นักฟิสิกส์ชาวดัตช์เป็นส่วนหนึ่งของสาขาที่กำลังเติบโตของ ‘ metamaterials ที่กินได้’ พบว่าลูกอมรูปเกลียวที่พิมพ์ 3 มิติให้ประสบการณ์การกินในอุดมคติ
ลองนึกถึงการกัดช็อกโกแลตสักชิ้น อะไรที่ทำให้มันสนุก? มันคือความหวาน? วิธีละลายในปากของคุณ? กระทืบ? มันทำเสียง? จากทั้งหมดที่กล่าวมา?
ทีมงานที่มหาวิทยาลัยอัมสเตอร์ดัมกำลังพยายามใช้ฟิสิกส์และเรขาคณิตเพื่อตอบคำถามเหล่านี้ และหวังว่าจะสร้างประสบการณ์ที่น่าเพลิดเพลินยิ่งขึ้นไปอีก ผลลัพธ์ของพวกเขาซึ่งเป็นลูกกวาดพิมพ์ 3 มิติรูปเกลียวนั้นดูไม่เหมือนอะไรบนชั้นวางซุปเปอร์มาร์เก็ตในปัจจุบัน แต่อาจเป็นเพียงอนาคตของอาหาร
Corentin Coulais นักฟิสิกส์จากมหาวิทยาลัยอัมสเตอร์ดัมซึ่งเป็นผู้นำการวิจัยกล่าวว่า “ไม่มีใครในทีมที่ไม่ชอบช็อกโกแลต”
โดยปกติแล้ว คูไลจะทำงานกับ “วัสดุเมตา” ที่ไม่ใช่อาหาร ซึ่งเป็นวัสดุที่มีโครงสร้างและคุณสมบัติที่ไม่พบในธรรมชาติ ในอดีต ผลงานของเขาเกี่ยวข้องกับวัสดุที่เปลี่ยนรูปร่างด้วยการประยุกต์ใช้กับหุ่นยนต์ แขนขาเทียม และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ แต่ความร่วมมือกับยูนิลีเวอร์ยักษ์ใหญ่ด้านอาหารและสินค้าอุปโภคบริโภคทำให้เขาและทีมหันมาสนใจช็อกโกแลต
ขั้นแรก นักวิจัยปรับดาร์กช็อกโกแลตที่ประกอบด้วยต้นโกโก้ 72 เปอร์เซ็นต์ โดยให้ความร้อนและเย็นลงอย่างระมัดระวังเพื่อให้มีโครงสร้างที่มั่นคง จากนั้นพวกเขาก็พิมพ์ช็อกโกแลตเป็นชุดรูปทรงเกลียวโดยใช้เครื่องพิมพ์ 3 มิติ เกลียวบางอันเป็นรูปตัว s ธรรมดา ในขณะที่บางอันซับซ้อนกว่า เกือบจะเหมือนเขาวงกต
จากนั้นทีมงานจึงส่งช็อกโกแลตไปยังชุดการทดสอบทางกลเพื่อดูว่าจะแตกอย่างไรเมื่อ “ถูกกัด” เมื่อกดช็อกโกแลตจากด้านบน พวกเขาจะแตกเป็นชิ้นๆ เมื่อกัดจากด้านข้าง มักจะร้าวเพียงครั้งเดียว
ทำไมเรื่องนี้? ขั้นตอนต่อไปของการวิจัยซึ่งตีพิมพ์เมื่อเดือนที่แล้วในวารสารSoft Matterเกี่ยวข้องกับการมอบช็อกโกแลตให้กับกลุ่มผู้ทดสอบที่โชคดีมาก ผู้วิจัยถามถึงรูปร่างที่ผู้ทดสอบชอบและเพราะเหตุใด
“ยิ่งรูปทรงซับซ้อนมากขึ้นเท่าไหร่ก็ยิ่งมีรอยร้าวมากขึ้นเท่านั้น และดูเหมือนพวกเขาจะชอบมันมากเท่านั้น” คูเลส์กล่าว
ข้อเท็จจริงที่ว่าผู้ทดสอบชอบช็อกโกแลตที่เปราะมากกว่านั้นก็ไม่น่าแปลกใจ การวิจัยก่อนหน้านี้ แสดงให้เห็น ว่าผู้คนเพลิดเพลินกับความรู้สึกของการเคี้ยวอาหารหรือแตกในปาก พวกเขาชอบฟังเสียงที่สั่นสะเทือนเป็นพิเศษ นักวิจัยด้านรสนิยม Alan Hirsch อธิบายว่ามันเป็น ” ดนตรีแห่งการเคี้ยว ” นักวิทยาศาสตร์บางคนคิดว่าอาจเป็นเพราะความกรุบกรอบเป็นสัญญาณของความสด ลองนึกถึงแอปเปิ้ลสดกับกะหล่ำปลีที่ร่วงโรย และเนื้อสัมผัสนั้นช่วยให้บรรพบุรุษของเราแสวงหาอาหารที่มีคุณค่าทางโภชนาการมากที่สุด
แน่นอนว่าช็อกโกแลตไม่ได้ขึ้นชื่อในเรื่องการมีสุขภาพที่ดี แต่การวิจัยนี้เป็นส่วนหนึ่งของสาขาที่กว้างขึ้นของ ” metamaterials ที่กินได้” ซึ่งมีศักยภาพในการสร้างอาหารที่มีคุณค่าทางโภชนาการมากกว่า กินง่ายกว่าหรือดีกว่าสำหรับสิ่งแวดล้อม
Fabio Valoppi นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยเฮลซิงกิซึ่งศึกษาเกี่ยวกับ metamaterials ที่กินได้กล่าวว่า “มีช่วงเวลาที่น่าตื่นเต้นรออยู่ข้างหน้าในการพัฒนา ‘metafoods’ สนามนี้อายุยังน้อย Valoppi กล่าว แต่เต็มไปด้วยคำมั่นสัญญา
Valoppi กล่าวถึงงานวิจัยล่าสุดเกี่ยวกับmorphing pastaหรือพาสต้าที่ออกแบบทางเรขาคณิตที่เปลี่ยนจากแบนเป็น 3-D ระหว่างการปรุงอาหาร “คุณสามารถจินตนาการได้ว่าการมีพาสต้าประเภทนี้สามารถช่วยลดรอยเท้าทางนิเวศวิทยาของเราได้ด้วยการลดต้นทุนการปล่อยมลพิษและการขนส่ง” เขากล่าว “พาสต้าเส้นแบนสามารถวางซ้อนกันได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้นในบรรจุภัณฑ์ และการเปลี่ยนรูปร่างระหว่างการปรุงอาหารจะช่วยให้เรากินมันด้วยรูปทรงที่เราชื่นชอบมากที่สุด”
การใช้รูปทรงเรขาคณิตเพื่อปรับแต่งความรู้สึกในปากของอาหารอาจทำให้นักวิจัยสามารถใช้อาหารเพื่อสุขภาพที่มีคาร์บอนฟุตพริ้นท์ต่ำ (คิดว่าเป็นถั่วหรือเต้าหู้) เพื่อสร้างสิ่งทดแทนเนื้อสัตว์ที่น่าสนใจและน่ารับประทานได้ Coulais กล่าว เทคนิคเดียวกันนี้สามารถสร้างอาหารพิเศษสำหรับผู้ที่มีปัญหาในการกัดหรือเคี้ยวอันเนื่องมาจากความเจ็บป่วยหรือปัญหาทางทันตกรรม หากคุณสามารถควบคุมปริมาณแรงที่ใช้ในการบดอาหารให้แตกละเอียดได้ คุณก็สามารถทำอาหารแข็งรสอร่อยที่กัดง่ายสุดๆ ได้
“คนที่ไม่สามารถเคี้ยวได้ดียังสามารถมีประสบการณ์ [การกิน] ที่น่าสนใจ” คูเลส์กล่าว
ในอนาคต Coulais จินตนาการถึงโลกที่เรขาคณิตเป็นเครื่องมือสำหรับการเตรียมอาหารเฉพาะบุคคล ลองนึกภาพนักบินอวกาศบนสถานีอวกาศนานาชาติที่พิมพ์อาหารที่เหมาะกับความต้องการและความชอบของพวกเขา หรือทหารที่รับประทานอาหารบน MRE ที่ใช้ metamaterials ที่กินได้เพื่อให้แคลอรี่สูงสุดในพื้นที่ขั้นต่ำ
ไซไฟที่มากกว่านั้นก็คือแนวคิดเรื่องโฮโลแกรมที่กินได้ซึ่งเป็นอาหารที่มีการสลักพื้นผิวในลักษณะที่ทำให้พวกมันมีการออกแบบโฮโลแกรมที่แวววาว สิ่งนี้จะเปลี่ยนสีของอาหาร (ลองนึกภาพลูกอมที่ไม่มีสีเทียม) และอาจนำไปสู่การติดฉลากทางโภชนาการที่กินได้ “สิ่งนี้สามารถลดความจำเป็นในการพิมพ์ฉลาก และผลิตภัณฑ์อาหารจะกลายเป็นฉลากเอง” Valoppi กล่าว
การวิจัยเกี่ยวกับเรขาคณิตของการแตกละเอียดยังมีการใช้งานที่ไม่ใช่อาหาร การค้นหาวิธีควบคุมตำแหน่งที่วัสดุแตกอาจหมายถึงการออกแบบหมวกนิรภัยหรืออุปกรณ์ป้องกันอื่นๆ ให้ดีขึ้น การควบคุมการแตกละเอียดอาจหมายถึงเครื่องบินหรือรถยนต์ที่ปลอดภัยกว่า ลองนึกภาพรถยนต์ที่ออกแบบให้มีรูปลักษณ์ภายนอกที่แตกเป็นเสี่ยงๆ ในลักษณะที่ปกป้องภายใน
Coulais หวังว่าจะทำการวิจัยเกี่ยวกับอาหารต่อไป ปัจจุบันเขากำลังทำงานเพื่อสร้างสมาคมกับบริษัทอาหาร เพื่อใช้แบบจำลองทางเรขาคณิตของเขาในการพัฒนาอาหาร ความเป็นไปได้แทบจะไร้ขีดจำกัด
“เนื่องจาก metamaterials ยังอยู่ในช่วงเริ่มต้น จึงมีความเป็นไปได้สูงในด้านนี้” Valoppi เห็นด้วย “บนโลก เรามีวัสดุจำกัดที่มีคุณสมบัติจำกัด ความงามของ metamaterials ทั้งในรูปแบบที่กินได้และกินไม่ได้คือเพียงแค่เพิ่มรูปร่างและสถาปัตยกรรมบางอย่างให้กับวัสดุเดียวกันที่มีคุณสมบัติจำกัด เราก็สามารถให้ฟังก์ชันใหม่ๆ แก่พวกมันได้”
