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科學調味:香料的化學​
作者:Gay Wilson​
本篇文章是使用大型語言模型(#LLM)工具所創建的 #繁體中文譯本
原文出自 Wolfram 社群精選推薦~2025 年 10 月 24 日:Seasoned with science: the chemistry of spices

科學調味:香料的化學

每年十月都會慶祝全國化學週。今年的主題是香料隱含的生機。這是一個非常好的機會,可以利用 Wolfram 化學來探索香料的分子科學。

南瓜香料調配

秋天來了,南瓜香料隨著季節出現在咖啡、糕點,甚至在四足家庭成員的零食裏。南瓜香料調配可以依照個人口味搭配各種溫暖的香料,但有一點是所有南瓜香料的共同點—裏面其實沒有南瓜!
使用 MoleculeFeatureDistance 函數,(也稱為分子指紋距離)您可以計算兩個分子間的相異性。在 0 到 1 的範圍內,數值越小代表相似度越高;數值越大則表示相異度越高。
使用 ClusteringTree 來視覺化一組溫暖的秋季香料之間的距離:
In[]:=
pumpkinSpiceBlendAssoc=<|"cardamom"->
cineole
CHEMICAL
,"cinnamon"->
cinnamic aldehyde
CHEMICAL
,"clove"->
eugenol
CHEMICAL
,"coriander"->
linalool
CHEMICAL
,"ginger"->
alpha-zingiberene
CHEMICAL
,"nutmeg"->
sabinene
CHEMICAL
,"star anise"->
anethole
CHEMICAL
,"vanilla"->
vanillin
CHEMICAL
|>;​​tree=ClusteringTree[pumpkinSpiceBlendAssoc,DistanceFunction->MoleculeFeatureDistance];​​labels=AnnotationValue[tree,"LeafLabels"];​​vertexLabels=Lookup[AbsoluteOptions[tree],VertexLabels]/.{s_StringMoleculePlot[pumpkinSpiceBlendAssoc[s],PlotLabels,ImageSize60],CenterBelow};​​Graph[tree,VertexLabels->vertexLabels,ImageSize->Medium]
Out[]=

單萜類化合物

我們最喜愛的許多香料在其化學結構中都含有單萜或單萜類化合物,包括牛至(香芹酚)、百里香(瑞香草酚)、荳蔻和迷迭香(桉醚)、孜然(小茴香醛)、香菜(芳香醇),以及肉荳蔻(檜烯)。
除了帶來誘人的香氣和風味之外,這些分子還有什麼共同點?它們都包含 10 個碳原子和 2 個異戊二烯單元,並以 Wolfram 語言進行視覺化。
In[]:=
monoterpenePattern=MoleculePattern["[#6]~[#6](~[#6])~[#6]~[#6].[#6]~[#6](~[#6])~[#6]~[#6]"];​​Labeled[MoleculePlot[Molecule[#],monoterpenePattern,AtomDiagramCoordinates->"OpenBabel"],#]&/@
carvacrol
CHEMICAL
,
thymol
CHEMICAL
,
cineole
CHEMICAL
,
cuminaldehyde
CHEMICAL
,
linalool
CHEMICAL
,
sabinene
CHEMICAL
//Partition[#,3]&//Grid
Out[]=

辣芥末、山葵與辣根的共同結構

你知道當你吃辣芥末、芥末醬或辣根時,鼻子突然出現的灼熱感嗎?
那種感覺是由於芥末異構硫氰酸丙烯酯(AITC)中高度揮發且具反應性的異構硫氰酸鹽團(R−N=C=S)所造成的。當我們切碎、磨碎或咀嚼芥末籽、山葵與辣根時,AITC 會被釋放出來。
這種感覺很快就會消退—正好趕上下一口!
In[]:=
MoleculePlot
allyl isothiocyanate
CHEMICAL

Out[]=
In[]:=
MoleculePlot3D
allyl isothiocyanate
CHEMICAL

Out[]=

奧勒岡(牛至)和百里香異構體

我們喜歡奧勒岡葉在義大利麵醬中的香氣,以及百里香為烤雞和蜜汁紅蘿蔔注入的濃郁泥土風味。
奧勒岡和百里香中的單萜類化合物—香芹酚和百里酚—是酚類異構體。它們具有相同的分子式,但其結構排列不同。
它們在烹飪和化學中是絕佳的搭檔!
In[]:=
Labeled[MoleculePlot3D[#,ImageSize->Small],Column[{#,Molecule[#]["ChemicalFormula"]}]]&/@
carvacrol
CHEMICAL
,
thymol
CHEMICAL
//Row
Out[]=

薑黃、番紅花和紅椒粉的顏色

是什麼讓薑黃、番紅花和紅椒粉呈現出鮮豔的色彩?是因為它們的分子結構。
當一個分子具有交替的單鍵和雙鍵所構成的共軛系統時,它可以吸收來自可見光的能量。
薑黃素主要吸收藍光,使得薑黃呈現黃色。藏花素分子吸收藍紫光,因此藏紅花呈現橙紅色。辣椒紅素則吸收藍綠光,使得紅椒呈現深紅色。
In[]:=
colorfulSpicesAssoc=<|"turmeric"->
curcumin
CHEMICAL
,"saffron"->
crocin
CHEMICAL
,"paprika"->
capsanthin
CHEMICAL
|>;​​KeyValueMap[{MoleculePlot[#2,{{MoleculePattern["[#6]:[#6]"],MoleculePattern["[#6]-[#6]=[#6,#8]"]}}],#2}&,colorfulSpicesAssoc]//Thread//Grid
Out[]=

番紅花的顏色、香氣和風味

作為世界上最昂貴的香料,番紅花常被稱為「紅色黃金」。是那些分子產生這個珍貴商品的色彩、香氣與風味?
類胡蘿蔔素藏花素約佔番紅花化學成分的 80%,並賦予其金黃色至橙紅色的色澤。其精油中的藏花醛產生番紅花的香氣,而苦藏花素則賦予番紅花濃郁、苦澀的味道。
In[]:=
KeyValueMap{Style[Capitalize[#1],"Text",Medium,Bold],MoleculePlot[Molecule[#2],ImageSize->Small],#2}&,<|"color"->
crocin
CHEMICAL
,"aroma"->
safranal
CHEMICAL
,"flavor"->
picrocrocin
CHEMICAL
|>//Thread//Grid
Out[]=

節日的氣味

節慶佳餚的季節即將到來。單萜類化合物桉醚,也因存在於尤加利樹的精油中而被稱為桉油醇,是節慶時期我們最喜愛的香氣來源之一,如迷迭香、九層塔、荳蔻、月桂葉和鼠尾草。準備好品嚐火雞和餡料吧!