Forskerne kigger ind i din mad

Af Morten Christensen, postdoc i biofysik, Mathias P. Clausen, postdoc i biofysik og Ole G. Mouritsen, professor i biofysik.

Når vi beskriver madens smag, er det ofte en skøn blanding af indtryk fra alle vores fem sanser: at se, at høre, at smage, at lugte og at føle. Lugtesansen er normalt mest dominerende, især stimuleret af aromastoffer, som blæses fra munden ud gennem næsen. Af de fem sanser er følesansen måske den mest upåagtede, og vi bliver mest opmærksom på dens betydning, hvis den ikke er som forventet. F. eks. hvis vi oplever et surmælksprodukt, som er grynet i stedet for cremet, eller en kartoffelchip, som er blød i stedet for sprød.

Udtryk som grynet, blød, sprød, cremet, våd, tør, melet, fedtet, tyk, tynd, plastisk, elastisk, viskøs, klæg, prikkende, slimet osv. er mere eller mindre veldefinerede udtryk, vi bruger om, hvordan maden føles i munden, altså mundfølelsen. Disse sanseindtryk af maden er relateret til, hvordan vi sanser madens struktur. Inden for de videnskaber, som beskæftiger sig med, hvordan vi sanser maden, kaldes mundfølelse for tekstur. Tekstur er den del af madens struktur, som mundens følenerver kan erkende.

Med de nyeste og mest avancerede mikroskopiteknikker er det nu blevet muligt i stor detalje og som funktion af tiden at visualisere aspekter af madens struktur, både flydende, halvfast og fast mad. Analyser af strukturen gør det muligt at se nye sammenhænge mellem struktur og tekstur og dermed opnå dybere forståelse af, hvordan denne sammenhæng giver maden smag.

Hvad er mad?

Alt, hvad vi spiser, er af biologisk oprindelse, og maden er derfor sat sammen af de samme byggesten som levende organismer, dvs. især kulhydrater, fedtstoffer og proteiner. Desuden er der masser af vand, og det er ofte samspillet mellem vandets aktivitet og disse byggesten, som er bestemmende for madens struktur, og hvordan den ændres i køkkenet, og når vi spiser maden.

Mad kan deles ind i tre forskellige grupper:

1. “Naturlig” mad i den forstand, at vi på madens udseende nemt kan se, hvor råvarerne kommer fra (fx stegt kylling, kogte grøntsager og dampet fisk).
2.  Formuleret mad, dvs. mad, som er så stærkt forarbejdet, at man ikke uden forhåndskendskab kan afgøre, hvilke råvarer den kommer fra (fx ketchup, ost, sauce, juice, røræg og brød).
3. Syntetisk mad, som er mad, der er konstrueret ved at kombinere de rene byggesten kulhydrater, proteiner, fedtstoffer og vand. Det nyeste skud på stammen af det molekylære køkken, kaldet note-by-note cuisine, beskæftiger sig netop med syntetisk mad.

Den store udfordring med især formuleret og syntetisk mad er at kunne kontrollere og tilføre en mundfølelse, som gør maden interessant og velsmagende. At kunne se ind i maden er en videnskabelig og fysisk måde at tage denne udfordring op. Den slags tilgang til mad, smag og gastronomi har nu fået navnet gastrofysik.

Formuleret mad

De fleste tænker næppe meget over, at dagligdags madvarer som brød, mejeriprodukter og saucer er stærkt forarbejdede produkter, og uden at kende baggrunden kan man næppe gætte, at brød kommer fra frø på kornplanter, at osten er skabt af mælk fra pattedyr, eller at en sauce er en kompleks blanding af vand og forskellige, stærkt forarbejdede råvarer.

Alle disse produkter er formulerede, bløde materialer, hvis struktur er bestemt af både de oprindelige råvarers egenskaber og af de behandlinger, råvarerne har gennemgået på fabrik eller i et køkken. Produkternes mundfølelse og smag er direkte forbundet med materialernes struktur.

Lad os rette mikroskopet mod nogle af disse fødevarer og se, hvilke hemmeligheder de bærer på.

Olie-i-vand emulsion: mayonnaise

Mayonnaise er en emulgeret, kold sauce, som laves af en blanding af vegetabilsk olie og citronsaft (eller vineddike), der er emulgeret med æggeblomme og smagt til med salt, peber og eventuelt krydderier. Man kan også emulgere ved hjælp af sennep.

Mayonnaisen fremstilles ved at blende æggeblomme og citronsaft (eller vineddike) sammen med emulgatoren, hvorefter olien tilsættes langsomt under omrøring; i begyndelsen blot en dråbe ad gangen. Mayonnaisen skiller, hvis olien tilsættes for hurtigt, eller der er for lidt vand.

I en god mayonnaise er de små oliedråber så tæt på hinanden, at de giver emulsionen en fasthed og en let elastisk mundfølelse.virker, at den kan stå og kun flyder trægt.

Vand-i-olie emulsion: smør og margarine

I mælk og fløde findes fedtstoffet i små fedtkugler, som holdes sammen af en membran af lipider og proteiner, der forhindrer, at fedtkuglerne løber sammen.

Når man fremstiller smør, slår man i princippet disse membraner i stykker ved mekanisk omrøring (kærning), så fedtkuglerne samles i en fase af fedt med vanddråber indeni. At lave smør består altså stort set i at krænge vrangen ud på mælken forstået på den måde, at vi begynder med en olie-i-vand-emulsion (mælk og fløde) og ender med en vand-i-olie-emulsion (smør).

I denne emulsion findes mælkefedtet på tre former: som frit og halvfast mælkefedt, der danner en sammenhængende fase, som krystalliseret mælkefedt og som ubrudte fedtkugler. Inden i denne komplekse blanding findes vanddråber af forskellig størrelse.

Det krystalliserede mælkefedt giver smørret sin fasthed ved stuetemperatur, og den sammenhængende fase af halvfast fedt giver smørrets gode evne til netop at “smøre”.

Margarine er ligesom smør en vand-i-olie-emulsion, men der bruges typisk planteolier og forskellige emulgatorer.

Skum: flødeskum og marengs

Et skum er en væske, som er gjort stiv ved at indbygge luftbobler i væsken. Det kræver normalt et større piskearbejde at få luftbobler ind i en væske, og det kan være en kamp med tiden om at få de dannede bobler pisket i endnu mindre bobler, inden boblerne brister eller løber sammen.

Da lufttrykket inde i små bobler er større end i store, er der en tendens til, at de små bobler brister og slutter sig sammen i større bobler, hvorved skummet ændrer tekstur.

Fordi luftboblerne i et skum ikke så let kan komme forbi hinanden uden at briste og væsken derfor ikke så let kan flyde, kan skummet “stå” og udøve en vis modstand mod påvirkning af f. eks. en ske eller ved pres mellem tunge og gane.

Efterhånden som væsken dræner fra, bliver skummet mere skørt, boblerne brister, og skummet falder sammen.

Almindelige eksempler på skum er flødeskum og ølskum. Det er samspillet mellem antallet af luftbobler og deres størrelse på den ene side og stivheden af væsken på den anden side, som afgør, hvilken mundfølelse man oplever i et skum. Nogle kan være meget bløde og eftergivende, mens andre kan være sprøde og skøre, og andre igen meget faste.

Der findes skum med tynde vægge mellem luftboblerne (fx ølskum) og nogle med tykke vægge (fx flødeskum).

Flødeskum er mere kompliceret end mange andre slags skum, fordi det i princippet er et hårdt pakket netværk af luftbobler, som holdes sammen af små fedtkugler, der lægger sig på overfladen af luftboblerne. Flødeskum kan blive stift som et fast stof. Da det er fedstoffet, som holder skummet sammen, er det kun muligt at lave et stabilt flødeskum, hvis fedtprocenten i fløden er høj nok, mindst 30 pct. og helst mere.

En marengs er et skum af luftbobler adskilt af tynde hinder af en væske bestående af æggehvide med opløst sukker. Æggehvide består af 87 pct. vand. Jo mere sukker, der er i, og jo mere af vandet, der er dampet af, jo fastere bliver marengsen. Ved opvarmning (bagning) damper det meste af vandet af, og sukkeret danner en glas. Skummet er nu blevet til en tør marengs, fx en macaron.

Netværk af proteiner: Ost

Mælk er en væske, som har en kompliceret indre struktur, der bestemmer mælkens mundfølelse som drikkevare og er afgørende for egenskaberne af de mejeriprodukter, som den bruges til, f. eks. fløde, ost, yoghurt og andre syrnede eller fermenterede produkter.

Der findes en lang række måder at lave oste på, og de forskellige oste adskiller sig i høj grad ved smag og mundfølelse. Og det er ikke kun hullerne i osten, som gør forskellen.

En fast ost har en struktur, der er bestemt af et netværk af koaguleret mælkeprotein (kasein), hvori der er bundet vand og kugler af mælkefedt.

At se ind i en ost på lille skala er som at se ind et porøst materiale med vægge på kryds og tværs, og mellem væggene ligger vand og fedtstof.

Hvad kan det bruges til?

Der er lavet forbavsende lidt arbejde på en kvantitativ beskrivelse af fødevarer på en lille skala, hvor madens forskellige komponenter af kulhydrater, fedtstoffer og proteiner kan skelnes. Årsagen hertil er primært, at det har krævet udvikling af nye mikroskopiteknikker.

De nye typer af avanceret mikroskopi åbner nu et helt nyt vindue til at se ind i maden, og den videre udvikling vil også gøre det muligt at se, hvordan madens struktur ændres som funktion af tiden (ved bearbejdning, lagring, osv.) og som funktion af de behandlinger (kogekunst), man underkaster den.

En dybere forståelse af, hvad der giver maden struktur, vil også give en større indsigt i, hvad der giver maden mundfølelse (tekstur) og dermed smag.

Mikroskopibilleder: Mathias Porsmose Clausen og Morten Christensen.

Læs hele artiklen i Aktuel Naturvidenskab