臺灣化學教育
Chemistry Education in Taiwan飲食文化與化學：蛋的化學（下）
楊悠娟
國立東華大學自然資源與環境學系
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n 蛋的化學變化
(二) 攪打
蛋白質包含親水性與疏水性的胺基酸，若透過攪動來引進空氣並打斷原先鍵結之後，展開的蛋白質其親水端會抓住水，疏水端會抓住空氣，一起形成互相連接的網狀物。如果控制溫度得當，加熱時空氣會膨脹，而且環繞空氣的網狀物會凝固，不會因為氣體爆裂而倒塌或垮掉。代表食物：奶油蛋白甜餅（Pavlova）。
(三) 混合或乳化
油與水不互融，低密度的油會懸浮並分散於水中；若劇烈搖晃裝有油與水的容器，油會均勻分散至水面上，再逐漸聚集。若加入可以同時結合油與水的乳化劑（emulsifier），就可以幫助油維持水面上的均勻分散。由於蛋黃富含親水性與疏水性胺基酸，可作為乳化劑。卵磷脂也是十分優異的乳化劑，其結構與脂肪酸鹽相近，長鏈結構可以深入油滴中心，親水端可以伸出油表面抓住水，有效分離並隔絕油滴與油滴的接觸。代表食物：蛋黃醬 （mayonnaise）、荷蘭醬（hollandaise sauce）。
(四) 脫殼
碳酸鈣是鹼性物質。利用酸，溶解蛋殼的碳酸鈣，進行酸鹼反應，產生二氧化碳氣體，將蛋膜保留。可設計脫殼蛋實驗，觀察酸鹼反應和滲透性，如實驗一所述。
實驗一：脫殼蛋實驗
一、材料
雞蛋 數顆、加蓋容器（可放入雞蛋） 1個以上、白醋 適量、大湯匙 1支。
二、步驟
1. 將蛋放入容器，而且彼此分開。
2. 加入白醋並蓋過雞蛋，可看到氣泡產生，將容器放入冰箱內24小時。
3. 用大湯匙小心地舀出雞蛋，再將白醋倒掉。
4. 重複步驟1-3。
5. 完成半透明、有彈性、可彎曲的脫殼蛋，如圖二所示。
圖二：剝殼前（左）、剝殼後（右）的生雞蛋
（圖片來源：楊悠娟 攝）
三、原理
白醋的醋酸可以分解蛋殼的碳酸鈣，進行酸鹼反應，產生二氧化碳氣體，但能保留蛋膜，此反應如式[1]所示。
CaCO3(s) + 2CH3COOH(aq) → Ca2+(aq) + 2CH3COO–(aq) + H2O(l) + CO2(g) [1]
四、延伸
1. 若要反應變快，可提高酸濃度，例如：70%醋酸、2 M HCl。
2. 改用小蘇打或碳酸氫鈉取代蛋殼。
3. 因蛋膜具有滲透性與選擇性，只讓較小的水分子通過，但較大的糖分子無法通過。若利用不同濃度的水溶液，可改變蛋的體積，例如：置入水中會讓蛋變大，置入糖水中會使蛋變小。浸入添加色素的水溶液可將蛋染色。
4. 皮蛋反應比生雞蛋更快。因為皮蛋製作時將生蛋浸泡在氫氧化鈉、碳酸鈉、或茶葉汁等溶液，強鹼已分解蛋殼中聯結碳酸鈣的蛋白質，因此更容易反應。
5. 用醋酸在蛋殼上寫字，醋酸乾後無痕跡；但雞蛋煮熟後，字跡會透過蛋殼印在蛋清上。首先醋酸與蛋殼反應，生成醋酸鈣；再滲入蛋殼，與蛋白作用，讓蛋白質變性。
n 蛋的烹調變化
食物成分的改變，可導致形狀、稠度、氣味、味道和顏色的不同。了解蛋的組成，巧妙運用蛋的化學變化，就能設計各式蛋食譜（Seeling, 1996; Science of Cooking, 2015; Herve This, 2015；曾秀保、王瑞瑤，2013；蔡穎卿，2015）。基本入門如實驗二所述。
實驗二：白煮蛋實驗—全熟蛋、半熟蛋及液狀蛋
一、材料
雞蛋 數顆、平底鍋及鍋蓋 1個、水 適量、冰塊 適量。
二、步驟與觀察
1. 將蛋洗淨，放入冷水鍋中，冷水需蓋過雞蛋表面。【蛋殼完整不破裂。】
2. 以中火開始煮蛋，水滾前，每隔1-2分鐘輕輕地攪動雞蛋。【保持蛋黃在中央。】
3. 全熟蛋：水煮開後立即關火，浸泡12分鐘後撈起，沖冷水。【蛋黃完全凝固，沙狀質感，如圖三之右所示。】
4. 半熟蛋：水煮滾2分鐘後立即關火，浸泡5分鐘後撈起，沖冷水。【蛋黃半凝固，如圖三之中所示。】
5. 液狀蛋：水煮滾後立即關火，立即撈起，沖冷水。【蛋黃液體狀，如圖三之左所示。】
6. 完成蛋白凝固而蛋黃有不同熟度的蛋了。【蛋黃沒有綠色，容易剝殼。】
圖三：液狀蛋（左）、半熟蛋（中）及全熟蛋（右）
（圖片來源：楊悠娟 攝）
三、原理
因為蛋殼厚度不一致，若直接放入熱水，蛋殼膨脹速度不同導致破裂，蛋白會流出形成細絲狀。蛋白質加熱時，球形蛋白會斷裂並重組為網狀結構。緩慢而均勻的加熱方式，讓網狀結構的鍵結較弱，口感較溫和，而且較容易消化。蛋白凝結的溫度大約在60-65℃，蛋黃凝結的溫度大約在65-70℃，比蛋白略高。當蛋白凝結後，藉由熱能可控制蛋黃熟度。
蛋白加熱時會釋放硫化氫，遇上蛋黃的鐵產生綠色的硫化鐵，其反應如式[2]所示。將煮好的蛋沖冷水，可引導硫化氫到更低溫的蛋殼表面，避免蛋黃變綠色。
Fe(s) + H2S(aq) → FeS(s) + H2(g) [2]
四、延伸
1. 液狀蛋的另種方法:水煮滾後再放蛋，按下計時器6分鐘，輕輕地攪動雞蛋；水再滾後轉小火，當計時器剩3分鐘時熄火，加蓋燜至計時結束；立即撈起，沖冷水。
2. 加熱前，以圖釘將雞蛋較大端的氣室戳洞，讓空氣更快釋出；而且液狀蛋白能流入填補，剝殼後的白煮蛋形狀更圓潤。
3. 在煮蛋的水中加入鹽、檸檬汁等，可凝固蛋殼破裂後流出的蛋白，填補裂縫。
4. 新鮮雞蛋先用氨氣熏過再煮，可以降低雞蛋酸度，更容易剝殼。
5. 剝殼時將雞蛋放在雙手中摩擦，或者以鐵湯匙圓形端輕敲，都能產生裂縫，剝殼更快更完整。
6. 雞蛋放入水中，氣室越小的蛋浮力越小容易下沉，因此新鮮的蛋會沉入水中。
7. 煮蛋杯上放上浸潤醋酸鉛的濾紙，濾紙會變黑色。
8. 蛋糕或麵包食譜中的酸鹼反應：
酸：酸奶、優酪乳、柳橙汁
鹼：小蘇打（碳酸氫鈉）
酸+鹼：發粉或泡打粉（baking powder），含小蘇打、塔塔粉（酒石酸氫鉀）等。
熱能的控制也就是溫度的供應，變因包含爐灶火力、鍋子大小、雞蛋數量、雞蛋溫度等，善用工具（例如：鍋蓋可以幫忙調節溫度）及方法（例如：冷水煮、熱水煮、加鹽、加醋、沖冷水），思考蛋白和蛋黃凝結溫度不同可能衍生的變化，控制變因就可以成功製作出不同熟度的白煮蛋了。
肚子餓了嗎？讓我們一起動手做好吃的魔鬼蛋吧！首先，煮好一顆自選熟度的白煮蛋；接著，將白煮蛋縱切為二半，挖出蛋黃、弄碎、調味後再填回去。主調味料可以任選或混搭（蛋黃醬、酸奶油、沙拉醬、番茄醬、酸辣醬、牛奶、奶油、芥末、辣椒、咖哩等），還可搭配次調味料（檸檬汁、醋、香菜、荷蘭芹、磨碎的奶酪），立刻吃或冷藏後的滋味不同，加上裝飾更讚！
小測驗：看完這篇文章，請回答刊登於2015年分析與生物化學期刊╱分析挑戰單元的問題（Herve This, 2015）：雞蛋在滾水中煮超過10分鐘就會變成橡膠蛋（過老或過硬）嗎？為甚麼？
n 參考文獻
Gardiner,A. Wilson, S., & Exploratorium (1998). The Inquisitive Cook. New York： Henry Holt and Company.
HealthTips202.Com. (2015). Eggs – Friend or Foe? Retrieved from http://www.healthtips202.com/eggs-friend-foe/.
Herve This. (2015). Rubbery egg challenge, Analytical C. hallenge, Analytical and Bioanalytical Chemistry, 407, 6587-6588. Doi: 10.1007/s00216-015-8872-2
ISA. (2015). Structure and compositions of eggs. Retrieved from http://www.isapoultry.com/en/support/publications/at-isa-our-business-is-eggs/structure-and-composition/.
Montanari, S. (2013, March 26). Fossil Egg-cellence. Retrieved from http://blogs.plos.org/paleo/2013/03/26/fossil-egg-cellence/.
Paul Singh, R. (2015). Encyclopædia Britannica: Egg. Retrieved from http://global.britannica.com/topic/egg-food.
Science of Cooking. (2015). Eggs. Retrieved from https://www.exploratorium.edu/cooking/eggs/.
Science of Cooking.（2015）. Science of eggs. Retrieved from https://www.exploratorium.edu/cooking/eggs/eggscience.html.
Seeling, T. L.. (1996) 科學爆米花：不可思議的廚房實驗室（Incredible Edible Science）（陳雪芬翻譯） 臺北市：遠哲科學。（原作1994出版，San Francisco, CA： W H Freeman & Co.）
Wikimedia. (2015). Anatomy of an eff labeled. Retrieved from https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/f/fb/Anatomy_of_an_egg_labeled.jpg.
蔡穎卿（2015）。廚房之歌─增訂版。臺北市：天下文化。
曾秀保、王瑞瑤（2013）。大廚在我家。臺北市：皇冠。