Vi gillar vissa livsmedel och ogillar andra. Naturligtvis är hur maten smakar viktigt, men munkänslan, och till och med ljudet som maten ger när vi biter i den, avgör också om vi njuter av matupplevelsen. Är det möjligt att designa ätbara material som optimerar denna njutning? Fysiker och matforskare visar att det verkligen är det.

I forskning som publicerades i Soft Matter den här veckan visar forskare från universitetet i Amsterdam, Delfts universitet och Unilever att munkänslan hos ett ätbart ämne kan utformas, precis som egenskaper hos många andra material kan. Det vill säga:de skapar metamaterial, material som inte finns i naturen men som är noggrant konstruerade i labbet. Deras val av byggmaterial är inte trä, betong eller glas – de bygger sina material av choklad.

Designa munkänsla

Som både professionella och amatörbagare vet mycket väl, är choklad inte ett lätt material att arbeta med. Att bara värma upp och kyla ner kan förvandla mjuk choklad till mycket mer spröd tempererad choklad, eller vice versa. Därför var den första utmaningen för forskarna att få sitt byggmaterial under kontroll. De gjorde detta genom att mycket försiktigt värma upp den, lägga till lite kall choklad, kyla ner den igen... och sedan lägga den i en 3D-skrivare. Detta gjorde det möjligt för dem att skriva ut i princip vilken form av choklad de ville ha, samtidigt som de garanterade att basmaterialet alltid hade samma egenskaper.

Den första formen av ätbart material som forskarna experimenterade med var en S-formad choklad med många vändningar, som i figuren ovan. Målet var att testa hur detta material skulle gå sönder och hur det brytandet skulle upplevas i munnen. Inte överraskande berodde brottegenskaperna starkt på riktningen för "bitning". När chokladen pressades uppifrån uppstod många olika sprickor efter varandra, men vid pressning i riktningen vinkelrätt mot bilden uppstod oftast bara en spricka. Detta testades mekaniskt, som på bilden ovan till vänster, men också genom att mata chokladen till en panel på 10 – mycket villiga – testpersoner. Både de mekaniska testerna och testpanelen bekräftade dessutom att bettbarheten var bättre i den riktning som bilden visar.

Ju fler sprickor, desto bättre

De flesta människor tycker om upplevelsen av att maten knastrar ner i munnen – ju fler sprickor, desto bättre. Efter att ha visat att en sådan upplevelse kan utformas, försökte forskarna nu några olika strukturer och letade efter en struktur där antalet sprickor kan "programmeras" in i materialet.

Det visade sig att spiralformade chokladmetamaterial som de som visas ovan har ganska intressanta och avstämbara egenskaper. Antalet lindningar styr inte bara antalet sprickor när materialet pressas mekaniskt; testpanelen kunde också tydligt skilja mellan färre och fler sprickor när man äter chokladen. Dessutom visade ljudinspelningar att ljudet som chokladen ger när de blir biten återspeglar antalet sprickor, vilket bidrar till en trevlig matupplevelse.

Den perfekta chokladbiten

Den sista frågan var förstås:är att designa en njutbar matupplevelse en fråga om försök och misstag, eller kan fina ätbara material faktiskt designas och finjusteras innan de skapas? Forskarna fann att med en väl vald matematisk modell kan de verkligen optimera vissa former av choklad med avseende på till exempel deras motståndskraft mot brott när de bits från vissa håll.

Utformningen av ätbara metamaterial hade inte studerats tidigare. Den nya forskningen öppnar dörren till sätt att designa mat som är njutbar att äta - och mer generellt, att designa material som optimerar interaktionen mellan människor och materia. + Utforska vidare

Mörk choklad kan göra ditt hjärta gott på alla hjärtans dag