Los investigadores están estudiando cómo la manipulación de las propiedades de los metamateriales del chocolate puede alterar nuestro disfrute.

Cuando se trata de comida, el gusto de cada persona es diferente, pero junto con el gusto, la textura de un alimento juega un papel importante en nuestro disfrute. En este contexto, un grupo de científicos decidió investigar cómo las estructuras moleculares de los materiales comestibles afectan su «sensación en la boca», en particular, un viejo favorito: el chocolate.

«Decidimos trabajar con chocolate no solo por gusto personal, sino por razones científicas», dijo Corentin Coulais, profesor asociado de la Universidad de Amsterdam y líder del estudio. “El chocolate es conceptualmente ‘simple’ desde el punto de vista físico porque es un material quebradizo. Al estudiar las fracturas, el tema subyacente de nuestro trabajo, los materiales frágiles son más fáciles de entender. La fractura es más fácil de controlar en materiales frágiles que en materiales dúctiles”.

Los metamateriales, que contienen estructuras artificiales que no se encuentran en la naturaleza, poseen tecnologías avanzadas en óptica, comunicaciones y más, ya que poseen propiedades mecánicas únicas y ajustables. Sin embargo, hasta el momento no se ha apreciado su aplicación en las artes culinarias.

«El hecho de que con los metamateriales se pueda controlar el comportamiento del material (qué tan fuerte es, cómo se rompe) tiene un impacto en lo que experimentamos cuando mordemos», dijo Coulais.

Coulais y sus colaboradores intentaron explorar cómo la sensación en la boca podría verse afectada al manipular la arquitectura de los metamateriales del chocolate.

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Trabajar con chocolate en una impresora 3D no fue tarea fácil. Según el estudio, existen 6 formas cristalinas diferentes de chocolate, cada una con sus propias propiedades mecánicas y puntos de fusión. Por lo tanto, los científicos tenían que encontrar el candidato de chocolate perfecto y las condiciones para que se volviera lo suficientemente maleable como para comportarse como una «tinta» adecuada.

Un chocolate negro al 72% dio los mejores resultados ya que su alta pureza de cacao proporcionó temperaturas de fusión y fraguado consistentes. Una vez que la «receta» para construir estructuras de chocolate estuvo en su lugar, los físicos imprimieron metamateriales mecánicos en forma de S para estudiar su diferente comportamiento de fractura.

El equipo analizó las propiedades mecánicas del chocolate utilizando un dispositivo de compresión especial y descubrió que romperlo verticalmente requería una fuerza de ruptura menor que comprimirlo horizontalmente.

Más tarde, se pidió a diez participantes que probaran las texturas del chocolate y calificaran su sensación en la boca para evaluar el atractivo sensorial del chocolate. Para hacerlo de la manera más científica posible, se les dio instrucciones a los participantes sobre cómo morder las diferentes piezas de chocolate con sus muelas tanto en dirección vertical como horizontal, y cómo cerrar sus mandíbulas a un ritmo deliberadamente lento para adaptarse a las condiciones del lugar. examen sensorial corresponden a los de las pruebas mecánicas.

«Encontramos una correlación interesante: cuantas más grietas, mejor es la experiencia», señaló Coulais. «No podemos explicar el mecanismo fisiológico o psicológico bajo esta correlación, pero lo que podemos hacer a nuestro nivel es diseñar la relación entre la geometría del objeto y la forma en que se rompe».

Como resultado adicional, el equipo descubrió que, según la evaluación de los participantes, el sonido que hacen los metamateriales del chocolate al morderlos tiene un impacto en la sensación en la boca.

«Para que los resultados sean aún más notables, será interesante incluir la participación de científicos sociales y alimentarios para llegar a mejores conclusiones», agregó Coulais. «Hemos dado el primer paso, pero los estudios futuros proporcionarán una explicación mucho más sistemática».

Metamateriales para alimentos más sabrosos

Coulais cree que esta investigación podría tener un gran impacto en la industria alimentaria. «Existe una investigación activa de alta tecnología sobre componentes ligeros, por ejemplo, en la industria aeroespacial, pero nos sorprendió que no hubiera una investigación activa relacionada con los alimentos», dijo Coulais. «Está claro que los metamateriales pueden ayudar con el desarrollo de alta tecnología, pero también ayudará aplicar su uso a las industrias de baja tecnología».

«Desde la perspectiva del diseño de alimentos, podría ser más eficiente y rentable si puede predecir la sensación en la boca en función de una respuesta mecánica en lugar de simplemente pasar por un panel de degustación», agregó.

Los metamateriales comestibles también pueden desempeñar un papel en los nichos de mercado. Por ejemplo, los productos fáciles de morder para los niños, los alimentos de origen vegetal podrían diseñarse para que tengan una sensación en la boca similar a la carne, o los alimentos secos con texturas específicas que los hagan sentir como productos frescos.

«Controlar cómo se rompen los materiales es un tema bastante nuevo en la ciencia traslacional, incluso más allá de los alimentos», dijo Coulais. «La gente generalmente trata de retrasar o evitar las fracturas, pero en algunos casos es útil abrazarlas y tratar de usarlas para absorber la mayor cantidad de energía posible, como en los automóviles, en la industria aeroespacial, en el equipo de protección».

Está claro que se necesita hacer más trabajo antes de que se pueda desarrollar todo el potencial de los metamateriales basados ​​en alimentos, pero el equipo cree que se están dirigiendo a un territorio interesante.

«Nuestro trabajo abre la puerta a nuevos enfoques para el diseño racional de las interacciones humano-materia y las propiedades de fractura mediante el uso de métodos de optimización para la fractura, para productos comestibles, pero también para estructuras de ingeniería y más», escribió el equipo en su artículo.

Referencia: André Souto, et al., Metamateriales mecánicos comestibles con fractura diseñada para controlar la sensación en la boca, Materia blanda (2022). DOI: 10.1039/d1sm01761f

Crédito de la imagen principal: Tetiana Bykovets en Unsplash

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