Fascículo 30

Capítulo IX: La química de todos los díasEl mundo de la química

AlimentosLos alimentos son sustancias de origen animal o vegetal queconstituyen la fuente principal de energía de todos los seres vivos.Los componentes principales de la dieta son varios, a saber:carbohidratos, grasas, proteínas, minerales, vitaminas y agua. Detodos ellos te daremos ejemplos en el fascículo sobre la energía.En este capítulo pretendemos seguir mostrándote la química entu cotidianidad y los alimentos nos ofrecen una excelenteoportunidad para ello.

La mayoría de los alimentos que consumimos provienen del cultivode plantas o de la cría de animales. A pesar de que el hombre hadesarrollado mecanismos para acelerar la producción de alimentos,encuentra limitaciones como la falta de agua, las luchas contralas plagas o los cambios climáticos que pueden causar pérdidasde cosechas enteras. Como has leído en fascículos anteriores,polímeros y medicamentos naturales, por razones de produccióny costo, han sido sustituidos por sintéticos. Los alimentos noescapan a todo esto. Así es como la producción de alimentossintéticos no es una ficción sino una realidad. A continuación tedaremos dos buenos ejemplos.

Eating man.Jacob Jordaens, pintor flamenco (1593-1678).

Ya no necesitaremos yuca para obteneralmidónEl almidón es un carbohidrato importante de amplio uso en laindustria de la alimentación. Como verás más tarde, es posibleobtenerlo de la yuca. Pero también se puede sintetizar comodescribiremos a continuación, sin mucha dificultad, ni altos costosenergéticos.

La materia prima es:

C + H2O + calor CO + H2El monóxido de carbono reacciona con hidrógeno para formarmetanol.

¿Recuerdas qué es lo que se forma cuando se oxida un alcohol?

Pues un aldehído a partir del cual se obtendrá la glucosa. Finalmente,el almidón resultará de la unión de varias moléculas del azúcar.Revisa en los alimentos de tu casa cuántos de ellos contienenalmidón entre sus componentes.

Si bien pareciera posible y fácil obtener alimentos a partir de carbonoo petróleo, podríamos preguntarnos: ¿por qué realizamos cultivossi son tan complicados y costosos de mantener? Vale la penarecordar que el proceso involucrado en reacciones como por ejemplola “obtención de la glucosa a partir del metanol y aún más delalmidón” requiere de una tecnología todavía no disponible, a pesarde poder ser representadas con una ecuación.

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¿Por qué la cebolla nos hace llorar?La cebolla contienen trans-(+)-S-(1-propenil)-L-cisteínasulfóxido, una molécula que es inodora. Cuando cortasla cebolla produces roturas celulares que permiten a unaenzima llamada alinasa entrar en contacto con el sulfóxido,produciendo piruvato, amoníaco y syn-propanotial-S-óxido. Esta última molécula es la responsable de lairritación ocular y del lagrimeo. Si se sumerge en aguaantes de ser manipulada no produce lagrimeo porque elcompuesto volátil queda en solución.

El ajo antibacterialEs la planta medicinal más estudiada; tiene propiedadesantibacteriales, antiinflamatorias, anticancerígenas y hastaes un eficaz repelente de los vampiros. Su componentemás activo es la alicina que, al reaccionar consigo misma,produce el ajoene, un potente antitrombogénico.

La lechosa y la piña ablandan la carneSeguramente has visto que antes de asar la carne enuna parrilla le colocan rebanadas de lechosa. Esta frutaes rica en una enzima conocida como papaína, la cualrompe el colágeno de la carne y por eso la ablanda. Lapiña contiene la enzima bromelina que fue descubierta yaislada, en 1891, por el químico venezolano VicenteMarcano.

¿Qué es esa capa blanca que se vesobre el chocolate?Muchas veces cuando el chocolate se ha fundido y sesolidifica nuevamente observamos que se forma una capablanca: se trata de una grasa saturada proveniente delmismo chocolate. Aunque no afecta el sabor del manjarlo hace muy poco atractivo.

¿Qué hace que el pan “crezca”?La levadura es un hongo que produce la fermentaciónmediante enzimas. Durante el proceso de fermentaciónse libera dióxido de carbono que es el causante de queel pan se “esponje”, la levadura también le da su saborcaracterístico.

¿Sabías que la leche es una emulsión?Una emulsión es una mezcla homogénea de dos líquidosque son inmiscibles entre sí. Como su unión es inestable,para evitar que los líquidos se separen se añaden agentesemulsionantes que los mantienen unidos. Es el caso dela leche que es una mezcla de agua y grasa que contieneemulsificantes naturales como la lecitina. Otro caso es elde la mezcla de agua y aceite que, al agitarla, presentauna turbidez, una emulsión, que con el tiempo desaparecey se forman de nuevo dos fases.

Identifica otros alimentos que presenten estecomportamiento.

Algunas “curiosidades” de los alimentos

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Clorella. Chlorella gundersen.

Parece carne, casi sabe a carne,pero no es carneLa carne es una fuente de proteínas; cuando la ingerimosnuestro organismo la rompe en unidades más pequeñasdenominadas aminoácidos. Debido a su escasez y costose han buscado vías para sustituirla. Así, se ha tratado de“sintetizar carne” utilizando almidón y fibra para darle textura,y saborizantes sintéticos que le da sabor, entre ellos, elglutamato de sodio.

Otras fuentes alternativas de proteínas es la clorella, unalga rica en clorofila que es posible obtener en grandescantidades: sólo requiere Sol, nitrógeno, dióxido de carbonoy agua y sus costos de producción son muy bajos. Estaalga se vende libremente en tiendas naturistas; consulta atu médico antes de ingerirla.

¿Qué son los alimentos transgénicos?Los alimentos transgénicos son todos aquellos que han sidofabricados o producidos con materias primas de organismosgenéticamente modificados (OGM). La Unión Europea (UE)define Organismo Genéticamente Modificado como aquelorganismo, con la excepción de los seres humanos, en el queel material genético ha sido modificado de una manera que nose produce naturalmente en el apareamiento ni en larecombinación natural.

Antes de salir al mercado para su comercialización, un alimentotransgénico es probado con métodos bioquímicos y aprobadopor organismos de salud pública. Una vez que se determinaque el producto es seguro y no produce daño alguno a suspotenciales consumidores, pasa a la venta.

Este tipo de producto puede beneficiarnos de muchas maneraspuesto que se logra sin alterar las cualidades sustanciales delalimento.

La mayoría de los transgénicos son creados con la idea demitigar el hambre en el mundo, potenciar las cualidadesnutricionales de los alimentos y aumentar su período deconservación. En la actualidad existe controversia acercadel consumo de los alimentos transgénicos, ya que sesospecha que puedan causar daños ambientales y alergias.

Discute este tema con tu profesor.

CÓMO SE CREA UNA PLANTA TRANSGÉNICA

Primero se aisla el genque se quiere insertar enel código genético de laplanta (puede provenirde otra planta, de unabacteria, de un virus oincluso del hombre)

1

A Mediante la utilización de Agrobacterium

El gen se inserta en labacteria Agrobactérium2

A

3A

La bacteria lleva el gen y lointroduce en la célula germinal

B Mediante bombardeo de genes

2B

El gen que ha sido seleccionadose adhiere a microbolas

3B

Después se inserta en el ADNde la planta a “cañonazos”

4Una vez llegada esta fase por cualquierade los dos medios, la célula en la que hasido introducido el gen se multiplica enlaboratorio

5 A continuación llega el momento del cultivodel que ya se obtendrá la plantamodificada genéticamente

6 Por último, esta planta se cruza con otrasde la misma especie, para de este modoobtener una variedad los más productivaposible

Cromosoma

Gen

Uno de los mayores retos de la industria de los alimentos essu conservación, es decir, evitar que sean atacados pormicroorganismos que los descompongan acarreando pérdidaseconómicas y daños graves a la salud de los consumidores.

Cuando leíste el título de este apartado pensasteinmediatamente en el sistema de conservación más conocidoque es el de la refrigeración. Si bien el invento del refrigeradordata del siglo XVIII, la técnica de conservación mediante elfrío se conoce desde la prehistoria.

La misma se basa en que el frío retrasa la descomposición delos alimentos evitando la proliferación de microorganismos,sin embargo, muchos de ellos sobreviven a las bajastemperaturas y se activan al descongelar los alimentos.

En 1784, William Cullen inventó la primera máquina de enfriar.Usó para ello la evaporación de un líquido volátil (el éternitroso): a este tipo de sustancias se las llama refrigerantes.No obstante, el primer refrigerador doméstico no se fabricósino hasta 1927.

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Conservación de alimentos

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Revista LIFE, Vol. 59 No. 2 (1965).

Publicidad de refrigeradores Frigidaire, 1929.

¿Cómo funciona un refrigerador?Comenzaremos por recordarte que lo natural es que la energíaen forma de calor fluya de un sistema de alta temperatura aotro de baja temperatura. Pues bien, en un refrigerador ocurrirálo contrario, por lo cual será necesario hacer un trabajo parair contra lo natural, así como se debe hacer un trabajo paralevantar una piedra cuya tendencia natural es a caer. 

El refrigerante saca energía en forma de calor del interior dela nevera y su congelador, los cuales se encuentran a unatemperatura entre 7 ºC y -10 ºC, y la transfiere al exterior,normalmente entre 25 ºC y 30 ºC. Para ello es necesariosuministrar energía eléctrica. Ahora sabes porqué es necesarioenchufar la nevera.

El refrigerante líquido saca energía en forma de calor de lanevera gracias a que es muy volátil y es capaz de pasar alíquido (vaporizarse) a muy bajas temperaturas. Recuerda quepara el cambio de líquido a gas se requiere absorber energía.El refrigerante transformado en gas se dirige al compresor. Enéste, por efecto del aumento de presión, el gas se licua y secalienta, por esta razón el exterior de la nevera se sientecaliente. El líquido pasa por la válvula de expansiónproduciéndose entonces un enfriamiento y parte del líquido seevapora. El líquido volverá al interior de la nevera para tomarenergía en forma de calor, pasar de nuevo a gas y continuarel ciclo.

Cuando abrimos el congelador sentimos frío: es la consecuenciade que el aire encerrado en él (-10 ºC) haga contacto connuestra piel (37 ºC) y el gas absorba rápidamente "calor" denuestro cuerpo o nos ceda su "frío". En realidad mejor serádecir que hay una transferencia de energía del sistema delsistema de mayor temperatura al de menor temperatura.

Compresor

Válvula deexpansión

Refrigerador

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Mezclas frigoríficasEran la mezclas que se usaban en épocas pasadas para enfriar yconsistían en añadir nitrato de sodio o sal al agua o al hielo. Latemperatura bajaba ya que la sal al entrar en contacto con el hielolo disolvía y se formaba entonces una disolución saturada cuyo calorabsorbía el hielo, haciendo que la temperatura disminuyera por debajode los 0 °C.

Este principio de enfriamiento es el que se usa en las máquinas dehelado manuales o en las que se venden en jugueterías.

Las mezclas frigoríficas también se usaron en algunos experimentosde laboratorio como los realizados por Boyle; en la actualidad se usa“hielo seco”. Otra de las sustancias usadas para enfriar es el nitrógenolíquido cuya temperatura es de -196 °C.

Los refrigerantesLuego del éter (dióxido de carbono) se empezaron a usar compuestosfluorcarbonados como refrigerantes. El más usado fue eldiclorodifluorometano, freón o refrigerante-12. Lamentablemente esoscompuestos son los responsables de la destrucción de la capa deozono y por resolución del Protocolo de Montreal deberán sustituirsepor otros menos contaminantes como los hidrofluorcarbonados.

Cada refrigerante tiene una temperatura de vaporización específicaque se alcanza aplicando la presión adecuada.

El método de conservación de los alimentos usando el frío es lacongelación; bajo estas condiciones pueden conservarse crudos ococidos. El proceso ocurre muy rápidamente a temperaturas de -30°C para que no se formen cristales de hielo que destruyan lasmembranas celulares y deterioren la apariencia de los alimentos. Laintención es congelar la mayor cantidad de agua que ellos contengan.También se encuentran alimentos ultracongelados, lo cual se lograa temperaturas menores de los -40 °C.

El hombre no sólo usó el frío para conservar sus alimentos sino quetambién ensayó otras técnicas y una de ellas fue la salación. En laactualidad conseguimos carne, pescado o embutidos conservadosmediante esa técnica. La misma se basa en que la sal deshidratalos alimentos así como los microorganismos. Otra técnica era elsecado al Sol de los alimentos, más usada en frutos y vegetales. Laelaboración de conservas en frascos de vidrio tuvo su origen en elsiglo XVIII; emplea un líquido conservante como aceite o vinagre yes gran aliada de las amas de casa.

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¿Sabías que...?El proceso de momificación consistía en laextracción del cerebro por la nariz y luego sesacaban las vísceras que eran lavadas ycolocadas en vasijas diferentes, cada una deellas bajo la protección de un Dios. El únicoórgano que se dejaba era el corazón.Finalmente el cuerpo era sumergido durante50 días en una bañera que contenía “natrón”,una mezcla de sal y bicarbonato, hasta eldisecado del cuerpo, para finalmenterellenarlo y vendarlo.

Afiche para la venta de entradas al espectáculode música electrónica Freón. Los Ángeles, EE.UU.

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Leche evaporada y leche condensada:Simplemente lecheSon el resultado de dos métodos para conservar la leche. Enambos casos se les elimina el 60 % de su contenido de agua, sóloque a la leche condensada se le añade sacarosa.

Un poco de historiaLouis Pasteur (1822-1895), químico y bacteriólogofrancés; su primer aporte a la ciencia fue sudescubrimiento sobre la isomería óptica, la relaciónentre la estructura molecular y la desviación de laluz polarizada. Los resultados con el ácido tartáricolo llevaron a expresar: “la vida es una función dela asimetría del Universo”. Sus trabajos sobre lafermentación alcohólica le permitieron rebatir la“teoría de la generación espontánea”. A solicitudde Napoleón III, estudia la alteración del vinocausada por gérmenes parásitos, y propone untratamiento para evitarlo: somete el vino a unproceso de calentamiento sin aire dando así inicioa lo que se conoce como pasteurización. Entre1878 y 1880 descubre tres de los microorganismosresponsables de las enfermedades humanas: losestreptococos, estafilococos y neumococos. Luegorealizó trabajos de inmunización contra el cóleray la rabia. En 1887 se crea el instituto que llevasu nombre, inicialmente como centro de vacunacióncontra la rabia. En la actualidad es un centro deinvestigación y enseñanza donde labora LucMontagnier, descubridor del virus del SIDA. Losrestos de Pasteur fueron enterrados en el sótanode su casa, la cual actualmente es un museoubicado en las cercanías del instituto.

Las necesidades que tiene el hombre en cuanto a almacenamiento,comercialización y consumo, hizo que se desarrollaran alternativasmucho más eficientes para los procesos de conservación. Ahorate describiremos dos de ellos: la pasteurización y la evaporación.

La pasteurizaciónNombre que se le dio en honor al científico francés Louis Pasteur,quien lo usó por primera vez. Consiste en la destrucción de losmicroorganismos por acción del calor, a temperaturas mayoresde 100 °C. Se usa sobre todo en lácteos, vinos y bebidas engeneral. Como no elimina todas la bacterias requiere derefrigeración y, de todos modos, la duración de los alimentos noes muy prolongada.

La leche de “larga duración” es sometida a procesos de mayortemperatura en los cuales se trata por separado la nata y la leche.Muchos consumidores alegan que el sabor se modifica por eltratamiento y la leche “no sabe a leche”.

Pasteurización y evaporación

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Conservantes químicosSon sustancias que se agregan a los alimentos empaquetados o enlatados para conservarlos. Sonmotivo de controversias ya que se ha detectado que algunos causan alergias como elp-hidroxibenzoato de etilo, o son cancerígenos como los nitratos de sodio o de potasio. Otro conservanteque no se escapa de esta polémica es el glutamato de sodio, presunto responsable del “síndrome delrestaurante chino”, por ser uno de los ingredientes principales de esta comida; se manifiesta con ardoren la nuca, inflamación y náuseas. Un conservante natural muy usado es el azúcar.

Este método, patentado en 1810 por el inglésPeter Durand, se basa en el método de lasconservas antes comentado. Durand empacó lacomida al vacío en latas de estaño. En laactualidad, las latas son de acero con unacubierta de estaño. Es una técnica que se aplicaa todo tipo de alimentos; el único requisito esque la materia prima sea de excelente calidad.La misma debe ser esterilizada antes deenvasarse y de inmediato debe cerrarse la lataherméticamente. Finalmente, las latas tambiénson esterilizadas. Antes de consumir alimentosenlatados es importante observar la aparienciade la lata, la cual no debe estar abombada o con“abolladuras” u óxido, ya que esos sonindicadores de que la calidad del contenido estáalterada lo que puede afectar la salud delconsumidor.

Enlatado de alimentos

Es un método físico de conservación en el quese expone a los alimentos a una radiación, tipogamma del cobalto radioactivo (60Co). En funciónde la intensidad de la radiación se obtienendistintos efectos: retarda la maduración de losalimentos, reduce la contaminación por bacteriasy también esteriliza los víveres. La radiaciónaumenta los períodos de conservación y no alteralos nutrientes de los alimentos. Tiene limitacionespara usarse en la leche o en otras sustanciasque contengan mucha agua.

La irradiación: Un método de conservación de los alimentos

Sopas Campbell’sAndy Warholl,

artista norteamericano (1928-1987).

Hemos hablado de la conservación de los alimentos y nopodemos omitir la cocción, donde también interviene la química.Se presume que la cocción de los alimentos data de la era enque el hombre descubrió el fuego y era principalmente utilizadapara cocinar carne. Aunque en algunas culturas el hombreprefiere el consumo de los alimentos crudos, sin duda el procesode cocción aumenta la calidad del sabor si se hacecorrectamente, de manera que los alimentos sean de más fácildigestión. Sin embargo, hay que tener en cuenta que esteprincipio no es aplicable a cualquier alimento y, por otra parte,el exceso de cocción puede descomponer las vitaminaspresentes en el alimento crudo. Aunque, a la vez, la cocciónpuede descomponer principios tóxicos de algunos alimentoscrudos: tal es el caso de la yuca. La yuca tiene un principiocianogénico llamado linamarina que puede causarenvenenamiento aún en pequeñas cantidades. Porcalentamiento prolongado de la yuca, bien sea durante elhervido o en la cocción de las tortas de casabe, la linamarinase descompone y el ácido cianhídrico que se origina es eliminadopor el calor, por lo que la yuca cocida se transforma en unalimento seguro para su consumo.

¿Cuáles son la fuentes de energía quetenemos a nuestra disposición para cocinarlos alimentos?El fuego, la electricidad y hasta el Sol. Encontraremos por unlado cocinas a gas, y por el otro ollas, sartenes y cocinaseléctricas.

Cocinando con derivados orgánicosEl fuego de las brasas, madera o carbón fueron los primerosmedios de cocción; aún se usan en algunas zonas y regionesen todo el mundo. El “gas natural”, mezcla de etano, propanoy butano es el que se conoce como el gas doméstico, el mismoque llega a nuestras casas de manera directa o por bombonas.Por estar bajo presión, el gas está licuado y es almacenadoen cilindros (bombonas) de metal grueso y resistente acopladosa una válvula que regula el suministro. Las bombonas no sellenan completamente pues hay que dejar espacio para quelos gases en equilibrio con el líquido ocupen el resto de labombona y sean éstos los que lleguen a los quemadores de lacocina. Los hidrocarburos que están presentes en el gas naturalson fundamentalmente propano, butano e isobutano,acompañados de menores cantidades de etano y pentanos.Cada uno tiene un calor de combustión particular.

Calor de combustión de algunoscombustiblesEn la tabla anexa se indican los calores de combustión dealgunos combustibles. Para que te hagas una idea, para calentarun litro de agua se necesita 330 kJ/g.

La cocción de alimentos

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Combustible kJ/g

propano 50,6

butano 49,4

gasolina 46,4

querosene 43,1

alcohol 29,7

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