编者按：这是关于食物科学的六篇系列文章中的第三篇专题报道，从2009年3月30日至4月6日每日发布。
加利福尼亚州，戴维斯—安·威格莫尔并不喜欢美国的饮食。第一次世界大战后从立陶宛移居而来，她对我们的白面包和其他令人厌恶的食物感到震惊，并且非常怀念她祖母曾经准备的美味佳肴，包括一种用碎黑麦粒和稀释的山羊奶制成的美味“稀粥”。
有一天，在与疾病缠斗多年后，她漫步到一个废弃的停车场，正如她在回忆录《为何受苦？我是如何自然地克服疾病和痛苦的》中写道，“那里，在我眼前展开的是数百平方英尺我所见过的最茂盛的杂草。” 威格莫尔对小麦草的疗愈力量的信念由此开始，这种信念使她成为生食运动的先驱，并激励了成千上万人放弃人类最早的创新之一，转而完全以生的发芽谷物、生坚果和脆脆的胡萝卜条为食。尽管威格莫尔自己的生命在1994年于波士顿的一场火灾中结束，享年85岁，但她的遗产通过许多基金会延续了下来，包括她于1956年在佛罗里达州西棕榈滩创立的希波克拉底健康研究所。
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尽管可能很容易嘲笑“生食主义”最狂热的追随者，但威格莫尔的返祖哲学已经影响了大多数主流美国人饮食和思考饮食的方式。我们可能更喜欢蔬菜的滋滋作响的炒菜，而不是威格莫尔令人惊讶的清淡食谱，但我们很难忽视那种挥之不去的感觉，即生蔬菜可能对我们更健康。
多年来，科学家们也难以忽视生食主义者。生食烹饪的倡导者喜欢指出，烹饪会分解许多有益的酶和维生素，但批评者指出，胃酸无论如何都会使酶失活，适度烹饪也有助于释放其他营养物质——例如番茄的番茄红素（一种具有潜在健康益处的抗氧化剂）或菠菜中的叶酸和β-胡萝卜素。 事实是，总的来说，我们消化系统分解固体食物并获得其益处的机制在很大程度上仍未被理解。
美国食品和药物管理局在Planters花生包装背面上的营养标签严格基于对坚果的化学分析，并且没有告诉你你的身体实际吸收了多少那些有益心脏健康的单不饱和脂肪。自2004年以来，两个欧洲研究团队一直试图通过使用一种机器人胃在体外模拟胃来填补这一空白。现在，加州大学戴维斯分校食品科学与技术系的保罗·辛格已将该项目带入数字领域，以“在计算机上”模拟消化。
十月的一个下午，辛格在他的办公室里在他的电脑显示器上打开了一个生动的视频。一个闪闪发光的粉红色团块，看起来像有一个紧闭的嘴巴，像第一部《异形》电影中的寄生怪物一样剧烈地咕噜咕噜作响和收缩。 这不是寄生虫，而是一个罕见的视角，展示了人类胃部的内部，因为它正在进行有节奏的蠕动，将固体食物压碎和搅动成十分之一英寸（2.5毫米）直径的颗粒。这些颗粒在被我们的牙齿咀嚼和被我们的胃搅动后究竟是什么样子，是理解当它们最终滑过幽门瓣并进入吸收营养的小肠时会发生什么的关键。在很大程度上，这个过程对于像辛格这样的科学家来说是不可见的。毕竟，我们只能看到空胃的内部，因为糊状的食物会模糊视线。“我们如何知道真正发生了什么？”他问道。
凭借美国农业部为期两年、30万美元的拨款，辛格和他的博士后学生孔凡斌在他们的计算机上构建了一个3D胃。他们的虚拟胃被分成一个由281,602个正方形组成的网格；他们使用流体动力学来计算收缩的滚动波浪如何搅动胃酸。然后，研究人员可以将虚拟食物颗粒放入其中——每个颗粒都有其自身的物理特性——并模拟分子大小的营养物质渗出需要多长时间。
“每种食物都有其自身的微观结构，”辛格说，“无论是多孔的还是压实的，或者其细胞是通过某种粘合剂结合在一起的。营养物质嵌入在该基质中，除非基质分解到营养物质被释放出来的程度，否则它们将保持嵌入状态。”
辛格，60岁，在印度旁遮普邦长大，是名副其实的食品界的火箭科学家。在他的地下室实验室里，他自豪地展示了他在2007年为NASA拟议的载人火星任务完成的下一代多功能食品加工机。他书架上的一打书是关于热传递物理学的，另一打书涵盖流体动力学。他是大学教科书《食品工程导论》的作者，该书现在已是第三版。在1993年，由于四名儿童因食用了Jack-in-the-Box餐厅未煮熟的汉堡肉饼而死亡引发恐慌之后，他用一个关于汉堡在快餐烤架上烹饪的计算模型帮助了快餐行业。最近，他为一种塑料翻盖包装申请了专利，该包装将帮助草莓种植者在收获后冷却他们的水果，这是保持草莓新鲜的关键步骤。
辛格并没有沉迷于他的数学世界，而是用实验室研究来补充他的计算，这些实验室研究使用了他设计的机械胃，它看起来像一个装满仪器的冰淇淋搅拌器。在去年发表在《食品科学杂志》上的一项实验中，辛格取出生的和煮熟的胡萝卜块，宽度为0.2英寸（六毫米），并将它们放入这个装置中，该装置的灵感来自于制药行业用于研究药物如何溶解的类似设备。
在将胡萝卜块浸泡在模拟唾液中并摇晃30秒后，将其悬浮在一个装满胃酸（保持在体温下）和塑料珠的旋转室中，塑料珠模拟其他食物颗粒的剪切作用。然后，科学家们记录了胡萝卜上的力，并定期称重以测量溶解了多少。煮熟的胡萝卜块仅用20分钟就减少到其原始质量的50%，但生的胡萝卜块则花费了整整一个小时。“妈妈说你必须好好咀嚼你的食物是对的，”辛格说，这表明如果你坚持生食，你最好准备好咀嚼。
同时，英国诺威奇食品研究所的研究人员已经构建了模型肠道，这是一个软件控制的体外系统消化系统，用于研究胡萝卜、肉类、杏仁和许多其他食物如何在消化系统中分解。尽管杏仁含有约 55% 的脂肪，但首席研究员、生物学家 Giusy Mandalari 表示，人类吸收的脂肪不到一半，这主要是因为杏仁中的油脂储存在坚硬的细胞壁后面，必须将其破坏我们的身体才能吸收它们。杏仁的大部分营养成分充当“益生元”，这意味着它支持我们大肠中有益的微生物群落。当该小组将天然杏仁与经过热处理去除外皮的漂白杏仁进行比较时，他们发现漂白杏仁释放的营养物质略多。
纽约大学的营养学家马里昂·内斯特表示，她发现这些最近的结果“令人惊讶”，并指出如果杏仁和生食真的如此益生元，那么你就会感到一些肠道不适。 但经过片刻思考，她回忆起最近一次去墨西哥兰乔拉普尔塔的旅行，这是一个以供应大量沙拉和其他生蔬菜而闻名的半素食度假村。“营地里最大的笑话之一，”她说，“就是每个人都在排出大量的气体。”