FIGURA 1.2. Actualmente las moléculas se pueden “ver”. Imagen 3-D obtenida por microscopía de fuerza atómica de una molécula de pectina depositada sobre mica (fondo oscuro). La escala es 109 x 160 nanómetros (nm). La longitud de la molécula es ~70 nm y el grosor ~0,6 nm. Gentileza del Dr. Vic Morris, Institute of Food Research, Norwich, R.U.
Se ha dejado para el final al agua, que a nivel de número de moléculas es el componente principal de los alimentos, aun de aquellos que se consideran deshidratados o secos, como las pasas o los fideos. El agua es un reactivo fundamental en muchas reacciones químicas, ejerce un rol de solvente que permite que otras moléculas se muevan y dispersen en las matrices alimentarias, además de ser indispensable para la multiplicación de microorganismos y responsable que la textura de alimentos sea suave o dura. Es notable que el agua sea el único componente en la naturaleza y en los alimentos que existe en los tres estados físicos, como sólido (hielo), líquido y vapor. Pero atención, que el “agua de la llave” no es igual en todas partes y cantidades mínimas de compuestos químicos disueltos en ella pueden tener un efecto no menor sus propiedades culinarias.
1.3. Moléculas cambiantes
Aunque el énfasis del libro estará en las estructuras alimentarias más que en las moléculas, no se puede dejar de mencionar algunas de las reacciones moleculares importantes que ocurren en los alimentos y afectan su calidad y nuestra salud, entre ellas, las que se listan en el inserto 1.2. Si algunas moléculas en los alimentos no cambiaran continuamente y otras se volvieran reactivas durante el procesamiento, no podríamos disfrutar de los aromas de frutas, vinos y el café tostado, ni de las texturas de un queso Camembert o una palta madura. Pero tampoco tendríamos que preocuparnos por la aparición de algunas moléculas producidas durante el procesamiento y la cocción que pueden implicar riesgos para la salud (sección 1.10).
Algunos alimentos son muy susceptibles a sufrir cambios indeseables por reacciones en que participa el oxígeno, llamadas en forma genérica oxidaciones. Las grasas insaturadas son muy susceptibles a la oxidación y producen olores y sabores indeseables, por lo cual muchas veces se remueve el oxígeno del envase o se usan antioxidantes. La oxidación de lípidos en alimentos progresa muy rápidamente una vez que se han formado compuestos intermedios llamados radicales libres que son moléculas altamente reactivas. Existen otros tipos de oxidaciones como aquella que afecta al color de la carne e involucra al pigmento mioglobina en los músculos. Cortes frescos de carne exhiben el color rojo que nos atrae, pero lentamente ocurre una oxidación del átomo de fierro que ocupa una posición central en la molécula de mioglobina y se produce una coloración café. El curado de la carne usando nitritos y nitratos tiene como objetivo estabilizar a la mioglobina en tonalidades rojizas y los compuestos que se forman son estables al calor.
Muchas moléculas son forzadas a modificarse para producir cambios deseables en la textura y sabores de los alimentos. Las reacciones enzimáticas son mediadas por enzimas, y aquellas que producen rompimiento de enlaces químicos específicos y liberan moléculas más pequeñas (reacciones de hidrólisis o hidrolíticas) son importantes en la industria alimentaria. Proteínas, almidones y grasas son cortados por enzimas que reciben los nombres genéricos de proteasas, amilasas y lipasas, respectivamente. Los hidrolizados proteicos se usan como saborizantes y los productos de la hidrólisis del almidón son apreciados por su solubilidad y dulzor (sección 1.2). Durante la maduración de los quesos las lipasas producidas por hongos y bacterias escinden ácidos grasos de los triglicéridos de la grasa de la leche, produciendo poderosas moléculas odoríferas, aunque también se suelen agregar con el mismo fin enzimas de origen microbiano. Aunque las enzimas normalmente escinden moléculas grandes también pueden catalizar la reacción contraria y pegar moléculas pequeñas bajo condiciones especiales, lo que se realiza normalmente fuera del alimento. Veremos más sobre esto en las secciones 1.12 y 2.2.
INSERTO 1.2. Algunas de las reacciones químicas importantes en los alimentos y que afectan su sabor y color.
Oxidación de lípidos. Se produce por la interacción de AG insaturados con el oxígeno, generándose intermediarios altamente reactivos llamados radicales libres que desatan una reacción en cadena. Un ejemplo de oxidación es la formación de olores desagradables en pescados grasos.
Pardeamiento no-enzimático. Conjunto de reacciones entre azúcares reductores (principalmente glucosa) y grupos amino libres en proteínas, que resulta en el desarrollo de colores pardos y olores. Entre muchos ejemplos es responsable de las cervezas oscuras y los aromas del café tostado.
Reacciones enzimáticas. Son mediadas por enzimas intrínsecas a los alimentos (por ejemplo, la oxidación de legumbres por la lipoxigenasa) o agregadas a ellos (por ejemplo, coagulación de la leche). Dan como resultado desde cambios en las propiedades físicas hasta organolépticos (percibidos por los sentidos).
Pardeamiento enzimático. Reacción de pardeamiento en vegetales producida por enzimas llamadas polifenoloxidasas o peroxidasas, como ocurre al rebanar papas.
Rancidez enzimática. Liberación de ácidos grasos (generalmente de cadena corta) de los triglicéridos por medio de una hidrólisis enzimática mediada por lipasas, que produce olores y sabores desagradables, por ejemplo, en la mantequilla (ácido butírico). No se debe confundir con la oxidación de lípidos.
Reacción de Maillard. Ver pardeamiento no-enzimático.
Tan importante como las transformaciones mismas son las velocidades a que ellas ocurren. En general, los cambios químicos transcurren más lentamente al bajar la temperatura, remover el agua de los alimentos o al adicionar inhibidores específicos (por ejemplo, los antioxidantes). Pero estudiar una reacción química usando reactantes puros en solución y en tubos de ensayo (lo que se llama “química húmeda”) y extrapolar los resultados a lo que ocurre en un alimento puede ser frustrante. Para comenzar, en un alimento existen varios compuestos que pueden potenciar o inhibir una reacción. Algunos reactantes pueden estar en compartimentos celulares o ligados a otros componentes, o el mismo medio suele restringir el movimiento de las moléculas, todo lo cual puede afectar las velocidades de reacción. Más sobre velocidades de reacciones químicas en alimentos se verá en la sección 5.4.
1.4. ¡Hay un aditivo en mi sopa!
Basta leer la etiqueta de un alimento procesado o una receta para apreciar que hay muchas moléculas que