人类食用乳制品有着悠久的历史。通过分析古代炊具碎片中的分子和微生物，研究人员还原了古代人的日常食谱。菜单上有炖菜、奶酪和发酵饮料，看来古人吃得并不差。
几千年前的小孩坟墓中的陶瓷奶瓶，放在今天看来也完全可以在托儿所里使用。有些瓶子的底部有小脚，其中一个瓶子的出水口像动物的尾巴一样从底部伸出来。这些小巧玲珑的青铜时代和铁器时代的容器充满了奇思妙想，并且，和其他许多用于喂养和准备食物的日常用品一样，这些容器为科学家提供了古人饮食的新线索。
例如，Julie Dunne和她的同事在2019年报告，通过分析三个来自德国巴伐利亚地区的陶瓷容器，发现了瓶子上的空洞中保存的脂质，证明生活在公元前1200年至公元前450年之间的母亲曾用动物奶作为母乳的替代品为孩子断奶，或补充孩子的饮食。Dunne是英国布里斯托大学的生物分子考古学家，她推测这些瓶子的制造者可能想逗孩子开心。她说：“这些瓶子到现在也依旧让我们会心一笑。
”更重要的是，研究它们可以“让你和过去产生密切的联系”。
Dunne表示，研究关于古代婴儿喂养的方法并不多。通过分析古代的骨头，我们已经对婴儿何时断奶有了一些见解，但是“我们对母亲如何抚养婴儿这一问题知之甚少”。对于古人的饮食生活，大体上也是如此，许多证据都是间接的。随着新的科学技术的出现，加上考古学对“日常活动”的重要性产生了更全面的看法，我们对史前菜单上的食物逐渐产生了更清晰的认识。
瓶子、陶瓷罐碎片，甚至青铜时代墓穴里的遗物中采集到的微生物和分子的残留物，都给我们提供了大量关于古代饮食的线索。
Dunne说：“和生活中其他方面一样，考古学也有把女性边缘化的倾向。”传统上，学者们对国王和征服者的生活比对母亲的生活更感兴趣。人类学考古学家Sarah Graff在2020年的《人类学年鉴》中写道，这就是与美食和烹饪有关的“无聊”的考古物品在某种程度上被忽视的原因之一。与准备食物相关的文物往往属于那些缺乏社会权力的阶级：妇女、仆人和奴隶。
来自美国亚利桑那州立大学的Graff说：“早期的考古学多是为了寻找那些美丽的、在博物馆有展示价值的东西。”挖掘出的一些破碎的器皿或看起来很平凡的物品，有时会和不需要的泥土被扔到一边。这是因为早期的考古学家“并不认为与家务劳动有关的东西会与政治、经济甚至是宗教有任何关系”。但是，如今研究人员发现了越来越多这样的联系，Graff写道。
强大的分析技术正在帮助科学家们挖掘古代器皿，以了解曾经用它们制作的各种食物，例如蒸煮的炖品、发酵的饮料和奶酪等。
陶罐的出现彻底地改变了古代饮食方式，而且不同地区的古代人多次独立发明了陶罐，Dunne说。陶瓷器皿帮助改变了他们的食物——比如他们可以煮肉，或者把块茎煮熟来消灭其中的毒素。考古遗址中常常能发现散落的陶器碎片。
Dunne在布里斯托尔大学的同事Richard Evershed是分析遗留在古代器皿上的有机残留物的先驱人物。他说，与今天无处不在的塑料相似，陶器是“古代的非生物降解聚合物”。Evershed和他的同事们利用脂肪容易附着在陶器碎片上的特点，揭秘了古人曾炖过什么东西。
Evershed说，煮肉的过程中会释放出融化的脂肪液滴，它很容易渗入锅壁。
大约30年前，通过分析英格兰一个遗址发现的中世纪时期陶器中残留的食物，他首次成功鉴定了古代陶器中的脂肪或脂质。Dunne指出，这其中的化学痕迹显示存在卷心菜的表皮蜡质，证明卷心菜可能是与肉类一起炖的。Dunne说，在针对同一地点进行的其他研究中，科学家们发现了可追溯到950年至1450年的大量陶罐，其中有乳制品脂肪的痕迹（可能是制作奶酪留下的）。
而在一个已经消失的烘烤室附近出土的其他锅中没有检测到脂肪，这些锅被认为是用来烘烤面包的。
“中世纪的农民过得还不差，”Dunne说。在20世纪50年代，气相色谱法（一种分解分子混合物的方法）出现之前，我们无法分析脂质的残留物。但是，将其与后来出现的质谱法（根据分子的质量来识别分子的方法）相结合，研究人员能够检测和识别年代久远的食物残渣。到了20世纪70年代，研究人员首次将这种“组合拳”方法应用于考古文物。这些技术不断改进，变得越来越灵敏，现在已经能直接检测出少量的化学物质痕迹。
最近，Evershed和他的同事报告了使用放射性碳测年法，测定了远在7300年前的手工艺品中残留脂质的年龄。在以前，考古学家并不能对烹饪残留物使用放射性碳测年法，只能通过对遗址的其他证据（如骨骼）来推断其年龄。这些信息还可以帮助研究人员确认正在分析的材料是来自古代，而不是什么污染物。“处理被埋在地下几千年的东西的时候”，Evershed说，就必须考虑到这种可能性。
看起来像是来自食物的分子实际上可能是来自文物周围的土壤，也可能是由不上心的挖掘者在处理陶器时没有戴手套或储存不当而引入的。
除了分析古代的残羹剩饭，Evershed和合作者还解决了将环境污染因素从食物特征分离出来的难题。比如，几十年前，Evershed的团队曾在仿制的锅中将卷心菜煮熟后，观察卷心菜的蜡质如何渗入锅壁，这项研究提供了与真实样本的对比。研究人员还将陶器碎片放在装有堆肥的烧瓶中，以观察微生物如何改变牛奶或橄榄油中的脂肪。
为了更好地了解过去的烹饪方法与现代的科学数据的关系，其他科学家还深入研究了这种实验性考古学。从2014年开始，研究人员每周都在商店购买的无釉陶罐中烹饪各种食谱。在一年的时间里，他们用同一口锅做了50次同样的菜谱，然后在最后一到四顿饭里换成了新的菜谱。这些简单的菜肴只包括一到两种成分，如玉米面或小麦糊，或被汽车撞死的鹿身上的肉。
来自新西兰奥塔哥大学的考古学家Melanie Miller参与了这项烹饪实验，她说，尽管这些食物并不可口，但“重建一个煮进陶罐的简陋食谱有可能解开人们很多关于过去经历的信息”。一年后，锅中薄薄的铜锈层保留了所有食谱的痕迹，但倾向显示最后烹饪的饭菜。而锅的孔隙中的脂质是在多次炖煮的过程中形成的，很少显示出有关最近一次烹饪活动的证据。她的团队在2020年发表于《科学报告》的论文中报告了这些结论。
这项工作旨在揭示古代膳食如何被保存，以及哪些成分会因时间而流失。
项目的负责人之一，美国加州大学伯克利分校的Christine Hastorf在20世纪80年代帮助开创了这一研究领域，Miller介绍，他研究了如何从被保存起来的烧焦碎片中的化学成分解密古代的烹饪手法。Miller说，为了揭示从古代烹饪器皿中提取分子的技术的可能性和局限性，“我们肯定还需要更多这样的工作”。
虽然Miller并不确定这个团队的成员是否会热衷于重复这个过程，但其中还有很多可以研究。比如她完全可以想象，作为这个主题上的延伸，研究人员还可以用更多的成分或调味料来模仿更真实的饭菜。在一次实验中，研究人员完成烹饪任务之后，便把锅打碎，将其埋在了Hastorf的后院中。其中有些碎片在地下待了六个月，其他碎片则被埋了一年或五年。现在，研究小组已经挖出了最后一个碎片，检查其中脂质混合物的变化。
来自丹麦哥本哈根大学和英国剑桥大学的考古学家Matthew Collins说，尽管关于脂质的工作做得“真的很好”，但来自脂质的信息“远比从蛋白质中得到的信息要模糊得多”。他表示，就像脂质一样，分析古代蛋白质的进展“完全取决于技术”。蛋白质研究也获得了质谱技术进步的益处，让科学家从令人意想不到的地方得到线索。2014年，研究人员报告了从大约5000年前的牙垢中保存下来的牛奶蛋白。
牙垢“是一种变得很硬的牙菌斑”，就像洗牙时从牙齿上刮掉的堆积物一样，英国约克大学的考古学家Jessica Hendy说。矿物质可以存留在骨骼中，并且它可能保存了一个人吃的部分食物的记录。
此前，在土耳其加泰土丘遗址工作的考古学家找到Hendy的团队，希望分析在那里发掘的陶器时。Hendy意识到，陶片上的白色痕迹很可能保存了蛋白质的信息，如同牙垢那样。
从10个富含矿物质的痕迹样本中，研究小组确定了一些来自动物和植物的蛋白质。Hendy说：“这是一份令人惊喜的材料，有助于了解早期的农民在锅中烹饪了什么。”这些碎片中出现了来自大麦、小麦、豌豆，以及一些动物肉和牛奶的蛋白质的痕迹。虽然加泰土丘中的动物骨骼表明，这个原始城市中曾拥有绵羊和山羊，但这些蛋白质展示了人们是如何食用它们的。
研究发现，古人们使用这些动物的奶，并将其与其他食物混合在一起，Hendy说：“能发现这种程度的细节，真的非常、非常令人兴奋。”
Collins当时是该研究小组的成员之一，他表示，来自加泰土丘的壶是一个实例，但从其他遗址中搜寻规模样本也很有可能发现有关古代饮食的信息。这些白色痕迹还可能揭示出物品烹调方式的差异，因为食物是被煮沸过还是简单地被晾干在容器里，蛋白质的变化是不同的。“我们认为，通过描述蛋白质的特征，可以从中了解它作为食品的历史。”
科学家已经从史前的蛋白质中提取到这类信息。
在中国新疆，来自青铜时代的小河墓地，考古学家发现了一些戴着项链的木乃伊，项链上串着一种有机材料的团块。对这些块状物中的蛋白质的分析表明它们是奶酪：有些是牛奶奶酪，有些是用不同动物的奶混合制成的。德国马克斯·普朗克学会分子细胞生物学与遗传学研究所的生物化学家Anna Shevchenko说，由于这些块状物所含的酪蛋白远远多于乳清，科学家们认为，这些奶酪可能被压制过，以便将固体和液体分开。
在这一过程中，液体会带走可溶性乳清蛋白。
通过更深入地研究这些大约有3500年历史的蛋白质，Shevchenko和她的同事了解了古代奶酪的制作过程。奶酪可以通过使用凝乳酶（一种在反刍动物的胃中发现的能使牛奶凝固的物质）或添加酸来制作。当用凝乳酶制作奶酪时，酶会在构成蛋白质的“模块”——氨基酸之间进行切割。然而研究小组并没有发现这种切割，这表明奶酪是用酸制成的，而酸可以由某些细菌和植物产生。
Shevchenko幸运地发现，奶酪中的其他蛋白质与数据库中的一种细菌相匹配，这正是用于制作一种叫做克菲尔的发酵乳饮料的细菌。这表明是这些微生物将牛奶转化为奶酪。Shevchenko说，没有人能想到那么久以前的人们使用了这种发酵技术。
Collins和他的同事们也正尝试利用这种变化进行研究。随着时间的推移，构成蛋白质的氨基酸会被损坏。
他说，这种损伤的模式可以用来确定蛋白质的年龄，还可以排除现代污染的因素。Collins自称是这一领域的“祖师爷”，已经与古代蛋白质打交道30年了。他指出，牛奶蛋白被用作许多技术的载体蛋白，这意味着我们难以摆脱样品被污染的可能性。这可能会破坏研究结果，这种事情已经发生在那些想要检测古代动物奶的残留物的研究人员身上。
当然，任何一种蛋白质，或者单凭蛋白质的信息都不能全面地反映古人的饮食状况。
此外，一些蛋白质比其他蛋白质更容易被保存，这会进一步扭曲了事实。出于某种未知原因，牛奶蛋白似乎更容易被保存下来。Hendy说：“很明显这其中存在某种偏向性”，要么是由于检测技术，要么是由于牛奶（而不是其他食物）被困在斑块中的方式。不过，由于蛋白质可以提供很多信息，我们还是可以从中了解很多关于古代饮食的相关内容。Collins说：“蛋白质无处不在”，而且它们可以帮助回答一些很重要的问题。
比如，一个生物体的哪些组织（一个植物的根或种球）被使用过？它们又是如何被加工的？他说，了解这些问题的最好方法是通过研究脂质和蛋白质，以及DNA等其他互补的信息来源。
几十年来，研究人员一直在从古老的锅中寻找脂质和蛋白质。但就在过去的几年里，科学家们开始在另一种物质中寻找烹饪的线索：微生物。它们在酿制啤酒、葡萄酒和奶酪等发酵食品方面发挥着关键作用。
来自以色列耶路撒冷希伯来大学的微生物学家Ronen Hazan曾对他的酿酒师朋友提出的一个问题进行了研究，并且很高兴能有借口在实验室里放满一冰箱的啤酒。这个问题是，如果将酵母存放在一个密封的玻璃瓶中，并在黑暗中放置两年，它能存活吗？答案是可以。
当Hazan和他的同事们思考如何从历史书中学习酿造啤酒时，他们回忆起那些酵母，好奇酵母是否可以存活3000年那么久。
Hazan回忆道：“我们当时可能喝得很醉，因为我们说，‘酵母肯定可以活那么久’。”酒醒后再回到这个想法，科学家们请求以色列文物局提供曾经可能被用于酿酒的陶器碎片。他们收到了来自以色列周围几个遗址的泥土陶器碎片，其中包括公元前3100年的埃及陶器，公元前850年的腓力士丁陶器，以及公元前500年的波斯陶器。总的来说，研究小组从21个古代器皿中分离并培育出了6种酵母菌株。
使用现代配方，该团队用他们提取的菌种制作了啤酒。以色列巴伊兰大学的考古学家Aren Maeir说：“味道尝起来还不错。我当时告诉大家，‘（这酒）要么没毒，要么我们在半分钟内都会死。’而我们都能活着讲述这个故事。”提取到的六种酵母中，有四种能够制造酒精饮料，并产生使其变得美味的芳香化合物。酵母菌的DNA显示了它们与其他已知的酿酒微生物的关系。
研究小组推断，从容器中提取的酵母菌是数千年前酿造啤酒时播种的酵母菌后代。
但Hazan说，最难的问题是究竟这些酵母菌是来自器皿还是来自其埋葬环境。研究小组检查了来自同一地点的27个器皿，这些器皿并非用于装古代的酒精饮料，而是用于烹饪或饮食，或者作为灯具。他们从这些器皿中提取到三种酵母菌，包括两种已知存活在橄榄表面的酵母菌。橄榄可能被用于制造灯油，这些酵母是在灯上被发现的。
Hazan认为，酿酒微生物只在用于制造酒精饮料的容器中出现，这不能用巧合来解释。他说，起初，研究人员对制造啤酒的酵母菌的真实性持怀疑态度，但现在他们被说服了，尽管不是百分之百。“人们总是会有一些顾虑。”
从搜寻古代食品的痕迹到重现古代菜谱，这些科学家正在揭开人类的一类共同经历：烹饪。对于Miller和她的同事来说，这种深刻的联系促使他们继续烹饪平淡的饭菜。
烹饪是“人类跨越时间和空间的最一致的活动之一”，她说。食物和烹饪手法体现了文化、政治、地位、身份、教养等等。虽然人们做饭时通常不会想那么多，但其实食物揭示了很多东西。“它是一种日常活动……（并且）通常体现了关于我们在这个世界的地位等所有更庞大的问题。”