1.2. Los bloques de la construcción
La naturaleza molecular de los alimentos y el rol de las moléculas en la fisiología y nutrición humana obliga a tratar el tema de la química, aunque sea muy superficialmente. La sección que sigue es una introducción muy general al vocabulario asociado a las principales moléculas que aparecerán más adelante y es un tributo a los químicos del siglo XIX, que dieron origen a la bromatología (del griego broma = alimento) o la química de los alimentos. Los primeros grupos de moléculas estudiadas fueron a la larga los más importantes, y corresponden a las proteínas, los lípidos y los carbohidratos que aparecen o debieran aparecer en la información nutricional de todo alimento envasado que pasa por nuestras manos.
Las proteínas son macromoléculas o polímeros (moléculas largas) constituidos por la unión de muchas unidades pequeñas (monómeros) que se denominan aminoácidos.1 En las proteínas alimentarias existen 22 aminoácidos que poseen en sus estructuras un grupo amino (-NH2) y un grupo ácido (-COOH). Nueve de ellos (histidina, lisina, metionina, triptófano, treonina, fenilalanina, isoleucina, leucina y valina) se denominan aminoácidos esenciales pues no pueden ser sintetizados por los humanos. El número de aminoácidos en una proteína puede ir desde unos pocos (como en los péptidos), a cientos (como en las proteínas del suero de la leche) o hasta varios miles (como en la caseína de la leche). La secuencia de los diferentes aminoácidos determina el plegamiento de la cadena proteínica en el espacio y su asociación en estructuras más complejas, y por ende muchas de sus propiedades fisicoquímicas y biológicas. Las proteínas en la naturaleza adoptan una conformación espacial o estructura nativa y así algunas aparecen enrolladas como un ovillo de lana y se denominan proteínas globulares, mientras otras permanecen extendidas y se conocen como proteínas fibrilares. Es común que cuando a las proteínas se las cambia de ambiente, como al subir la temperatura (calentamiento) o agregarles ácido (cambio de pH), se denaturen y adquieran otras características y propiedades. Las enzimas son proteínas que aceleran algunas reacciones químicas muy específicas (catalizadores), como por ejemplo, la papaína usada para el ablandamiento de carnes. Las moléculas que hoy denominamos vitaminas no son “aminas” para la vida, como lo sugiere su nombre erróneamente asignado en 1912 por su descubridor, el bioquímico polaco Casimir Funk.
Los lípidos son un grupo variado de moléculas que tienen la característica peculiar de ser insolubles en agua. Los lípidos más abundantes en alimentos se conocen como grasas y aceites, y contienen moléculas llamadas ácidos grasos (AG), donde el monómero CH2 se repite hasta más de 20 veces en una cadena que termina en un grupo ácido (-COOH).2 La mayoría de las grasas y aceites son en realidad triglicéridos (también llamados triacilglicéridos) donde tres AG se encuentran unidos a una molécula de glicerol y penden de ella dando formas de triglicéridos conocidas como “tenedor” o “silla”, que adquieren gran importancia al momento que estos solidifican (sección 3.9). También existen los monoglicéridos y los diglicéridos que contienen sólo uno o dos AG, respectivamente. El tipo de AG es responsable de que una grasa sea insaturada o saturada, dependiendo si existe o no un doble enlace uniendo a dos monómeros en la cadena del AG. Las grasas saturadas son normalmente más sólidas a una temperatura dada que las grasas insaturadas. En los aceites insaturados se puede transformar un doble enlace en un enlace simple agregando átomos de hidrógeno (hidrogenación), con lo que se consigue una grasa que se derrite a temperaturas más altas, como se necesita en las margarinas. El inserto 1.1 describe la terminología usada para referirse a los AG insaturados. Una de las propiedades más destacables de los aceites y grasas es que no se mezclan con el agua, más bien la odian y padecen de hidrofobicidad. También pueden alcanzar temperaturas de hasta 190ºC sin descomponerse, lo que los hace aptos para freír un alimento en un líquido caliente. Entre los lípidos con relevancia tecnológica están también los fosfolípidos como la lecitina, que son moléculas parecidas a los ácidos grasos, que tienen una cabeza polar (cargada eléctricamente) seguida de una larga cola apolar (sin carga eléctrica). Por lo tanto, estas moléculas se sienten bien en las interfases donde coinciden el agua con el aceite o el aire (como las emulsiones y las espumas, respectivamente), y sumergen la cabeza polar en la fase acuosa, extendiendo su cola hacia la fase oleosa o el aire. Los fosfolípidos son componentes fundamentales de las membranas biológicas en que se disponen en dos capas con las cabezas polares hacia el exterior acuoso y las colas apolares escondidas en el centro.
INSERTO 1.1. Breve glosario de la terminología usada para ciertos ácidos grasos (AG) insaturados y moléculas relacionadas que se encuentran en los alimentos. Siguiendo a una letra C, se especifica el número de átomos de carbono y de dobles enlaces, por ejemplo, C20:5.
Ácidos grasos poliinsaturados. En inglés se conocen como PUFAs y son AG que contienen más de un doble enlace en la cadena. Otorgan beneficios saludables en la prevención de enfermedades coronarias, hipertensión, y en el desarrollo y crecimiento del cerebro.
Ácidos grasos poliinsaturados de cadena larga (AGPICL). Los AGPICL omega-3 (como el C18:3, α-linolénico) y los AGPICL omega-6 (como el C18:2, linoleico) se consideran esenciales y deben ser proporcionados por la dieta, puesto que el cuerpo humano no es capaz de sintetizarlos; el ácido α-linolénico se puede convertir en EPA y DHA. Dietas altas en AGPICL omega-6 no son recomendables. Omega-3 y omega-6 se refiere a la posición del doble enlace en la cadena.
Ácidos grasos poliinsaturados de cadenas muy largas. El EPA (C20:5, eicosapentaenoico) y el DHA (C22:6, docosahexaenoico) se consideran valiosos desde el punto de vista fisiológico y nutricional. Buenas fuentes son los pescados y las microalgas.
Ácido linoleico conjugado (CLA, en inglés). Son variaciones del ácido linoleico que tienen enlaces dobles cis y trans en posiciones C:9 y C:11. Se invoca que reduce la grasa corporal, aumenta la masa muscular y reduce los niveles de colesterol y triglicéridos en la sangre. Se encuentran en la leche, quesos y carnes.
Ácidos grasos trans. Los AG trans son del tipo insaturado, con al menos un doble enlace que produce un doblez en la cadena distinto (trans) al que ocurre naturalmente en los aceites (cis). Se forman durante la hidrogenación parcial de aceites vegetales líquidos para hacerlos semisólidos, y usarlos en la confección de margarina o grasas de fritura. Las grasas que contienen AG trans disminuyen el HDL o “colesterol bueno” y aumentan el riesgo de enfermedades cardiovasculares (ECV).
Tocoferoles. También se conocen como vitamina E y desarrollan una actividad antioxidante. Están presentes en oleaginosas, vegetales de hoja y en la zanahoria.
Esteroles y estanoles. También conocidos como fitoesteroles y fitoestanoles cuando son derivados de plantas, son estructuralmente distintos de otros lípidos y más parecidos al colesterol. Se sostiene que son beneficiosos como antioxidantes y por sus efectos hipolipidémicos (reducen el nivel de colesterol en la sangre).
Lipoproteínas plasmáticas. Son macromoléculas complejas de proteínas y lípidos que permiten a estos últimos ser transportados en la sangre (que es un medio acuoso). Existen las HDL (lipoproteínas de alta densidad) que remueven colesterol y las LDL (lipoproteínas de baja densidad) que pueden contribuir a la formación de placas en las arterias (aterosclerosis).
Los carbohidratos son moléculas abundantes y baratas, cuyo nombre sugiere una composición del tipo Cx(H2O)y que sólo es válida como fórmula pues no contienen agua. En bioquímica se conoce como azúcar (del griego saccharum) a una molécula donde x e y valen 6 ó 12. Los carbohidratos comprenden moléculas pequeñas, como los monosacáridos (por ejemplo, la glucosa, presente abundantemente en plantas y en