩部分形同增加了澱粉的濃度，也讓澱粉的糊化更易進行（Herve This, 2012）。

若想燉肉裡的馬鈴薯禁得起長期的烹煮，可先低溫（55-60^oC）預煮，維持20-30分鐘，此步驟能減輕烹調時出現的軟化現象，在後來慢煮中較能保持其外形。一般講的新馬鈴薯（如：圓形紅皮）是指採自新綠藤蔓的未成熟的塊莖，水分含量多且甜，澱粉含量則較低（16-18%），烹煮後相鄰的細胞會黏合的更牢，而產生結實緻密的質地，所有的烹調方式都能保有原有的形狀，因此適合用在焗烤、沙拉或清蒸等；成熟的馬鈴薯則是在收成時先把藤蔓切斷讓植株枯死，塊莖留在土裡儲放數週好讓表皮硬化，褐皮馬鈴薯為美國市場上最廣泛使用的成熟馬鈴薯，澱粉含量特別高（22-23%），烹調後會有濃郁的粉狀口感，非常適合搗泥，食用時經常會搭配奶油或醬汁增添濃郁的風味。以上兩類馬鈴薯都適合做炸薯條，高澱粉質的褐皮品種會有鬆綿的口感，低澱粉質的品種則會質地結實滑順。若想要做出好吃的炸薯條，第一步得先讓薯條以低溫（120-163^oC）油炸8-10分鐘，讓表皮細胞的澱粉從澱粉粒中溶出，黏合強化外側的細胞壁，外層會較強韌，接著才提高溫度至175-190^oC，油炸3-4分鐘，直到外層酥脆變成金黃色，若第一次油炸溫度過高會讓外皮焦掉，但若溫度太低則會使薯條外殼形成太慢，薯條會較容易吸油（McGee, 2009）。

目前，馬鈴薯產量佔全球所有蔬菜之首，美國人每人每天約食150公克，為了強調馬鈴薯對糧食安全與對抗飢荒的重大價值，聯合國還曾將2008年訂為國際馬鈴薯年，其彰顯馬鈴薯對過去人類的歷史具有特殊影響，也將對人類的未來意義重大。

n  參考文獻

1.      徐明達（2010）。《廚房裡的秘密：飲食的科學及文化》，臺北：二魚文化。

2.      Bill Laws著；王建鎧譯（2014）。《改變歷史的50種植物》，臺北：積木文化。

3.      Harold McGee著；蔡承志譯（2009）。《食物與廚藝：蔬·果·香料·穀物》，臺北：遠足文化。

4.      Herve This著；孫正明譯（2012）。《分子廚藝：用科學實驗揭開美食奧秘的權威經典》，臺北：貓頭鷹書房。

5.      Ingrid Haslinger著；薛文瑜譯（2014）。《諸神的禮物》，臺北：遠足文化。

6.      Jeff Potter著；潘昱均譯（2013）。《廚藝好好玩》，臺北：遠足文化。

7.      Nobuo Sakai著；游韻馨譯（2013）。《扭轉近代文明的六種植物》，臺北：馬可孛羅文化。

8.      Tom Standage著；楊雅婷譯（2010）。《歷史大口吃：食物如何推動世界文明發展》，臺北：行人。