在实验室做饭，一年不刷锅：他们想弄清人类祖先的“晚餐食谱”
来源丨科研圈（ID：keyanquan）
撰文丨秦达然
编辑丨魏潇
一群考古学家决定开展一次令所有洁癖不寒而栗的挑战：模仿没有洗洁精和碗刷可用的古代人，做完饭不刷锅，而且要坚持一整年。
如果你想知道我们的祖先如何在这颗蓝色星球上生存下来，了解他们每一餐吃了点啥很重要。被用来烹饪的文物（比如陶器）中总是会存留一些有机物，但我们并不能判断这些物质是最后一次烹饪留下的，还是代表了多次烹饪过程的食物残留积累。为了弄明白我们祖先的“晚餐菜谱”，一群考古学家决定开展一次令所有洁癖不寒而栗的挑战：模仿没有洗洁精和碗刷可用的古代人，做完饭不刷锅，而且要坚持一整年。
一年不刷锅的实验 这项研究 8 月 27 日 发表于《科学报告》（Scientific Reports） 。一群来自新西兰、英国和美国的学者们找来了 7 只没有上釉的陶锅，并精心设置了七组由玉米、小麦和鹿肉等不同食材组成的初始食谱和最终食谱。接下来的过程就比较邋遢了：7 位科学家每人挑了一口锅，每周根据设定好的食谱和食材做一顿“饭”。烹饪出的食物有没有被好好地吃下去我们并不清楚，但是每次做完饭后，他们不会用洗洁精和刷子把锅彻底刷干净——简单地用清水冲一冲后，陶锅会在一个星期后被再次用来烹饪，直到被使用过 50 次为止。这时，陶锅内的残留物样本会被小心采集，然后再被拿去烹饪 1-4 次与此前不同的食材，并再次取样。
这项持续了一整年的古代人类烹饪模拟实验结束后，七口以“掌勺大厨”姓名缩写作为编号的、烹饪了五十多次饭食的陶锅中，留下了烧焦的食物残渣、黏附在陶锅内壁的薄层残留物，以及被陶锅锅壁吸收的脂类。这些物质，将帮助考古学家解答一个困扰他们多年的难题：我们能不能依靠锅里最后一次烹饪的残留物，推测出这顿饭之前还有哪些食材也进过这口锅？
追踪烹饪的痕迹
这些学者之所以大费周章地想了解祖先们的食谱，是因为古人选择食物的背后包含着丰富的信息。一方面，食物的组成代表了当地能采集到的资源或建立起的物品交易网络；另一方面，这也体现了食用者的价值观念。因此，了解他们的食物组成，可以帮助我们重建人类祖先所在的自然和社会环境。
自 1970 年起，就有研究证实古炊具中的有机残留物保留了它们原本的化学组成，能够帮助我们理解古代的烹饪过程。如果使用碳氮稳定同位素方法分析炊具中的碳化残留物，并与未烹饪食物中的组分对照，便可大致得出残留物中 C3 植物（比如小麦）和 C4 植物（比如玉米）的比例及陆生和水生生物成分的比例。此外，检测古代谷物的生物标记物植物固醇（plant sterols）和烷基间苯二酚（alkylresorcinols）、以及游离与酯化谷甾醇（free and esterified sitosterol）的含量和比值，可以区分炊具内壁吸收的脂类究竟来自哪种食材。
在此次研究中，科学家们对烧焦的食物残渣进行了碳氮稳定同位素分析，发现烧焦的食物残渣代表了最后一次在陶锅中烹饪的食物组成，而不是在陶锅的整个使用过程或近几次使用过程中烹饪的食物累积。
而黏附在陶锅内壁的薄层残留物不只代表最后一次烹饪的食物，也保留了之前几次烹饪食物的痕迹。随着陶锅内烹饪食物成分的变化，这层残留物的成分被不断地“重写”，并且受到最后一次烹饪的影响最大。因此，这层残留物代表的主要是但不只是“最后一餐”。
陶锅锅壁吸收的脂类则代表了之前数次烹饪中逐渐吸收的脂类。并且，尽管可以看到脂类成分随着食谱的变化而不断变化，但即使在使用新食谱进行数次烹饪之后，脂类成分也不能完全和新食谱中的脂类成分相对应。这意味着，随着烹饪次数的增多，陶锅锅壁吸收的脂类在被缓慢地替换，但是仍然代表了陶锅在其使用过程中所有烹饪食物的混合。至于继续用同样的食谱烹饪是否能使陶锅锅壁吸收的脂类最终完全代表新食谱食物，还有待于后续研究。
因此，随着陶锅内烹饪食物成分的变化，陶锅内残留物的变化速度从快到慢的顺序为：烧焦的食物残渣>黏附在内壁的薄层残留物>锅壁吸收的脂类。这三种残留物的成分反映了不同时间尺度上的烹饪内容：陶锅锅壁吸收的脂类反映了其使用历史，黏附在陶锅内壁的薄层残留物反映了最近几次的烹饪情况，而烧焦的食物残渣反映了最后一次陶锅内的烹饪情况。
推测古代人食谱的新方法
不同残留物代表的不同时间尺度，有助于考古学家们研究在炊具使用过程中食物来源的变迁，也可以帮助他们了解古代与食物采集和制作密不可分的当地生态环境，以及古人对资源的利用方式。
这群科学家坚持不懈的“不刷锅”实验，为我们提供了推测古人膳食组成的新方法：从古代烹饪器具中获得的烧焦的食物残渣和黏附在内壁的薄层残留物中的碳水化合物和蛋白质，加上锅壁吸收的脂类构成了古人类不同的营养膳食组成。此外，通过表层残留物提供的定量和定性食谱组成、吸收残留物提供的定性食谱组成，以及特定化合物的放射性碳定年检测，还可以预估陶制炊具的使用寿命。
需要注意的是，饮食包括了准备、烹饪和储藏等环节，这一研究只试验了在陶质炊具中用煮和“不小心”烧焦的方式烹饪一年食物之后留下的残留物。研究者在论文中指出，如果在这个过程中改变某个条件，如使用其它材质的炊具、使用其它烹饪方式或持续更长时间，则有可能不再符合这一研究得出的结论。
【标题】Interpreting ancient food practices: stable isotope and molecular analyses of visible and absorbed residues from a year-long cooking experiment
【作者】Miller, M.J., Whelton, H.L., Swift, J.A. et al.
【期刊】Scientific Reports
【时间】27 August 2020
【DOI】https://doi.org/10.1038/s41598-020-70109-8
【摘要】Chemical analyses of carbonized and absorbed organic residues from archaeological ceramic cooking vessels can provide a unique window into the culinary cultures of ancient people, resource use, and environmental effects by identifying ingredients used in ancient meals. However, it remains uncertain whether recovered organic residues represent only the final foodstuffs prepared or are the accumulation of various cooking events within the same vessel. To assess this, we cooked seven mixtures of C3 and C4 foodstuffs in unglazed pots once per week for one year, then changed recipes between pots for the final cooking events. We conducted bulk stable-isotope analysis and lipid residue analysis on the charred food macro-remains, carbonized thin layer organic patina residues and absorbed lipids over the course of the experiment. Our results indicate that: (1) the composition of charred macro-remains represent the final foodstuffs cooked within vessels, (2) thin-layer patina residues represent a mixture of previous cooking events with bias towards the final product(s) cooked in the pot, and (3) absorbed lipid residues are developed over a number of cooking events and are replaced slowly over time, with little evidence of the final recipe ingredients.
【链接】
https://www.nature.com/articles/s41598-020-70109-8#citeas
其他参考资料：
https://phys.org/news/2020-08-ceramic-cooking-pots-history-ancient.html
https://www.inverse.com/science/ancient-food-practice
