Нам нравятся одни продукты и не нравятся другие. Конечно, вкус еды важен, но ощущение во рту и даже звук, который издает еда, когда мы ее кусаем, также определяют, получаем ли мы удовольствие от еды. Можно ли разработать съедобные материалы, которые оптимизируют это удовольствие? Физики и исследователи продуктов питания доказывают, что это действительно так.
В исследовании, которое было опубликовано в журнале Soft Matter на этой неделе, исследователи из Университета Амстердама, Делфтского университета и Unilever продемонстрировали, что ощущение во рту съедобного вещества может быть изменено точно так же, как и свойства многих других материалов. То есть: они создают метаматериалы, материалы, которых нет в природе, но которые тщательно создаются в лаборатории. Их предпочтительный строительный материал - не дерево, бетон или стекло - они строят свои материалы из шоколада.
Дизайн ощущения во рту
Как профессиональные пекари, так и пекари-любители прекрасно знают, что с шоколадом работать непросто. Простое нагревание и охлаждение может превратить мягкий шоколад в гораздо более ломкий темперированный шоколад или наоборот. Поэтому первой задачей для исследователей было взять под контроль строительный материал. Они сделали это, очень осторожно нагрев его, добавив немного холодного шоколада, снова охладив… и затем поместив в 3D-принтер. Это позволило им печатать практически любую форму шоколадного материала, который они хотели, при этом гарантируя, что основной материал всегда будет иметь одинаковые свойства.
Первой формой съедобного материала, с которым экспериментировали ученые, была S-образная шоколадка со множеством изгибов. Цель состояла в том, чтобы проверить, как этот материал будет ломаться и как это разрушение будет ощущаться во рту. Неудивительно, что разрывные свойства сильно зависели от направления «закусывания». При надавливании шоколада сверху появлялось множество различных трещин одна за другой, но при нажатии в направлении, перпендикулярном рисунку, обычно возникала только одна трещина. Это было проверено механически, как на картинке, связанной ниже, а также путем подачи шоколада группе из 10 очень желающих испытуемых. Кроме того, как механические испытания, так и испытательная панель подтвердили, что легкость поклевки была лучше в направлении, указанном на ссылке на рисунок ниже.
Чем больше трещин, тем лучше
Большинству людей нравится, когда пища потрескивает во рту – чем больше трещин, тем лучше. Показав, что такой опыт может быть разработан, исследователи теперь попробовали несколько различных структур в поисках структуры, в которой количество трещин можно было бы «запрограммировать» в материале.
Оказалось, что спиралевидные шоколадные метаматериалы, подобные показанным выше, обладают весьма интересными и настраиваемыми свойствами. Количество витков не только напрямую влияет на количество трещин при механическом прессовании материала; испытательная группа также могла четко различать меньшее и большее количество трещин при поедании шоколада. Более того, звукозаписи показали, что звук, издаваемый шоколадом при надкусывании, отражает количество трещин, что делает процесс еды еще более приятным.
Идеальный кусочек шоколада
Последний вопрос, конечно же, заключался в следующем: является ли разработка приятного опыта приема пищи методом проб и ошибок, или можно действительно разработать и отрегулировать хорошие съедобные материалы до их создания? Исследователи обнаружили, что с хорошо подобранной математической моделью они действительно могут оптимизировать определенные формы шоколадных конфет, например, в отношении их сопротивления разрушению при укусе с определенных направлений.
Дизайн съедобных метаматериалов ранее не изучался. Новое исследование открывает двери для разработки продуктов, которые приятно есть, и, в более общем смысле, для разработки материалов, которые оптимизируют взаимодействие между людьми и материей.