关于支持科学新闻
如果您喜欢这篇文章，请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻报道： 订阅。通过购买订阅，您将有助于确保有关塑造当今世界的发现和想法的具有影响力的故事的未来。
在万圣节，巧克力可能是孩子们最想要的糖果，他们的小手会争先恐后地抓取所有牛奶和黑巧克力小块，但其味道和香气特征的细节长期以来一直让科学家们难以捉摸。
新的科学研究正在揭示为什么可可的强烈感官特性如此难以确定。最近的一项分析发现，烘焙过的可可豆（巧克力主要成分）中的单个香气分子会散发出从煮熟的卷心菜到人体汗液再到生牛肉脂肪等各种气味。据彼得·谢伯勒称，共有 600 多种风味化合物以恰到好处的组合融合在一起，产生了我们都称之为巧克力的味道和气味。他是慕尼黑工业大学的食品化学家，也是德国食品化学研究中心的主任，他在今年于丹佛举行的美国化学学会会议上介绍了这些数据。
构成食物香气的大多数分子都是易挥发的，这意味着它们在室温下很容易转化为气体。这些挥发性化合物与我们呼吸的空气一起被吸入，使它们与鼻腔上半部的 900 多个气味受体接触。在 20 世纪 90 年代初，科学家琳达·巴克和理查德·阿克塞尔开始进行研究，表明每个气味受体识别一个特定的化合物，并与鼻腔中的特定嗅觉神经元相连。当挥发性香气化合物附着在气味受体上时，它会触发嗅觉神经元的放电（巴克和阿克塞尔因他们的发现而获得 2004 年诺贝尔生理学或医学奖）。当多个挥发性化合物同时触发各自的嗅觉神经元时，就会形成复杂的香气。大脑通过测量不同神经元放电的频率来识别风味。
“当您将四种化学物质放在一起时，您的大脑就无法再将它们分离成成分。它会形成一种新的、统一的感知，您无法将其识别为任何这些单独的气味，”明尼苏达大学的食品科学家加里·雷内修斯说。
加工食品，如巧克力、啤酒和茶，含有数千种香气化合物。这种分子的多样性在大脑中创造了一种气味马赛克，因为每个单独的分子都为最终的风味贡献了一丝气味。正如我们的大脑通常可以仅从图像的草图组装成完整的图像一样，谢伯勒及其同事发现，人类仅使用巧克力 600 多种挥发性化合物中的 25 种就可以识别出巧克力的香气。其中，许多也存在于不太美味的食物中，包括煮熟的卷心菜、生牛肉脂肪和人体汗液，而这些食物又是由许多不同的挥发性化合物组成的。
即便如此，这 25 种关键化合物中，没有一种可以被认定为“巧克力”香气。“混合物的气味与单个成分的气味完全不同，”谢伯勒说。“目前，没有办法预测最终混合物的气味如何。”
谢伯勒称对单个香气和风味分子进行研究的学科为“感官组学”，它从无数潜在的香气化合物中筛选出对人类味觉和嗅觉特别重要的分子。谢伯勒的研究已经确定了烘焙过的可可豆中的哪些香气化合物可以与人类的嗅觉受体结合。事实证明，它们中没有一种闻起来像我们认为是巧克力的那种甜美浓郁的气味。
为了弄清楚究竟哪些分子促成了巧克力的香气，谢伯勒及其同事必须一次一个分子地分解巧克力的香气。首先，研究人员确定了那些会与人类气味受体发生反应，并且含量足够高以至于可以在大脑中记录下来的挥发性化合物，从而产生了 25 种不同的分子。这些分子包括 2- 和 3-甲基丁酸（两者都产生汗味、腐臭味）、二甲基三硫醚（煮熟的卷心菜）和 2-乙基-3,5-二甲基吡嗪（薯片）。然后，他们将这些相当不“巧克力”的香气分子以不同的组合混合在一起，并要求人类研究对象闻它们的气味。包含所有 25 种挥发性香气分子的混合物可以可靠地欺骗鼻子和大脑，使其认为自己闻到了巧克力的气味。
谢伯勒将这 25 种化合物称为巧克力的化学特征——巧克力中以恰当的组合触发人类嗅觉神经的那些挥发性化合物，“导致大脑发出信号说‘这是巧克力’”，谢伯勒说。
我们所认为的“巧克力”气味很大程度上是由于食物的制作方式造成的——这一过程包括发酵和烘焙。通过发酵、烘焙或烧烤等方式加工的食物，如葡萄酒、咖啡和牛排，通常含有最多的香气分子。正是这个过程将原本无味化合物转化为带有挥发性香气的化合物，这有助于解释这类食物的受欢迎程度。天然的生食，如水果和蔬菜，也具有吸引人的香气和味道，尽管它们的风味特征要简单得多，并且通常以一两个主要分子为主。
“这种化学物质确实创造了那种风味，而其他一切都只是使其变得柔和而令人愉快，”雷内修斯在谈到这些不太复杂的食物时说。挥发性香气化合物以及我们在咀嚼过程中尝到的糖和盐的组合共同创造了风味。“我们的一些更简单的风味是草莓和覆盆子，因为它们只是大自然恰好提供的，以维持其自身的生命。”食品化学家先前对这些风味的复制是一个反复试验的过程。
谢伯勒说，他的工作的目标不是开发人工巧克力调味剂。相反，他的目标是找到方法来调整可可豆的发酵和烘焙过程，以开发出味道更好的巧克力。他的实验室今年早些时候的一项新发现朝着这个方向迈出了一小步。以所谓的荷兰风格加工的可可豆，在烘焙过程中添加碱盐，具有更温和、更令人愉悦的风味。在解构了这种形式的巧克力的分子组成后，研究人员知道它含有具有令人愉悦的“口感”的分子。通过在荷兰烘焙过程中在可可豆中添加少量的葡萄糖，谢伯勒及其同事并没有增加最终产品的甜度，而是在最终的巧克力中创造了更柔滑的口感。
更好地了解巧克力诱人的香气也有助于品尝技巧。谢伯勒说，让巧克力在你的舌头上融化，这样你就可以品尝到各种风味化合物。当巧克力在你的嘴里融化并且你呼气时，一些挥发性分子会再次经过你的气味受体，让你在巧克力融化之前再闻到一股气味。