"On Food and Cooking", de Harold McGee, tem uma explicação interessante sobre a química do fumo (pg 448 na minha edição). Este é um resumo do que diz:
Os três principais componentes da madeira são:
Celulose
Hemicelulose
Lignina
(Fonte: Wikimedia)
Celulose e hemicelulose formam o "arcabouço" das células vegetais e as células ligam-se juntas.
Estes três compostos liberam compostos específicos quando eles queimam. Celulose e hemicelulose liberam compostos doces / frutados, como furanos, lactonas, acetaldeído, ácido acético e diacetil. Estes são semelhantes ao que você obtém durante a caramelização: na verdade, esses anéis hexagonais que você vê nas duas primeiras estruturas são comuns a muitos açúcares.
A lignina, por outro lado, libera outros sabores fumados / condimentados, devido à presença de anéis aromáticos (aqueles hexágonos com um círculo dentro de sua fórmula): guaiacol, vanilina, isoeugenol, fenol, syringol.
A quantidade específica de cada composto que é liberado depende do tipo específico de madeira e da temperatura de queima; isso obviamente afeta o gosto.
Maximum flavor production takes place at relatively low, smoldering temperatures, between 570 and 750°F/ 300-400 °C; at higher temperatures, the flavor molecules are themselves broken down into simpler harsh or flavorless molecules.