آیا دانشمندان شکلات کاملی را طراحی کرده اند؟

به گاز زدن یک تکه شکلات فکر کنید. چه چیزی آن را لذت بخش می کند؟ این شیرینی است؟ روشی که در دهان شما ذوب می شود؟ کرانچ؟ صدایی که می دهد؟ همه موارد بالا؟

تیمی در دانشگاه آمستردام در تلاش هستند تا از فیزیک و هندسه برای پاسخ به برخی از این سؤالات استفاده کنند و -امیدوارم- لذت لذت بخش تری خلق کنند. نتیجه آنها، یک آب نبات چاپ سه بعدی مارپیچی شکل، شبیه چیزی نیست که در حال حاضر در قفسه سوپرمارکت وجود دارد. اما ممکن است فقط آینده غذا باشد.

کورنتین کولایس، فیزیکدان دانشگاه آمستردام که رهبری این تحقیق را بر عهده داشت، با خنده می‌گوید: «خوشبختانه هیچ‌کس در تیم نبود که شکلات دوست نداشته باشد».

Coulais معمولاً با “فرا مواد” غیرغذایی کار می کند – موادی با ساختار و خواصی که در طبیعت یافت نمی شوند. در گذشته، کار او شامل مواد تغییر شکل با کاربردهای رباتیک، اندام مصنوعی و الکترونیک بود. اما همکاری با غول مواد غذایی و کالاهای مصرفی Unilever باعث شد او و تیمش ذهن خود را به شکلات معطوف کنند.

ابتدا، محققان شکلات تلخ حاوی 72 درصد کاکائو را با حرارت دادن و سرد کردن با دقت به شکلات تلخی که ساختاری پایدار دارد، تبدیل کردند. سپس شکلات را با استفاده از یک چاپگر سه بعدی به شکل های مارپیچی چاپ کردند. برخی از مارپیچ ها به شکل s ساده بودند، در حالی که برخی دیگر پیچیده تر بودند، تقریباً مانند هزارتوها.

سپس تیم، شکلات‌ها را تحت یک سری آزمایش‌های مکانیکی قرار دادند تا ببینند چگونه در هنگام گاز گرفتن چگونه می‌شکنند. وقتی شکلات‌ها را از بالا فشار می‌دادند، به تکه‌های زیادی خرد می‌شدند (مخصوصاً آنهایی که مارپیچ‌های دقیق‌تر هستند). هنگام گاز گرفتن از پهلو معمولا فقط یک بار ترک می خوردند.

چرا این مهم است؟ خب، مرحله بعدی این تحقیق که ماه گذشته در مجله Soft Matter منتشر شد، شامل دادن شکلات ها به یک گروه بسیار خوش شانس از آزمایش کنندگان انسان بود. محققان پرسیدند که آزمایش‌کنندگان کدام شکل را ترجیح می‌دهند و چرا.

کولایس می‌گوید: «هرچه شکل پیچیده‌تر باشد، ترک بیشتری داشت و به نظر می‌رسید که بیشتر از آن لذت می‌برند».

این واقعیت که آزمایش کنندگان از شکلات شکننده تر لذت بردند، تعجب آور نبود. تحقیقات قبلی نشان داده است که مردم از احساس خرچنگ یا شکستن غذا در دهان خود لذت می برند. آنها به خصوص از شنیدن صداهای شکستن لذت می برند. محقق طعم، آلن هیرش، آن را به عنوان “موسیقی جویدن” توصیف می کند. برخی از دانشمندان فکر می کنند که این ممکن است به این دلیل باشد که ترد بودن نشانه تازگی است – سیب تازه را در مقابل کلم پژمرده در نظر بگیرید – و این بافت به اجداد ما کمک کرد تا مغذی ترین غذاها را جستجو کنند.

شکلات البته به سالم بودن معروف نیست. اما این تحقیق بخشی از حوزه گسترده‌تر «فراماداد خوراکی» است که پتانسیل ایجاد غذاهای مغذی‌تر، خوردن آسان‌تر یا بهتر برای محیط زیست را دارد.

فابیو والوپی، محققی در دانشگاه هلسینکی که فرامواد خوراکی را مطالعه می‌کند، می‌گوید: «زمان‌های هیجان‌انگیزی در توسعه «متا غذاها» در پیش است. والوپی می‌گوید زمین جوان است، اما پر از نوید است.

والوپی به تحقیقات اخیر در مورد شکل‌گیری ماکارونی یا ماکارونی مهندسی هندسی اشاره می‌کند که در حین پخت از حالت صاف به سه بعدی تبدیل می‌شود. او می‌گوید: «می‌توانید تصور کنید که داشتن چنین نوع پاستا می‌تواند با کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای و هزینه‌های حمل‌ونقل به کاهش ردپای زیست‌محیطی ما کمک کند». ماکارونی مسطح را می توان با کارایی بیشتری در یک بسته انباشته کرد و تغییر شکل آن در حین پخت به ما این امکان را می دهد که آنها را با شکل هایی که بیشتر دوست داریم بخوریم.

کولایس می‌گوید استفاده از هندسه برای ایجاد حس دهان یک غذا می‌تواند به محققان این امکان را بدهد که از غذاهای سالم با ردپای کربن کم (فکر کنید عدس یا توفو) برای ایجاد جایگزین‌های جالب و خوش طعم گوشت استفاده کنند. همین تکنیک‌ها می‌تواند غذاهای خاصی را برای افرادی که به دلیل بیماری یا مشکلات دندانی در گاز گرفتن یا جویدن مشکل دارند، ایجاد کند. اگر بتوانید میزان نیروی لازم برای خرد کردن یک تکه غذا را کنترل کنید، می توانید غذاهای جامد خوشمزه ای درست کنید که گاز گرفتن آنها بسیار آسان است.

کولایس می‌گوید: «افرادی که نمی‌توانستند خوب بجوند، هنوز هم می‌توانند یک تجربه جالب [غذا خوردن] داشته باشند.

به طور آینده نگرتر، کولایس دنیایی را تصور می کند که در آن هندسه ابزاری برای تهیه غذای فردی است. فضانوردانی را در ایستگاه فضایی بین‌المللی تصور کنید که غذاهای متناسب با نیازها و ترجیحات خود را چاپ می‌کنند یا سربازانی که روی MRE غذا می‌خورند که از فرامواد خوراکی برای رساندن حداکثر کالری در حداقل فضا استفاده می‌کنند.

حتی علمی‌تخیلی‌تر، ایده هولوگرام‌های خوراکی است – غذاهایی که سطوح آن‌ها به گونه‌ای حکاکی شده است تا طرح‌های هولوگرافی براقی به آن‌ها بدهد. این امر رنگ غذا را تغییر می دهد (تصور کنید آب نبات بدون رنگ مصنوعی باشد) و به طور بالقوه می تواند منجر به برچسب های تغذیه ای خوراکی شود. Valoppi می‌گوید: «این می‌تواند نیاز به چاپ برچسب‌ها را کاهش دهد و محصول غذایی به خود برچسب تبدیل می‌شود.

تحقیق در مورد هندسه شکستن کاربردهای غیر غذایی نیز دارد. فهمیدن نحوه کنترل محل شکستن مواد می تواند به معنای طراحی کلاه ایمنی بهتر یا سایر وسایل حفاظتی باشد. شکستن کنترل شده حتی می تواند به معنای هواپیماها یا اتومبیل های ایمن تر باشد. خودرویی را تصور کنید که به گونه ای طراحی شده است که نمای بیرونی آن به گونه ای شکسته شده است که از داخل محافظت می کند.

کولایس امیدوار است به تحقیقات خود در مورد غذاها ادامه دهد. او در حال حاضر روی ایجاد یک کنسرسیوم با شرکت های مواد غذایی کار می کند تا از مدل سازی هندسی خود در توسعه مواد غذایی استفاده کند. امکانات تقریبا نامحدود است.

والوپی موافق است: «از آنجایی که فرامواد هنوز در مراحل اولیه هستند، پتانسیل زیادی در این زمینه وجود دارد. روی زمین، ما مواد محدودی با خواص محدود داریم. زیبایی فرامواد – هم به شکل خوراکی و هم غیر خوراکی – در این است که فقط با افزودن برخی اشکال و معماری به همان موادی که خواص محدودی دارند، می‌توانیم عملکردهای جدیدی به آنها بدهیم.