编者按：这是关于食物科学的六篇系列专题文章中的第四篇，从2009年3月30日至4月6日每日更新。
宾夕法尼亚州立大学帕克分校——玛琳·莫斯科维茨拧开一个琥珀色小瓶的盖子。片刻之间，一股烘烤的香味弥漫在宾夕法尼亚州立大学的这个食品科学实验室里，让我想起当地面包店在黎明前的场景，法棍面包——金黄色、酥脆、温暖——被从大型烤箱中用滚动的钢制推车取出。她小瓶中的芳香液滴是一个月前从白面包皮中提取的，这是一项实验的关键部分，该实验可能会颠覆人们对美拉德反应的根深蒂固的看法，美拉德反应是烹饪过程中发生的关键化学反应之一。食品科学研究生莫斯科维茨和她的导师德文·彼得森正在试图弄清楚为什么白面包和全麦面包在烘烤时闻起来和尝起来如此不同。“我们烘烤食物，但它们发生了什么变化呢？”彼得森说，他指的是烹饪中神秘的化学反应。“没有人理解。”
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36岁的彼得森于2002年到达宾夕法尼亚州立大学，当时他刚完成博士论文，正忙着撰写关于新鲜和加热黄油中香味的相关论文。这时，一位同事把一篇关于酚类物质的文章放在他的桌子上：这些环状有机化合物最出名的是赋予葡萄酒味道、颜色和健康益处，但也存在于可可和麦麸中。当彼得森凝视着酚类的环状结构时，他开始思考它与美拉德反应的联系，美拉德反应会导致面包变褐和焦糖的风味。
无论是蛋白质还是糖本身都没有特有的气味。但是当它们一起加热时，它们会由于这种美拉德反应而产生数千种风味化合物。彼得森意识到，少量的酚类物质有可能劫持这一过程并改变风味化学。唯一的问题是，没有人真正探索过该反应产生的数千种化学物质。“这些分子是什么？”他想知道，“它们为什么会被调节？”
几天后，他走进实验室，建立了一个简单的模型反应。正如理论物理学家可能会假设地球是一个完美的球体一样，对于彼得森来说，一条面包变成了一种糖和一种蛋白质。他加热这两种化合物，他的实验室充满了吡嗪的气味，一种带有淡淡巧克力味的烤面包气味。但是，当他在混合物中加入酚类物质时，吡嗪的香味几乎消失了。
“这是一个‘哇’的时刻，”彼得森说。他开始申请资助以进行进一步的研究。美国农业部（USDA）提名他为总统早期职业奖，以研究美拉德反应，除了他从行业获得的28万美元外，还为他提供了42万美元的研究资助。2005年，在访问白宫时，他与其它获奖者一起与时任总统乔治·W·布什握手。
然而，模型化学反应只能带他走这么远，所以他深入研究了真正的产品。首先，他的团队研究了如何改善超高温（UHT）牛奶的风味，这种牛奶在欧洲很常见，加热温度高于美国巴氏杀菌牛奶，以有效消除细菌。由于它是经过灭菌的，UHT牛奶在打开之前不需要冷藏，因此可以放在商店和厨房的架子上，但彼得森说，美拉德反应会使其产生一种煮熟的味道，这是美国消费者不能接受的。他和一位研究生从葡萄和可可中提取酚类化合物，并在加工前将其添加到UHT牛奶中。两种版本——UHT和巴氏杀菌——无法区分。宾夕法尼亚州立大学此后已申请该工艺的专利。
现在，彼得森和莫斯科维茨正在挑战关于全麦面包苦味，从而使美国消费者不如加工白面包那样接受它的教条。尽管全麦面粉目前在注重健康的人群中很流行，但全麦面粉的销量并没有像曾经预期的那样快速增长，甚至在2007年略有下降，仅占美国面粉市场总量的3.9％。“我的女儿五岁了，”彼得森说，“我很难让她吃全麦面包。”
他不是唯一一个。面粉制造商ConAgra和明尼苏达大学进行的一项研究发现，当学校年龄的儿童食用由精制小麦粉而不是全麦小麦粉制成的任何食物——比萨饼、面包棒或玉米饼——时，他们会吃得更多。据ConAgra的研发经理伊丽莎白·阿恩特说，业界普遍认为全麦面粉的风味是必要的恶，小麦的健康益处包含在高纤维麸皮中，麸皮中还含有称为阿魏酸的苦味酚类物质，该物质在植物细胞壁中充当交联剂。面包颜色越深，纤维含量越高，苦味也越浓。ConAgra已开始在其Ultragrain全麦面粉中使用冬小麦，这种小麦颜色较浅，味道足以欺骗那些同样的学生，让他们认为它是精制品种。
但是彼得森认为Ultragrain是一种不完整的措施，并认为还有另一种更根本的解决方案可以解决任何面粉类型的苦味问题。“酚类物质的含量非常低——而且我认为太低，无法产生影响，”他说麸皮中的阿魏酸，“如果我把它放在水中，我不会发现任何苦味。”相反，他说酚类物质可能会干扰美拉德反应，阻碍面包香气的形成，并引发更多苦味的化合物的产生。
为了检验这一想法，莫斯科维茨用她所谓的“大型豪华烤箱”来运行她的面包提取物小瓶。当提取物加热时，单独的气味会散发到空气中，并通过一个近100英尺（30米）长的细管。这种称为气相色谱仪的仪器测量这些气味从液体中升起并产生称为“顶空”的气体混合物时的强度。同时，莫斯科维茨将一个管子塞进她的鼻子，并记录她45分钟的感受。她的实验笔记充满了内心的，一个词的描述：呕吐、胶水、乳胶、坚果味、洋葱、爆米花和黄油。
“我不希望闻到蘑菇、泥土和黄瓜的味道，”她说，“但当它们结合在一起时，闻起来像面包。”到目前为止，她对白面包和小麦的清单都包含相同的主观气味描述，但她说她必须稀释提取物才能比较它们的强度。
与此同时，彼得森试图深入研究苦味的形成。他调出一张看起来像带有八个驼峰的过山车的图表。在他几周前进行的一项实验中，他从全麦面包皮提取物中提取了所有酚类物质，这八个驼峰代表了剩余的重要风味成分。他分离了每个部分，将它们变成粉末，并品尝了它们。
“它是苦的，”他说到第4部分。“这里面还有一些我称之为口中产生涩味的东西，它们只是粘在你的舌头上。”构成每个驼峰的化学物质可能从10到100种不等，他必须再次划分它们才能精确定位确切的化学物质。他说，有一件事已经很清楚，“苦味并非仅仅来自酚类化合物……其中90％来自热处理过程中产生的其他分子。”
ConAgra的阿恩特对这项新研究表示欢迎，并认为它可能在食品行业产生广泛的影响。“我们可以做任何事情使全谷物更能被消费者普遍接受，”她说，“这是一件好事。”
彼得森将他严谨的方法比作有针对性的药物发现，但他拒绝了对玩弄风味某种程度是违反自然的主张。
“我们生活在一个技术世界中，”他说。“你为什么会认为我们不应该研究食物？”他指出，降低苦味可能就像使用全天然成分在不同酸度水平下加工面团一样简单，并补充说化学是日常生活的一部分。“许多分子从未被鉴定出来，”他说，“但我们已经消费了它们2万年了。”