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Los grumos del «colacado»: tensión superficial para cocineros

No me gustan los grumos en el cacao en polvo y, en general, en ningún preparado culinario. Una cosa son los tropezones y las texturas, y otra son los agregados pulverulentos mal suspendidos en un líquido. La pasión por los grumitos es un gusto adquirido en la infancia y como yo no lo adquirí en su momento ahora me parece abominable, en especial porque contraviene uno de los principios más mimados de la cocina: obtener preparaciones lisas y homogéneas, cremas aterciopeladas, salsas uniformes. Buena parte de las técnicas culinarias están al servicio de evitar los grumos.

Dicho esto, y con todo el respeto hacia los grumófilos, aprovecharé la característica de esta bebida para comentar la tensión superficial, al hilo de otros posts dedicados a la mecánica de fluidos y los espesantes.

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La membrana inexistente

¿Por qué un líquido vertido en el espacio exterior adopta la forma de un globo esférico? ¿Por qué se puede colocar un alfiler sobre la superficie del agua sin que se hunda? ¿Cómo aguanta la pared de una pompa de jabón sin reventar? ¿Por qué reverendas hostias del demonio al verter líquido de una jarra se chorrea por su pared y cae en cualquier sitio menos en el vaso? La tensión superficial, claro.

tensión superficial gota

Las interacciones entre las moléculas de agua en la superficie de una gota hacen que actúen como si fueran parte de una membrana.

Cada molécula de agua ejerce sobre y sufre de sus vecinas varios tipos de fuerza: los puentes de hidrógeno, las interacciones dipolares y las fuerzas de Van der Waals. Estas interacciones son relativamente débiles y cambiantes en tanto las moléculas se mueven por movimiento browniano y agitación térmica —por ello la farsa de la memoria del agua propalada por homeópatas es un truño sin base, en tanto no demuestren su teoría de modo categórico—.

Las moléculas de agua en el interior del volumen de líquido reciben similares fuerzas desde todas las direcciones y el resultado global queda compensado, pero las moléculas de la superficie del líquido contactan por un lado con sus congéneres de la profundidad pero por otra con el aire, con el que no comparten las interacciones antes mencionadas; el resultado es un desbalance de fuerzas que empuja estas moléculas superficiales hacia adentro del líquido. Como las interacciones entre las moléculas de agua son mucho más intensas que entre agua y aire, se forma una especie de membrana que delimita la superficie del líquido. La tensión de esta membrana es, por supuesto, la tensión superficial, también definida como la fuerza que hay que ejercer sobre esta pseudomembrana para estirarla o deformarla.

tensión superficial

La tensión superficial se debe a la mayor afinidad de las moléculas del líquido entre sí respecto al aire. Las moléculas de agua del interior tienen compensados sus vectores de atracción, mientras las de la superficie tienen las fuerzas desequilibradas hacia el interior del líquido. Los agentes tensoactivos o surfactantes se interponen entre las moléculas de agua de la superficie y reducen la tensión superficial.

Si frotamos agua sobre una superficie lisa de inmediato vemos cómo la capa de agua se disgrega en gotas individuales por efecto de la tensión superficial. Para poder «estirar el agua» hay que reducir la fuerza de tensión superficial y ello se logra con agentes tensioactivos o, dicho de otra forma, un jabón. Los detergentes y emulsionantes se interponen entre las moléculas de agua, especialmente en su superficie —gracias a que las moléculas de detergente son agentes dobles, con un extremo afín por el agua y otro que huye del líquido— y ello debilita las interacciones agua-agua. El resultado es que soplando agua jabonosa se estira enormemente la superficie para formar pompas.

El agua tiene una tensión superficial relativamente alta. En la leche baja sensiblemente debido a las proteínas y micelas grasas que contiene (por ello es posible espumar la leche). Para comprobar la fuerza del agua basta adherir dos láminas de vidrio con una fina capa de agua en la interfase: es fácil deslizar un vidrio sobre el otro, pero hace falta mucha fuerza para separarlos en sentidos opuestos. La elevación de la temperatura reduce la tensión superficial al aumentar la agitación térmica del líquido.

Los tensoactivos también se llaman surfactantes (palabro proveniente de la contracción de surface active agent). Los seres vivos han sacado enorme beneficio de este tipo de moléculas, pues las membranas celulares se basan en este principio. Sin el surfactante pulmonar sería imposible respirar, pues la tensión superficial del líquido colapsaría los alveolos pulmonares; eso lo saben bien los bebés prematuros en quienes aún no hay surfactante pulmonar y sufren terribles dificultades respiratorias.

En un nivel menor tenemos el efecto surfactante de la secreción de las glándulas de Meibomio en la película lacrimal; la grasilla de esta secreción se mezcla con el agua de la lágrima y facilita la extensión de una capa líquida estable y uniforme sobre la superficie del ojo, además de reducir su evaporación. Buena parte de las molestias del síndrome de ojo seco se deben a fallos de estas glándulas.

Y en un nivel más pedestre, la tensión superficial es la responsable del desagradable salpicón que ocasionalmente reciben las posaderas cuando un buen ñordo cae en la taza del WC. El cuerpo ñordil rompe la pseudomembrana y hunde la superficie del líquido, pero luego el agua hace un rebote, como latigazo, y expulsa líquido hacia arriba, directo al nalgatorio del ente cagante.

Capilaridad, cohesión y adherencia

Son tres conceptos relacionados con la tensión superficial. La cohesión ya la hemos visto, es producto de las fuerzas que ejercen las moléculas de agua entre sí. La adhesión es la afinidad de las moléculas del líquido hacia la superficie de un sólido con el que contacta, debido también a fuerzas de Van der Waals e interacciones electrostáticas. Esta adhesión es la que hace que un objeto se moje al sumergirse en agua. Una cuchara de palo se moja más que una de acero porque las grietas y poros de la madera aumentan muchísimo su superficie y favorecen la adhesión del agua —además de las propias interacciones con las moléculas de celulosa y lignina.

La capilaridad es un fenómeno importante en la naturaleza, por ejemplo para el flujo de agua a través de formaciones geológicas o para la circulación de savia por los tallos vegetales. Si introducimos un tubo fino en un líquido observamos cómo asciende una columna líquida dentro del tubo. Mientras más fino sea el tubo más alta será la columna de líquido absorbido.

capilaridad

El tejido alveolar de los bizcochos ejerce capilaridad al ser sumergido en un líquido, el cual asciende por el interior de la masa.

El fenómeno de capilaridad ocurre cuando las fuerzas de adhesión de la superficie del líquido superan a las de cohesión. Por ello en un tubo de gran diámetro predomina la cohesión agua-agua, mientras en un tubo fino gana la adhesión del agua sobre las paredes y el líquido va trepando por el interior del cilindro.

¿Importa la capilaridad en la cocina? Dímelo cuando mojes galletas en leche. Las masas cocidas de fino alveolado, como los bizcochos, pueden absorber líquido gracias a la capilaridad que se produce en sus pequeñas cavidades. Un bizcocho retiene mejor el líquido que un pan de alvéolos grandes por el mismo motivo. También la capacidad de absorción del papel de cocina y las bayetas es producto de la capilaridad del tejido.

Entonces, ¿por qué se hacen los grumos del cacao?

Primero por insolubilidad. Las harinas, incluyendo el cacao en polvo, no son solubles en agua; lo más que puede aspirarse es a dispersar sus gránulos en forma de suspensión. La interacción agua-agua es superior, pero mucho, a agua-harina o agua-cacao. Cuando cae un grumo en el líquido de inmediato queda rodeado por agua que se adhiere a la superficie del grumo, pero no penetra en el mismo para disgregarlo. Se moja el grumo pero se mantiene su estructura, a diferencia de lo que ocurre en un terrón de azúcar, donde el agua sí es absorbida por la capilaridad de su estructura y la afinidad entre agua y sacarosa separa las dulces moléculas.

También con el café soluble se observa algo similar: el café instantáneo muy finamente molido es más difícil de dispersar en el líquido que el café normal de gránulo tosco, pues el agua puede pasar entre los gránulos gordos del café y separarlos, pero en el café fino la propia tensión superficial del líquido frena su penetración entre los diminutos espacios y se hacen grumos.

tension superficial

Los grumos de féculas o cacao en polvo se mantienen agrupados por la tensión superficial del disolvente. Si se aplica una fuerza de agitación o cizallamiento suficiente para vencer la tensión, las partículas del grumo se dispersan en suspensión. La tendencia de las partículas suspendidas es a sedimentar.

Para vencer la tensión superficial y dispersar el cacao o la fécula hace falta una fuerza de cizallamiento, sea mediante una cucharilla o, mejor aún, un túrmix. Aunque el calor reduce la tensión superficial, la dispersión de féculas en líquido empeora si el polvo se añade en un volumen grande de líquido caliente, pues la superficie del grumo se gelatiniza.

Entonces, si se desean evitar los grumos lo correcto es diluir el polvo en un volumen pequeño de líquido, donde se pueda ejercer el cizallamiento con efectividad. Una vez disperso ya se puede añadir más líquido.

Como buena suspensión inestable, el «colocao» va sedimentando por efecto gravitatorio, así que lo que no flota en forma de grumo queda hundido como poso.

Catástrofe nutricional

Sépase que estos preparados de cacao en polvo contienen al menos un 70% de azúcar, ¡horror! Lo mismo que las cremas de cacao y trazas de avellana, con más de 50% de sacarosa pura y dura. Ello convierte a tales preparados en deliciosas catástrofes nutricionales. Lo malo es que son productos orientados al desayuno y la merienda diarios, y más en niños. Mal negocio.

Pero con tanto azúcar hidrosoluble, ¿cómo no se deshacen los grumos del «colocao» tradicional? En cambio, el «nescuí» y el «colacado-turbo» se dispersan con más facilidad. En la tabla de información nutricional se observa la diferencia: estos últimos tienen aún más azúcar. Mientras el «colocao» estándar tiene 70% de azúcar y 7,8 % de fibra alimentaria, las otras dos marcas tienen 77% de azúcar y 6,7% de fibra. Estamos en el filo de la curva de equilibrio.

Da repelús ver la página de información nutricional de estos polvitos, cómo la maquillan para que no parezcan un atentado al páncreas. En la página de FAQs (¿o se escribe fucks?) la cosa empeora con cosas como «¿Por qué debo incluir kuklux kao en el desayuno?», o la explicación de los grumos, pues podían decir que se deben a su alto contenido en fibra, pero prefieren esto: «hace grumitos porque está elaborado con cacao 100% natural, es decir, sin ser sometido a ningún proceso químico»…madre mía, ¿no había una legislación para estas cosas?

Más tensión superficial en la cocina

Derramar líquidos al servir. Cuando se toma un café helado ¿a quién no se le ha derramado el café cuando lo trasiega desde la taza al vaso con hielos? O el típico chorrillo directo al mantel cuando se sirve el vino. Esta puñetera circunstancia se debe a la adhesión del líquido a las paredes del recipiente y el cambio de trayectoria del flujo cuando el líquido pasa por el borde. Se da más en recipientes muy llenos, con el borde grueso y redondeado y cuando se vierte el líquido despacio. Para reducir el riesgo de derrame basta, como se muestra aquí, poner una vara (mango de cuchara, de espátula o las maravillosas cucharillas helicoidales de los gintonis) apoyada en el borde del recipiente, de modo que ésta dirija el flujo del líquido. En este video se muestra cómo una pequeña modificación del borde de una botella previene el derrame de la sangre de Cristo.

Impregnación. Ya comentamos cómo la capilaridad permite la impregnación de bizcochos, babás o torrijas. La porosidad influye, pues una masa poco aireada tendrá menos efecto capilar; también influye la viscosidad del líquido de impregnación, pues embeber una torrija con leche es más fácil que hacerlo con crema inglesa. La aplicación de vacío ayuda a acelerar la impregnación (pero vacío hecho en recipiente, no en bolsas, que aplastáis el bizcocho, leñe).

Pompas, aires, espumas. Son cosas muy de cocina moderna, los aires a la lecitina y las espumas de don Ferrán, o las pompas con leche y hielo seco que hacía Arzak en un postre. La lecitina es un tensioactivo que facilita el espumado, mientras las grasas y proteínas lácteas ayudan a atrapar el COque se escapa del hielo seco en forma de pompas. Recordemos que las espumas no son solo las de sifón, sino cualquier sistema coloidal donde se estabilicen burbujas de gas en un líquido, como en claras o nata montadas, cualquier mousse o soufflé de los de toda vida.

Cerveza. La tensión superficial hace varias cosas en una caña bien tirada. Primero la propia espuma, claro está; segundo, cuando se llena hasta arriba un vaso hay un punto donde el líquido protruye de forma convexa, pero aguanta sin derramarse, gracias a la tensión superficial que retiene el líquido en el borde, hasta que cae la gota que colma el vaso; y tercero, la espuma evita el derrame por la oscilación del líquido durante el transporte de las jarras servidas, pues como la espuma es más viscosa que la cerveza atenúa las ondas de desplazamiento del líquido subyacente.

Emulsiones. En todo momento hemos hablado de tensión superficial, considerando que al otro lado de la superficie del líquido había aire, pero si al otro lado hay aceite pasamos a hablar de tensión interfacial, es decir, la que ocurre en la interfase agua/aceite. Para emulsionar dos líquidos inmiscibles hay que reducir la tensión de la interfase, eso es lo que hace la lecitina de la yema de huevo en mayonesas y holandesas, o los aditivos Sucro® y Glice® de la alta cocina.

efecto cheerios

La tensión superficial empuja los «crispis» para que formen conglomerados y se desplacen hacia el borde del recipiente. A esto lo llaman «efecto Cheerios». Vía www.iceinthemicrowave.com.

Efecto Cheerios. El nombre no se debe al científico que lo describió, sino a la famosa marca de cereales Cheerios®, pero el efecto se da con cualquier partícula que flote. Habréis observado que los cereales tienden a juntarse unos con otros y a desplazarse hacia el borde del plato, y ello se debe a que la tensión superficial empuja los cuerpos flotantes. Esto también ocurre con la espuma en la superficie del café, que se va hacia los bordes de la taza, o con las finas hierbas que flotan en un consomé. Las gotas de grasa en la superficie de un caldo tienden a coalescer, a juntarse unas con otras en gotas más grandes, debido al empuje de la tensión del agua.

Efecto Leidenfrost. Si se calienta mucho una sartén limpia y se salpican gotas de agua éstas quedan como esferas chirriantes que bailan y rebotan sobre la superficie caliente (como en el video de abajo). Es un comportamiento diferente a cuando se añade primero el líquido y después se calienta el recipiente. El efecto Leidenfrost (descrito en 1756), se debe a que el contacto repentino del líquido con el sólido caliente produce la evaporación de la zona superficial de la gota y se crea una capa de vapor sobre la que levita la gota manteniendo su forma esferoidal. Si se coloca un cubito de hielo seco sobre una superficie a temperatura ambiente ocurre el mismo efecto y el cubito baila y vibra sobre la mesa.

Efecto Marangoni. Es el responsable de la formación de las lágrimas del vino en las paredes de la copa. Las lágrimas no son simples gotas que quedan en la pared de cristal y van cayendo, en realidad se van formando continuamente. Las gotas que quedan tras agitar el vino dejan evaporar el alcohol (de menor tensión superficial) y queda el componente acuoso (de mayor tensión superficial); ocurre entonces una transferencia de masades de la zona con menor tensión a la de mayor tensión, es decir, las gotas adheridas a la pared tiran hacia sí más vino, la gota crece y acaba derramando en forma de lágrima. Abajo tenéis un buen vídeo que explica la lágrima del vino y aquí otro donde se hace patente la transferencia de masa. Este efecto lo describió James Thomson, el hermano del gran Lord Kelvin, y después Carlo Marangoni lo estudió detalladamente.

Decoraciones con isomalt. Si se toca con un aro la superficie del isomalt fundido se forma una película sobre el aro, mantenida por tensión superficial, por supuesto. Esa película puede soplarse para formar pompas enormes que sirven como decoración o meter cosas dentro para encapsular, como frutos secos o aceites (ver video). Nuevamente, también concurren aquí las propiedades viscosas del azúcar fluido y el juego de temperaturas de fusión y cristalización.

Limpieza. Lo más trivial pero lo más importante en una cocina, el detergente y el agua caliente para reducir entre ambos la tensión superficial y capturar las mugres en micelas.

Volviendo a los globos de líquido en el espacio exterior, la microgravedad favorece que adquieran una forma esférica pues la esfera es la forma con menor relación superficie/volumen y es el estado de menor energía. La tensión superficial se encarga de mantener delimitada la esfera. Para que la escafandra de los astronautas no se empañe con la respiración durante los paseos espaciales, el vidrio está tratado con agentes anti-vaho, que no son sino surfactantes que, al reducir la tensión superficial del agua, limitan la condensación de las gotas de vapor del aliento (en los sistemas de endoscopia quirúrgica también se usa detergente antiempañante). El astronauta canadiense Chris Hadfield cuenta la terrorífica aventura que sufrió cuando una pizca de jabón anti-vaho le entró en un ojo, irritándolo intensamente, y cómo la lágrima se le acumuló sobre la córnea al no poder derramarse debido a la microgravedad y la zorra tensión superficial; para empeorar, al mover la cabeza corrió el lagrimón hacia el otro ojo y quedó medio ciego flotando en la nada espacial…

«Ceterum censeo Podemus esse delenda»

 

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Equilibrio ácido-base para cocineros

No suelo publicar tan seguido posts sobre ciencia y cocina (ya lo fue el anterior) y, de hecho, el tema de equilibrio ácido-base ni lo tenía contemplado, pero lo considero necesario tras ver un chunguérrimo programa de TV3 donde un cocinero facineroso rebuznaba sin el más mínimo pudor sobre la «dieta alcalina» y osaba replicar, con la única base de su ignorancia fanática, al reconocido profesional de la nutrición Aitor Sánchez (@Midietacojea). El ridículo «debate» fue una ofensa a la dialéctica, a las buenas maneras, a la fisiología y a la gastronomía. El digno Aitor supo soportar con integridad las coces del equino.

El burdégano en cuestión se llama Richard Glezmar y regenta un chiringo en Barcelona llamado Alkaline, nombre cosmopaleto que da indicio de lo que se cocina adentro. Por esas cosas que desprestigian a nuestras universidades, el Ríchal recibió el premio del Centre d’Iniciatives Emprenedores Universitàries (CIEU) de la UAB al más emprendedor. No dudo que el tío sea un innovador, pues hasta quiere inventarse el funcionamiento del cuerpo humano.

Quede claro de antemano que la llamada «dieta alcalina», tal como la plantean los gurús de dominical, es una soberana

B O
B A
D A

y carece de evidencia científica sólida tanto como de base teórica sostenible. Comentemos lo más elemental del metabolismo de ácidos y álcalis, a ver si el Ríchal se entera de algo y deja de dar penita.

¿Qué es el pH?

Primero, ¿qué es un ácido? Por el gusto sabemos claramente qué es un ácido; las moléculas que activan esa sensación gustativa tienen una característica química común, al disolverse en agua dejan ir un átomo de hidrógeno ionizado, tal que así:

AH → A + H+

donde A es el radical del ácido y H+ es el ion de hidrógeno o hidrogenión —en realidad un protón suelto—. Todos los ácidos liberan hidrogeniones y es lo que define su cualidad de ácido. Los hidrogeniones disueltos se asocian a moléculas de agua y forman iones hidronio H3O+.

Segundo, ¿qué es un álcali o base? En este caso no nos ayuda mucho el sentido del gusto, y mejor no intentarlo, porque la mayoría de las bases son altamente corrosivas y tienen escaso uso alimentario. La firma química de los álcalis es el radical oxidrilo, OH y la disociación se produce así:

BOH → B+ + OH

donde B es el radical de la base, comúnmente llamada hidróxido. Aunque estos hidróxidos son moléculas inorgánicas, la parejita OH se encuentra en alcoholes y otros compuestos orgánicos, pero allí se comporta diferente.

Es fácil observar que si se combina un hidrogenión con un oxidrilo se forma agua: H+ + OH → H2O. Por ello los ácidos y los álcalis se neutralizan entre sí.

El pH o potencial de hidrogenión es la escala que mide el grado de acidez de una sustancia o medio. Depende directamente de la concentración de H+ y va de 0 a 14. Se considera neutro un pH de 7; por arriba de 7 es un medio alcalino y por debajo es un ácido. El pH se mide con aparatos llamados potenciómetro o pH-metro («peachímetro»), o bien con tiritas de papel reactivas que dan una medición aproximada.

El agua pura y limpia tiene pH de 7. El zumo de limón, la cocacola y el vinagre oscilan entre 2,5 y 3. El agua jabonosa está por 8 o 9 —de hecho, el sabor de las sustancias alcalinas se describe como «jabonoso»—. Todo lo explicado hasta aquí es a nivel de cole, lo sé, pero quería que al Ríchal le quedara todo clarito.

Ácidos y bases en cocina

Utilizar inteligentemente el pH permite modificar cocciones y reacciones frecuentes en los alimentos.

Los ácidos más comunes en la comida son el acético, el láctico, el cítrico, el málico, el oxálico, el tartárico, el ascórbico y, bueno, hay cientos más, incluyendo los ácidos grasos que son capítulo aparte.

Todos los fermentados generan ácidos orgánicos. Los ácidos coagulan las proteínas, por eso cuecen el ceviche, cortan la leche y estabilizan las claras montadas. Refuerzan las celulosas y retardan el ablandamiento de los vegetales fibrosos y legumbres, aunque favorecen la degradación de los almidones y, por eso, reducen el espesor de las salsas ligadas con ellos. Degradan también la clorofila y ésta pasa de verde a gris. Evitan el pardeamiento polifenólico de frutas y verduras cortadas y también enlentecen la reacción de Maillard. Los ácidos viran a rojo los antocianósidos vegetales (como los del arándano o la lombarda).

La mayoría de lo que comemos tiene pH por debajo de 7, para que te enteres, Richita. Los álcalis son mucho menos prodigados en cocina, casi se limitan al bicarbonato de sodio (NaHCO3) y a la nixtamalización, aunque conviene saber que la clara de huevo también es alcalina. Pero el bicarbonato no tiene radical OH, entonces ¿cómo es alcalino? En realidad el bicarbonato proviene del ácido carbónico, que es un ácido débil. Su propiedad alcalina se debe no a generar oxidrilos sino a secuestrar hidrogeniones: H+ + HCO3 → H2CO3, y este ácido se evapora fácilmente como CO2, según veremos más adelante.

Muchos efectos de las bases son los opuestos a los antes descritos para los ácidos, así, aceleran la reacción de Maillard (por ejemplo, los pretzels se bañan en solución alcalina antes del horneado y así quedan muy oscuros, o el dulce de leche lleva bicarbonato para que adquiera más rápido su color caramelo). Ablandan las celulosas, por lo que la fibra vegetal y las legumbres se cuecen antes. Mantienen el vivo verde de la clorofila. Viran a morado-azul los antocianósidos. Los hidróxidos degradan las proteínas, de modo que un filete se vuelve pastufa si se le baña con sosa.

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Alcalinización de un sofrito: en A se muestra el inicio de un sofrito de cebolla. Si se añade una punta de bicarbonato de sodio se observa un inmediato cambio de color a amarillo-verdoso por al aumento del pH y, al cabo de unos minutos, es apreciable el ablandamiento de la fibra (B). La alcalinización acelera la reacción de Maillard y por ello se alcanza antes ese punto oscuro que los cursis llaman «cebolla caramelizada» (C).

¿Qué son tampones o buffers?

Dirá Ríchal que tampón es el cilindro de celulosa empleado para absorber la exudación endometrial —usará otras palabras, claro—. Pero en química se llama solución amortiguadora, tampón o buffer a aquella que tiene capacidad para equilibrar su pH cuando se le añade más ácido o más álcali —como su nombre indica, amortigua el cambio del pH—. Es importante este concepto porque los seres vivos son un saco de varias soluciones tamponadoras, según veremos, y pueden defenderse de los cambios de acidez sin necesidad de dietas esotéricas.

Las soluciones amortiguadoras consisten en la disolución de un ácido débil y su base conjugada, normalmente en forma de una sal. El ejemplo culinario más obvio es el buffer de citrato (Citras®) empleado en recetas de esferificación. Cuando se quiere esferificar un preparado muy ácido es necesario amortiguarlo para que el alginato y el calcio puedan reaccionar. El tampón es una solución en equilibrio de ácido cítrico y citrato de sodio. El ácido cítrico (C6H7O7H) está parcialmente disociado y su reacción de disociación es bidireccional:

C6H7O7H  ↔  C6H7O7 + H+

De modo que si se añade algún ácido al sistema (más H+) la reacción se desplaza a la izquierda para amortiguar el exceso de hidrogeniones. En cambio, si se añade una base (que elimina hidrogeniones) la reacción se desplaza a la derecha. Así el pH se mantiene dentro de unos límites apropiados.

Los tampones del cuerpo humano

Si de lo dicho hasta ahora dudo que el Ríchal tenga idea sólida, sobre la fisiología de amortiguación ácido-base sí que mostró una primitiva ignorancia en su aparición televisiva. Cada compartimiento del organismo tiene un pH óptimo para su funcionamiento. Por ejemplo, el estómago está a un pH de 1-2 gracias al HCl que segrega; cuando ocurre aclorhidria y sube el pH estomacal aparecen trastornos digestivos. El pH de la vagina ronda los 4,5 y su alcalinización favorece el crecimiento de Candida, Trichomonas y demás lindezas. El pH interno de las células es ligerísimamente ácido, mientras el de la sangre es levemente alcalino.

En el mantenimiento de estos diferentes puntos de acidez participan varios sistemas amortiguadores:

  • Tampón bicarbonato: el CO2 producto de la respiración celular se disuelve en el agua corporal en forma de bicarbonato, viaja de tal guisa en la sangre y es eliminado en los capilares alveolares durante la respiración pulmonar. El sistema CO2/H2CO3/HCO3 actúa como el principal buffer fisiológico y el de respuesta más rápida.
  • Tampón fosfato: el ácido fosfórico (H3PO4) se disuelve como iones H2PO4 y HPO4–2. Estos fosfatos de los líquidos corporales forman el segundo tampón en importancia (aunque algunos charcuteros alaben sus productos sin fosfatos). Tiene una gran reserva, pues los fosfatos disueltos están en equilibrio con el fosfato óseo (la hidroxiapatita de los huesos se forma por cristalización de fosfatos de calcio); considerando los 15-17 kg de hueso de un adulto, hay fosfato para aburrir.
  • Las proteínas: todas las proteínas tienen cadenas con múltiples grupos amino (—NH2 / —NH3+) y grupos carboxilo (—COOH / —COO). Según el pH del medio estos grupos pueden captar o ceder iones H+ y, por tanto, amortiguar un exceso o reducción de acidez del sistema.
tampones

Los principales amortiguadores inorgánicos de los líquidos corporales son el bicarbonato y el fosfato. El primero es el principal y el más rápido; depende del metabolismo celular y se controla a través de los pulmones y los riñones. El tampón fosfato es de adaptación más lenta y su reservorio está en el mineral óseo —sensible a hormonas como calcitonina, paratohormona y vitamina D—.

El pH sanguíneo es sagrado

Si hay un valor con un margen estrechísimo de normalidad ese es el del pH de la sangre arterial, que está estrictamente regulado entre 7,35 y 7,45. El pH de la sangre venosa es algo más ácido por la cantidad de CO2 disuelto que contiene.

El control de tan estrecho rango de pH se debe por una parte a los tampones antes comentados y, por otra parte, a dos órganos que viven para ello: los riñones y los pulmones, que no sirven solo para mear o echarle el aliento en la cara al prójimo.

El riñón es una planta de depuración en toda regla que filtra los desechos circulantes y regula los niveles de sales minerales, agua y acidez. Los pulmones son capaces de regular la acidez sanguínea aumentando o reduciendo la frecuencia respiratoria. Si se respira rápido se «lava» CO2 y la sangre se alcaliniza, mientras que la respiración lenta retiene CO2 y ello acidifica la sangre.

Alcalosis y acidosis

Cuando el pH arterial se sale del rango normal sobrevienen problemas importantes que afectan a todo el organismo: acidosis si baja de 7,35 y alcalosis si supera 7,45. A su vez estos trastornos se clasifican según su origen metabólico o respiratorio.

  • Alcalosis respiratoria: el ejemplo clásico es la hiperventilación, donde la respiración acelerada elimina demasiado CO2 sanguíneo. La hiperventilación nerviosa se caracteriza por hormigueos en manos y boca, «nudo en la garganta», mareo, puede haber espasmos musculares y hasta soponcio.
  • Alcalosis metabólica: ocurre si se eliminan en exceso ácidos del cuerpo. Su causa más frecuente es la vomitona; unos cuantos vómitos seguidos expulsan una cantidad significativa de HCl e inducen alcalinización de la sangre. Se acompaña de pérdida de potasio y causa un desfallecimiento general que conoce todo buen borrachuzo tras una farra emética.
  • Acidosis respiratoria: cuando el intercambio gaseoso pulmonar falla, sea por mala ventilación o defectos en el tejido pulmonar, se retiene CO2 en la sangre (hipercapnia) y baja la saturación arterial de O2.
  • Acidosis metabólica: puede aparecer por exceso de producción de ácidos, como en la cetoacidosis diabética o la acidosis láctica, o por mala eliminación renal de los ácidos producidos por el metabolismo.

El organismo es tan sabio que logra compensar una de estas alteraciones induciéndose la opuesta. Por ejemplo, una acidosis metabólica se intenta compensar mediante una alcalosis respiratoria: un paciente en coma diabético presenta una respiración profunda y exagerada (respiración de Kussmaul) que intenta alcalinizar la sangre mediante hiperventilación.

El viejo truco de respirar en una bolsa para aliviar los síntomas de la hiperventilación funciona mediante elevación del CO2 en el aire inspirado y reducción en la eliminación pulmonar del mismo.

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La farsante dieta alcalina

Por fin llegamos a la bobada de turno. Lo primero que llama la atención cuando se miran las listas de alimentos del dogma alcalino es que incluye como «alimentos alcalinos» frutas de bajísimo pH. Eso se debe a que la clasificación no se basa en el pH propio del alimento sino en el nivel de acidez de las cenizas que deja cuando se quema.

Para medir las calorías de un alimento se hace una medición del calor emitido por el mismo mientras se consume en llamas (calorimetría). El residuo de la combustión es, por supuesto, un montón de cenizas. Hay cenizas ácidas y básicas, pero la mayoría de las cenizas son básicas, tanto así que el término álcali proviene del árabe para designar las cenizas con que se preparaba sosa. Pero, mire usted, los alimentos no se consumen hasta cenizas dentro del cuerpo, nadie caga en un cenicero. No puede extrapolarse del todo la combustión en un calorímetro al metabolismo de ese mismo alimento en el ser vivo.

La primera proposición de esta dieta tuvo la intención de reducir la descalcificación ósea que teóricamente podría inducir una dieta excesivamente ácida. No se ha demostrado que el pH de la dieta afecte significativamente la descalcificación ni que la dieta alcalina proteja de ella, no hay evidencia de que una dieta con cenizas alcalinas modifique en nada el pH sanguíneo ni de otro compartimiento corpóreo. Pero a partir de este mito y del de las cenizas se creó el tinglado de la dieta alcalina que, como tantas otras teorías dietéticas estrambóticas, ha anidado fuera de la comunidad científica gracias a gurús de pacotilla, healthy people obsesionada y algún cocinero sin criterio.

Estos gurús han desbarrado sobre su efecto protector contra el cáncer, argumentando que los tumores son ácidos y la dieta alcalina los neutraliza. Absurdo, absurdo. La acidez del entorno tumoral es resultado de un metabolismo anaerobio debido a un crecimiento más rápido que la capacidad de su vascularización. Es tomar el efecto por la causa.

Hay que decir, sin embargo, que dentro de las dietas mitológicas la alcalina no es de las más desequilibradas, pues se basa en un mayor consumo de vegetales y menor de carnes, cosa que propugnan la mayoría de las dietas sensatas. El problema es el dogma absurdo que defiende, la ausencia de comprobación de las bondades que ofrece y el tinglado de productos, libros, webs y «especialistas» que se benefician económicamente de ello.

Crea tu propia dieta alternativa

Voy a inventarme una dieta milagro aquí en directo, ante vuestros ojos. Partiré del hecho de que una dieta saludable abunda en verduras, alimentos integrales, fibra y carbohidratos de absorción lenta. La fibra de estos alimentos no la absorbe el intestino sino que es degradada por la microbiota intestinal y genera gases. Por tanto, mientras más fibra más gases, mientras más vegetales e integrales más gases, mientras más fibra y vegetales más sano y, conclusión lógica de este silogismo, mientras más gases más sana será la dieta.

Ahora le pondré un nombre bonito, quizás Fart-Friendly Diet. Venderé que comer mucha verdura, frutas, tofu y legumbres es sano, quién lo duda, pero su sanidad radica en el volumen de pedos que genera. Si quieres vivir sano tienes que peerte, mientras más mejor. El siguiente paso es exagerar ello fuera de lo sensato: hay que incluir todo lo que pueda aumentar el flujo gaseoso intestinal, sea sano o no, por ello indico que en mi fart-friendly diet es obligado consumir bebidas carbonatadas en grandes cantidades, cerveza, mucha lactosa y leguminosas a diario.

Para redondear el negocio, además de publicar un par de libros al año, de poner un sitio web y una consulta de nutrición (qué más da si no tengo preparación, soy médico y eso da empaque), iniciaré una línea de suplementos nutricionales flatógenos con extractos de quitina de crustáceos y setas, celulosa, cartón picado, césped, a lo mejor fibra textil reciclada…

La fart-friendly diet será sanísima porque sus seguidores así lo creerán ciegamente y condenarán la bazofia con que se alimentan los demás, sabrán que la dieta funciona porque se peerán constantemente, se les caerán los pedos por la calle. No importa que vivan distendidos, con cólicos y diarrea mientras crean que están ganando la vida eterna.

Cuando mi dieta sea famosa y abundante en prosélitos quizás el Ríchal pase de bando y cambie su Alkaline por el restaurante Cuesking House o algo semejante.

«Ceterum censeo Podemus esse delenda»

Las leyes de los gases para cocineros

Eso de que «la cocina es un laboratorio» es una frase demasiado repetida, pero siempre insisto en que los profesionales de la cocina no llegan a ver hasta qué punto es cierto que trabajan dentro de un laboratorio. La química y la física son la auténtica base del oficio de cocinar, pero de cocinar normalito y del día a día, no solo de esa etiqueta mercadotécnica de «cocina molecular» que tanto usaron los chefs de vanguardia en la década de los 2000 y que tanto sesgó la relación ciencia-gastronomía.

Las propiedades físicas de los gases tienen un insospechado papel dentro de las cocinas y de eso hablaremos hoy. Pero ¿es que cocinamos con gases? Sí, se usan líquidos a diferentes temperaturas que mantienen equilibrio con su fase gaseosa, se usan recipientes herméticos, se usan gasificantes, se usan refrigeradores, sifones, máquinas de vacío, nitrógeno líquido, etc.

Son tres las propiedades más importantes de un gas: volumen, presión y temperatura. La relación entre éstas se expresa como las leyes de los gases.

A mayor presión, menor volumen

Primera ley, conocida como ley de Boyle-Mariotte, fue enunciada por Robert Boyle y Edme Mariotte, cada uno por su cuenta, en la segunda mitad de s.XVII. Dice que la presión y el volumen de un gas son inversamente proporcionales, es decir, que si aplica una mayor presión a un gas su volumen disminuye y si baja la presión el volumen aumenta. O dicho en fórmula:

P1V1 = P2V2

Donde el subíndice 1 indica las condiciones iniciales y el subíndice 2 las finales. Esto es fácil de ver si tiene una jeringa con aire y la punta ocluida: si se empuja el émbolo se reduce el volumen de aire dentro de la jeringa y aumenta la presión interna. Las botellas de bebidas gaseosas no muestran burbujas cuando están cerradas, pero al aflojar la tapa y escuchar el fffffshhhhhh se forman de inmediato muchas burbujas finas; ello se debe a la reducción súbita de la presión dentro de la botella que permite la expansión del gas disuelto en el líquido.

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La ley de Boyle indica que el volumen de un gas se reduce en relación con la presión que se ejerce sobre él, como cuando se usa un pistón (A). Sin embargo, la presión puede elevarse manteniendo el volumen constante (B) o aumentándolo (C) si se introduce más gas en el sistema.

[A Edme Mariotte se le atribuye el descubrimiento de la mancha ciega de la visión, es decir, la proyección en el campo visual de la cabeza del nervio óptico, región del fondo de ojo que carece de fotorreceptores y, por tanto, de visión.]

A mayor temperatura, mayor volumen

Se conoce como ley de Charles y fue publicada a principios del s.XIX. En este caso la relación entre volumen y temperatura es directamente proporcional, de modo que al calentar un gas éste se expande y al enfriarlo se contrae, lo que en fórmula se expresa:

V1/T1 = V2/T2

o bien

V1T2 = V2T1

Si inflamos un globo y lo metemos en el congelador, al cabo de un rato veremos que el globo aparece menos inflado por la contracción del volumen debido a la baja temperatura.

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La ley de Charles indica la dilatación de un gas en función de la temperatura aplicada. Este fenómeno ocurre en las masas levadas sometidas a cocción.

Ley combinada de los gases

La ley de Boyle considera cambios de presión a una temperatura constante, mientras la ley de Charles alude a cambios de temperatura a una presión constante. Pero en la vida real, y por supuesto en las cocinas, ocurren simultáneamente cambios en la temperatura, la presión y el volumen de los gases. Así, las dos leyes anteriores pueden unirse y expresarse mediante una fórmula combinada:

VPT2 = VPT1

De aquí en adelante los ejemplos culinarios que mostraremos se basarán especialmente en la ley combinada.

Olla express y Gastrovac

Quizás el ejemplo más obvio de la aplicación de las leyes de los gases en cocina sea la olla a presión o express. El agua ebulle a 100 ºC y esa es la máxima temperatura que alcanza el vapor de agua… a la presión atmosférica a nivel del mar. El único modo de hacer que una cocción en agua supere los 100 ºC y, por tanto, cueza más rápido el producto es aumentar la presión dentro del compartimiento. La olla a presión —lo mismo que un autoclave de esterilización— está sellado herméticamente, la presión aumenta al acumularse vapor en su interior y alcanza entre 120 y 130 ºC. La válvula de seguridad evita que la presión exceda un límite peligroso.

Para abrir la olla se debe esperar a que bajen la temperatura y la presión en su interior. Si se va con prisa, colocar la olla bajo el grifo de agua fría acelera la bajada de presión. Los accidentes con la olla express suelen venir por un cierre defectuoso o por abrirla antes de tiempo.

La olla Gastrovac es el opuesto a la express. Es un invento de la Universidad Politécnica de Valencia que ha tenido poco recorrido fuera de la alta gastronomía. Se trata de un recipiente sometido a baja presión en su interior, por lo que se logra la ebullición del agua a temperaturas muy bajas, es decir, es un sistema de cocción a baja temperatura. Simula lo que ocurre cuando se intenta cocinar en las cumbres de los Andes o del Himalaya, donde el agua jamás llegará a 100 ºC y los tiempos de cocción se prolongan sensiblemente. Otro cacharro de alta cocina de funcionamiento similar es el Rotaval, un destilador con bomba de vacío que logra destilar a temperatura inferiores.

Panes y bizcochos

Sin el concurso de las leyes de los gases no disfrutaríamos de esponjosas masas horneadas. Las burbujas de gas atrapadas en la masa, generadas bien por fermentación, bien por gasificantes químicos (impulsor) o bien por batido, se dilatan por efecto de la temperatura de cocción, ejercen presión desde dentro de la masa y la expanden: así crecen los cakes y los panes en el horno. Cuando la cocción solidifica la masa por coagulación/gelatinización de sus componentes se mantiene la estructura alveolada de las burbujas gaseosas.

La pâte à choux o masa de lionesas con la que se hacen los profiteroles es un auténtico milagro donde se junta el manejo de las propiedades viscoelásticas y de los gases para obtener un bollo aéreo perfecto que mil científicos no habrían logrado, ¡viva el empirismo culinario! La masa de profiteroles no lleva impulsor ni fermentación, solamente algo de aire por batido y, sobre todo, mucha agua. La trasformación en vapor de esta agua durante la cocción expande las porciones de masa, la cual tiene una viscosidad y elasticidad suficientes para resistir la presión del vapor en su interior y que se formen unos alveolos grandes. El resultado es un bollito de corteza fina y dorada y casi completamente vacío, perfecto para rellenarlo con la crema pastelera más calórica que la gula nos aconseje.

Otro caso de asombroso equilibrismo es el de los soufflés y su etérea textura, producto del empuje de las burbujas de aire en las claras montadas. Pero en este caso las paredes de las burbujas son muy delicadas y cualquier cambio brusco de temperatura o presión hará colapsar el soufflé. La mezcla se extruye del ramequín conservando su forma cilíndrica, eso sí, si el calor tiene una distribución uniforme dentro del horno; si la temperatura es desigual o si la masa se adhiere a un segmento de un molde mal engrasado, la extrusión es asimétrica y en vez de un cilindro como gorra de gendarme se obtiene una boina de ertxaina.

Los botes de conservas

El procedimiento clásico de embotar conservas consiste en verter la mezcla caliente en los envases calientes, o bien cocerlos dentro de los envases con la tapa no totalmente cerrada y posteriormente cerrarlos herméticamente aún en caliente. Cuando el bote se enfría se contrae la pequeña bolsa de aire que quedaba dentro y se genera un vacío relativo.

Cocina al vacío

Lo de meter comida en sobres plásticos, cerrarlos al vacío y meterlos en baños termostatizados es ya una técnica habitual en cocinas grandes y pequeñas. Las empacadoras de vacío extraen el aire contenido dentro de la bolsa plástica y la sellan para crear un compartimiento estanco con una presión interior por debajo de la atmosférica. En los paquetes envasados al vacío el plástico está pegadito al contorno del alimento como una licra al culamen de la Kardashian. Lo que mantiene ese plástico tan pegado es la presión de la atmósfera exterior, es decir, el peso de esa columna de aire de más de 100 km que tenemos sobre nosotros.

El vacío dentro de bolsa evita que haya compartimientos de aire que la hagan flotar dentro del baño y causen una cocción desigual; además es una herramienta de seguridad microbiológica. Para un buen repaso sobre el tema recomiendo una vieja entrada del blog lamargaritaseagita.com.

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El sifón

Los clásicos sifones de gaseosa se basan en la ley de Boyle-Mariotte: al abrir la espita se produce una descompresión dentro de la botella y el CO2 contenido se expande, empujando el líquido a través del tubo. Los modernos sifones de cocina para espumas trabajan con el mismo principio pero usan ampollas de N2O (óxido nitroso, el famoso «gas hilarante» con efecto anestésico y, además, efecto invernadero). Este gas no es inflamable y el mayor peligro del uso del sifón está en la presión acumulada, por intentar abrirlo indebidamente o cuando se obstruye su salida.

Quien haya cargado un sifón habrá notado que al vaciarse la carga de gas en el sifón tanto éste como la cápsula se enfrían. Eso es debido a una cosita llamada efecto Joule-Thomson, que es, digamos, un derivado de la ley combinada centrado en la relación presión-temperatura. Cuando se somete a presión un gas sus moléculas se compactan, eso aumenta la fricción entre ellas y sube la temperatura. Por el contrario, la reducción de presión reduce la temperatura del sistema. Ello acontece al descomprimir la ampolla de N2O dentro del sifón: hay una busca reducción de presión que enfría el gas.

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El enfriamiento que se nota en las paredes del sifón cuando se carga con gas se debe a la descompresión del contenido de la cápsula. Es el mismo principio que usan los frigoríficos.

Refrigeradores

Lo explicado anteriormente es la base de los sistemas de enfriamiento de uso cotidiano: neveras, congeladores, abatidores o aire acondicionado. El alma de estos aparatos es el compresor, un motor que comprime y descomprime secuencialmente el gas que circula por los conductos. Existen diversos gases refrigerantes y se siguen investigando otros, pues los que se han usado o bien se meriendan el ozono de la atmósfera o tienen un efecto invernadero del carajo.

Acuérdese usted de James Joule y de William Thomson, alias lord Kelvin, cada vez que saque una cervecita bien fría del frigo.

Nitrógeno líquido

El nitrógeno molecular (N2) ocupa el 78% del aire de la atmósfera inferior, por tanto estamos nadando en nitrógeno y lo respiramos continuamente, no es ningún potingue raro, ni nocivo, ni inflamable, ni «química peligrosa» u otras bobadas que sugieren algunos retrasaditos anti cocina moderna.

El mayor peligro del N2 líquido es que está a −196 ºC y su contacto causa lesiones graves en los tejidos. Cuando me tocaba manipular N2 líquido en el laboratorio me ponía gafas protectoras, guantes aislantes y demás parafernalia. Ahora veo a los cocineros escanciando y manipulando el gélido fluido alegremente, como si fuera ginebra. ¡Hay que tenerle respeto!

El segundo peligro del N2 líquido justifica por sí solo que todo cocinero conozca las leyes de los gases: jamás debe guardarse ni transportarse en un recipiente herméticamente cerrado ni de uso no específico para contenerlo. Los botellones Dewar donde habitualmente se almacena el N2 líquido no tienen tapa de rosca sino un pistón que encaja suavemente en la boca del recipiente y un capuchón que hace de segunda tapa, ninguna hermética, para permitir que se libere controladamente la presión del nitrógeno evaporado.

El peligro surge cuando un inconsciente y/o iletrado quiere «llevarse un poquito de nitrógeno» y no se le ocurre mejor recipiente que un termo vulgar de los de llevar café o un sifón. Y cierra el inadecuado envase a conciencia para que no se le escape el N2. Ese iletrado está transportando una bomba, pues el N2 líquido se transformará en gas y dilatará su volumen hasta cerca de 700 veces. Imagina tú la presión que se acumula dentro del ridículo termo y el terrible estallido en que acaba todo. Estos casos han ocurrido y hay gente que lo ha tenido que lamentar.

Saber estas cositas no solo va bien para cocinar, sino por seguridad, para evitar percances con ollas express, sifones, bombonas de butano, pistolas de pintura de chocolate y demás equipos con altas presiones.

“Ceterum censeo Podemus esse delenda”

¡Acontecimiento! Nace la Editorial Científica Kekulé

Hoy publico tres anuncios que me resultan de sumo agrado. El primero, más bien banal, es que la presente entrada es la número 100 de este blog y también su tercer aniversario de trayectoria, desde su aparición el 29 de abril de 2013 con un escueto post. No es importante pero al ego bloguero le gusta conmemorar este tipo de efemérides personales.

El segundo anuncio es el inicio de actividad de un nuevo sello editorial dedicado a la publicación científica en formato digital, y del cual soy uno de sus orgullosos fundadores. ¡Olé!

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Isologotipo de Kekulé Editorial, imitando una fórmula, elemento común a todas las ciencias duras.

La editorial científica Kekulé

Nos hemos confabulado mi colega oftalmóloga Estrella Fernández, la arquitecta/diseñadora Marga Montoya y este minúsculo médico ilustrador para montar tan novedosa empresa.

¿Por qué nos metemos a publicar libros científicos? En este país contamos con excelentes profesionales, gente de primer nivel que estudia, investiga y se parte el lomo trabajando y adquiriendo una considerable experiencia. Estos especialistas no suelen tener demasiadas oportunidades de publicar buenos libros a través de las grandes editoriales y deben conformarse con pequeñas monografías autoeditadas o morir en publicaciones de sociedades y congresos, no siempre con la mejor pulcritud editorial. La mayoría de estas obras no vuelven a ver una segunda edición…

En este nuevo sello queremos ofrecer a nuestro expertos locales una vía para difundir sus obras con un respaldo editorial adecuado, serio, cuidado y además abocado al inmenso potencial didáctico de las nuevas tecnologías soportadas en el formato de libro electrónico. La cantidad de contenidos enriquecidos que se pueden incluir en un moderno ebook y su fácil acceso en cualquier dispositivo lo convierten en el medio ideal para el aprendizaje científico.

La otra desventaja de los libros impresos o electrónicos de las grandes casas editoriales es su precio abultado, sin duda justificado pero que sobrepasa el dintel de gasto de muchas personas en formación. En la medida de lo posible intentaremos ajustar los precios de nuestras publicaciones, aprovechando el ahorro de gastos de un libro que no requiere impresión, distribución y venta física.

Hay más información disponible en nuestra web de presentación: kekulebooks.com.

August Kekulé, el auténtico “señor de los anillos”

¿Por qué se llama así la Editorial? A nuestros lectores científicos, en especial químicos, no hace falta darles mayores explicaciones. Pero como muchos asiduos de este blog son de formación médica (siempre me lamento de que Medicina sea un grado técnico superior hipertrófico más que una carrera científica) y muchos no habrá oído o no recordarán al profesor Kekulé, prefiero hacer una breve reseña sobre él.

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Retrato de August Kekulé. Óleo de Heinrich von Angeli de 1890, Alte Nationalgalerie, Berlin (vía Wikimedia)

Friedrich August Kekulé von Stradonitz (Darmstadt, 1829 – Bonn, 1896) fue un importante químico alemán que tiene el honor de ser el padre fundador de la química orgánica. En su juventud parecía destinado a hacer carrera artística pues tenía gran dominio del dibujo y de hecho comenzó a estudiar Arquitectura, pero se cruzó en su camino Justus von Liebig, otro titán de la química del s.XIX, y arrastró a Kekulé a cambiar de carrera. Se movió por diversas universidades como estudiante y profesor: Giessen, Heidelberg, París, Chur, Londres, Gante y finalmente Bonn, donde hizo la etapa más larga de su trayectoria.

¿Qué importancia tienen los trabajos de Kekulé? Para mediados del s.XIX se conocía la fórmula empírica de numerosos compuestos, es decir, cuántos átomos de cada elemento había (p. ej. propano es C3H8 o glucosa C6H12O6) pero se desconocía si había algún orden en los átomos dentro de la molécula o ésta era un amasijo atómico sin estructura. Kekulé reunió la evidencia acumulada y sacó a relucir su vena arquitectónica: propuso un sistema de construcción molecular donde los átomos se unían unos con otros a través de enlaces y donde un átomo de cada elemento podía hacer un número específico de enlaces. He aquí los conceptos de valencia, enlace covalente y el esquema de átomos unidos por palitos que todos tenemos en la cabeza actualmente. Kekulé fue el principal abanderado de esta nueva teoría de la estructura química, pero a ella contribuyeron muchos, como Couper, Odling, Wurtz o Erlenmayer (sí, el del matraz).

Don August no se detuvo aquí, sino que en 1857 publicó que el carbono tenía una valencia de 4 y también la capacidad de unirse a otros átomos de carbono formando cadenas. Ello significó la fundación de la Química Orgánica como rama por derecho propio.

En 1865 descubrió el enigma del benceno, cuya fórmula empírica C6H6 indicaba la presencia de insaturaciones a pesar de lo cual el benceno era un compuesto muy estable. La solución certera de Kekulé fue disponer los carbonos en forma de anillo hexagonal con enlaces simples y dobles alternantes. Otro melón abierto, el de la química de los anillos aromáticos y posteriormente de los anillos heterocíclicos tan ubicuos en la química de la vida.

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Versión cómica del anillo de benceno del prof. Kekulé publicada por sus alumnos, donde los carbonos son monos haciendo un rondo. Esta parodia guarda relación con el famoso “sueño de Kekulé”.

En 1890 don August fue agasajado por los 25 años de su descubrimiento sobre el benceno y allí el anciano profesor de barba bífida contó la famosa anécdota de los sueños que le inspiraron sus teorías: tras quedarse traspuesto soñó que los carbonos se cogían unos a otros en cadenas y giraban formando un círculo, como una serpiente que muerde su cola. En relación con esta revelación onírica hay una preciosa cita de Kekulé sobre la creatividad y la Ciencia, la cual podéis leer en la web de la Editorial Kekulé.

Queda claro que adoptamos el nombre de este científico como un homenaje, ya que sus aportes permitieron el progreso de la química orgánica y, por extensión, de la bioquímica, la biología molecular y la farmacología.

¿Qué hacemos en la Editorial Kekulé?

Volviendo al tema principal, nuestro objetivo es seleccionar originales de calidad (es decir, no incluiremos libros “por encargo” bajo nuestro sello editorial) y proporcionarles una maquetación digital cuidada, aderezada con contenidos enriquecidos como videos, animaciones, diapositivas, voz, cuestionarios o interactividad. La idea es que estas publicaciones puedan actualizarse y tener ediciones sucesivas. Así, si la cosa progresa, ser un autor publicado por Kekulé será para fardar de ello…

Nos interesan libros técnicos, libros para estudiantes universitarios y para formación postgradual. Nos interesan libros de actualidad, sobre avances en los que aún no hay demasiada literatura, pero también libros docentes, muy pedagógicos y bien escritos. También nos interesa, ¡cómo no!, la divulgación científica. Avisados estáis, potenciales autores.

Para más información sobre nuestra línea editorial y los servicios que ofrecemos podéis consultar el apartado correspondiente en la web: Información para los autores.

Tercer anuncio, primer libro

Lo siguiente tampoco es moco de pavo: el primer ebook que vamos a publicar es el manual “Cómo preparar presentaciones en Ciencia y Medicina”, escrito por mí mismo, ¡chúpate esa mandarina!

Conocido es que una de mis cruzadas es ayudar a mejorar el estilo y el contenido a la hora de hablar en público para optimizar la transmisión de conocimientos y, muy especialmente, para que el público no desee morir por culpa del conferenciante. Esto queda más que reflejado en numerosos artículos de este blog.

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Tiempo tendré de comentar más sobre este manual, pero adelanto que es un producto de la experiencia personal, primero como asistente a congresos, después como orador y por último como asesor de colegas. Está eminentemente orientado hacia la actividad científica a diferencia de la ingente bibliografía dedicada al mundo empresarial y al business, pues no da igual exponer una tesis doctoral que un proyecto para mejorar las ventas de electrodomésticos.

En su momento anunciaremos cuando esté disponible. Paciencia.

NOTA: lo cierto es que cuatro años antes de la publicación de Kekulé sobre el benceno, que tanta fama y prestigio le otorgó, otro químico ya había resuelto el enigma por su cuenta. Johann Josef Loschmidt, austro-checo contemporáneo de Kekulé y también de espesa barba hendida, escribió un manual de química donde aparecía una estructura molecular para el benceno muy parecida a la de Kekulé. También calculó el número de partículas en un mol de una sustancia, constante mejor conocida como número de Avogadro.

Lo que pasó es que Loschmidt publicó sus estudios en una monografía casera de escaso recorrido mientras los otros publicaron en mejores sitios. Así lo que debieron ser sus méritos pasaron a ser epónimos de otros.

He ahí la importancia de publicar en serio, con el respaldo de un sello editorial como dios manda, leñe.

Ligando salsas con Ciencia (III): proteínas y grasas

Para finalizar este trío de entradas dedicadas a la viscosidad culinaria hablaremos de lípidos y proteínas, sabrosas moléculas que suelen trabajar en equipo para texturizar una salsa.

Proteínas

Las ligazones proteicas son las más caras en cuanto a coste, pero también dan una calidad al producto final muy superior a los espesantes baratos. Es la diferencia entre una crema pastelera con muchas yemas respecto a una abusiva en maicena, o una glasa de carne ligada por su propia gelatina versus un guisote marujiento engrosado con harina.

Las proteínas afectan la viscosidad por tres mecanismos: coagulación, agente de carga y estabilizante de emulsión (este último lo trataremos más adelante).

Coagulación

El calentamiento o la acidificación del medio hace que las proteínas cambien su conformación y abran sus cadenas: esto es la desnaturalización proteica. Esas cadenas peptídicas desplegadas tienden a “enredarse” entre sí y aumentan la viscosidad del líquido. El peligro de usar ligazones por coagulación es que un exceso de desnaturalización lleva a precipitación de las proteínas, es decir, a un fluido cortado con grumos vomitoides. Todo el que haya hecho crema inglesa sabe que descuidarse en ese rango crítico de 80-85ºC significa la diferencia entre una crema untuosa y unos huevos revueltos flotando en leche.

La yema de huevo es la ligazón coagulativa por excelencia. Mucho menos útil es el huevo entero o la clara, pues son mejores para gelificación que para espesamiento. La sangre de un civet o los corales de marisco actúan de manera similar. Conviene conocer la temperatura de coagulación para cada producto.

Agente de carga

Me refiero a la proteína empleada como agente inerte para atrapamiento de agua y aumento del residuo sólido de un preparado. Aquí destacan los lácteos: leche evaporada, leche en polvo o yogur. La leche en polvo entra en la fórmula de los helados, mientras la leche evaporada es una alternativa a la nata con menos grasa (así la venden, al menos). El yogur aporta untuosidad a salsas frías, pero en calor hay que cuidar su sinéresis; recordemos también que el yogur es un fluido tixotrópico, es decir, reduce su viscosidad con la agitación.

Hay un caso especial y maravilloso de espesamiento proteico “por carga”, es la gelatina, y merece capítulo propio.

Gelatina y demi-glace

La gelatina forma geles más o menos sólidos al enfriar mientras en caliente es totalmente líquida (claro ejemplo de transformación sol-gel), pero cuando se evapora una buena cantidad del agua la gelatina forma, aún en caliente, un fluido viscoso que en cocina se llama demi-glace y que es una de las marcas de calidad de un auténtico chef. Esa salsa oscura, hipersabrosa, brillante y puesta a punto con su cachito de mantequilla de remate, da una golosa adherencia labio-palatal.

La gelatina proviene del colágeno y el colágeno es la principal proteína estructural del tejido conectivo, es decir, del tejido que hace de estructura y sostén al resto de células y órganos del cuerpo. El colágeno alcanza hasta el 25% del contenido proteico de un mamífero y es abundante en dermis, tendones, fascias, aponeurosis, ligamentos, cartílago, hueso o submucosa del tubo digestivo.

De allí que las piezas animales donde abunde el colágeno sean adecuadas para preparar salsas ricas en gelatina: cortes de carne dura y fibrosa como el morcillo, alas de pollo, carcasas, raspas de pescado, etc. El colágeno es el responsable de la textura y pegajosidad de los callos, los pies de cerdo, las cocochas, la tripa de bacalao y similares joyas que aprecia todo sincero yonki del yantar. No en vano la palabra colágeno viene del griego κόλλαγεν, “de donde viene la cola o pegamento”.

colágeno y gelatina

Transformación del colágeno en gelatina y en salsa demi-glace. Al preparar un fondo de carne se extrae el colágeno desmontando sus unidades de tropocolágeno. Si se enfría un fondo bien preparado éste se solidifica por la gelificación del tropocolágeno en forma de gelatina. La reducción prolongada de un fondo da lugar a una salsa espesa y adherente por concentración de la gelatina, conocida como demi-glace. (Clic para ver en tamaño completo)

Las fibras de colágeno están formadas por unidades apiladas y solapadas como los ladrillos de una pared. Tal ladrillo es el tropocolágeno, que a su vez está constituido por tres cadenas proteicas retorcidas en forma de hélice.

La cocción del colágeno hace que se desmonten los bloques de tropocolágeno y también que sus subunidades se desenrosquen. Esto es lo que se obtiene en un fondo de carne tras cocción prolongada –un caldo corto, de preparación breve, solo sirve para sopitas pues no se ha extraído suficiente colágeno­. Al enfriarse el líquido las unidades de tropocolageno intentan entrelazarse pero no ya en la forma ordenada que tenían originalmente, sino como una red irregular a la que llamamos gelatina.

La evaporación de un fondo a menos de la mitad de su volumen original produce una concentración de la gelatina y demás residuo sólido: es la ansiada demi-glace. Nota: cuando un caldo se va a destinar a hacer demi-glace no conviene añadirle sal, pues la reducción de la salsa suele ser suficiente para alcanzar la salinidad justa. La demi-glace puede evaporarse un poco más aún y convertirse en glace, óptima para napar o glasear piezas de carne. Algunos profesionales terminan de espesar la demi-glace mediante un poco de roux o de maicena, pero me reservo mi opinión ante tal acto.

Salsas lipídicas

La primera condición para que una grasa forme parte de una salsa es que esté estabilizada en forma de emulsión, a menos que se desee una salsa cortada como en algunas vinagretas. La emulsión de una grasa en agua requiere del concurso de un agente tensioactivo o surfactante, es decir, de un compuesto que reduzca la tensión superficial entre las fases agua y aceite. Este efecto es precisamente el que hacen los detergentes y que permite el lavado.

Los tensioactivos más frecuentes son fosfolípidos como la famosa lecitina, carbohidratos tipo gomas y proteínas de la fase acuosa. Así se estabilizan las gotas de grasa en la nata gracias a fosfolípidos y a las proteínas lácteas. La mayonesa y la holandesa se estabilizan por la lecitina y las lipoproteínas de la yema.

Lípidos en emulsión

Una emulsión con gotas grandes es menos viscosa que otra con gotas pequeñas, pues esta última tiene más superficie de interfaz agua-aceite. La mayor superficie de rozamiento hace que la salsa con gotas pequeñas sea más viscosa.

La segunda condición para que la grasa emulsionada aumente la viscosidad de la salsa es que el diámetro de gota sea pequeño (según vimos en el post sobre mecánica de fluido para cocineros). Las gotas grandes son menos estables, tienden más a coalescer y tienen menos superficie de roce que cuando las gotas son pequeñas. Es decir, para un mismo volumen de aceite la superficie de rozamiento entre gotas será mayor si las gotas son pequeñas que si son grandes, según la ley del cuadrado-cubo enunciada por Galileo, y a mayor rozamiento entre gotas mayor viscosidad.

Ligazones mixtas

La verdad es que en la mayoría de las preparaciones concurre más de un tipo de sustancia espesante. Así en un pilpil actúa la gelatina del bacalao con la emulsión del aceite; en la crema pastelera las lipoproteínas de la yema y el almidón de maíz; salmorejos y ajoblancos espesan por efecto del pan, la fibra vegetal y el aceite de oliva; en un risotto el almidón del arroz y la mantecatura de parmesano y mantequilla; en la mayoría de los guisos participan la gelatina y la grasa de la carne junto al auxilio de la maicena o la harina; casi todas las cremas y salsas se benefician del añadido de nata o mantequilla para aportarle untuosidad y brillo.

Con esto acabo la serie de artículos de ciencia aplicada en las ligazones, cocina molecular de la buena y no la del postureo. Si aún no habéis leído las partes anteriores, corred ¡malditos! a leerlas de inmediato: Parte 1 y Parte 2.

Ligando salsas con Ciencia (II): carbohidratos

Toda la cocina es cocina molecular, señores. No entiendo la cara de oír blasfemia de algunos profesionales de la gastronomía cuando escuchan jerga científica aplicada al oficio de dar de comer.

En la primera parte de este artículo sobre la ciencia de las ligazones culinarias repasamos los principios generales del manejo de la viscosidad en esos suculentos fluidos llamados salsas y cremas. Hoy veremos ejemplos específicos de los espesantes tipo carbohidrato.

Los polisacáridos son los espesantes más extensamente empleados en alimentación por ser muy eficientes y económicos. Por practicidad los dividiremos en estos grupos: azúcares sencillos, almidones y carbohidratos complejos “especiales”.

Azúcares sencillos

Me refiero a mono y disacáridos, como glucosa, fructosa, sacarosa o maltosa. Habíamos comentado que la mayoría de los espesantes son moléculas largas y ramificadas que atrapan agua, pero las pequeñas moléculas de estos azúcares tienen gran capacidad de fijar agua y de aumentar la viscosidad, como lo demuestran la miel, los almíbares y los jarabes de glucosa o de azúcar invertido. Pero para funcionar tienen que estar en una proporción elevada propia de postres (coulis, jaleas). La miel aporta consistencia a la pegajosa glasa de alitas de pollo o costillas lacadas; otro ejemplo, el espesor de la salsa teriyaki se debe al azúcar añadido y al proveniente del mirin.

Almidón

Es el carbohidrato complejo por excelencia. Está formado por amilosa (polisacárido lineal) y amilopectina (polisacárido ramificado), ambos a partir del encadenamiento de glucosas. El almidón es usado por los vegetales como almacenamiento energético –igual que nosotros acumulamos lorzas– y se encuentra en forma de gránulos de almidón, muy compactos y sin humedad, cuasi-cristalinos. En las harinas los gránulos de almidón están mezclados con otros componentes del grano de origen, por ejemplo fibra alimentaria y proteínas como el gluten. En las féculas y almidones procesados se eliminan esos componentes.

Se acostumbra llamar almidones al producto extraído de granos de cereal (trigo, maíz, arroz) y féculas a los extraídos de tubérculos (patata, yuca, arrurruz –alias kuzu–), pero son términos perfectamente intercambiables. Las propiedades de cada tipo de almidón dependen de su origen: poder espesante, temperatura de gelificación, estabilidad y transparencia del gel…

Para que el almidón sirva como espesante debe hidratarse el gránulo de modo que se desplieguen las cadenas compactadas en su interior. La amilosa y la amilopectina extendidas se solvatan y forman un sol o un gel según las circunstancias.

Aunque el cocinero no sepa de gránulos de amilopectina ni de coloides, sí que aplica técnicas adecuadas para que funcione la ligazón: la primera regla, separar los gránulos, y la segunda regla, aplicar calor y agitación.

Si se añade una cucharada de harina a un litro de líquido y se agita sólo se obtienen grumos, pues la tensión superficial del agua hace de barrera para la dispersión de la harina. Si además el líquido está caliente se gelatiniza la zona superficial de los grumos y cuesta aún más separar los gránulos. Por ello la regla es no añadir directamente el almidón a la salsa, sino primero dispersarlo (que no disolverlo) en una pequeña proporción de agua donde la fuerza de agitación manual venza a la tensión superficial, y que además sea agua fría. Una vez separados los gránulos en suspensión sí se puede añadir al líquido de cocción.

Otra forma de dispersar los gránulos es mezclándolos con grasa. El amasado harina-mantequilla separa los gránulos en la matriz lipídica, de modo que al añadir un líquido caliente el riesgo de grumos se reduce. Esto es la clásica beurre manié o el aún más clásico roux, base de bechamel y veloutés.

Una tercera manera de dispersar los gránulos es espolvoreando la harina sobre el producto a cocinar, como se hace con trozos de carne antes de dorarlos o bien sobre el sofrito (singer en léxico de escuela francesa). Posteriormente, cuando se añade el líquido, esa harina se desprende de la carne y liga el guiso.

efecto_almidon

¿Qué ocurre con el almidón cuando se cuece? El almidón está en forma de gránulos compactos con capas concéntricas como microcebollas. A: los gránulos se dispersan en agua no caliente y comienzan a hidratarse. B: a medida que aumenta la temperatura los gránulos se hinchan por la absorción de agua y a partir de los 60-70ºC se completa su gelatinización y se nota un aumento de la viscopsidad del medio. C: a mayor temperatura los gránulos se rompen y liberan las cadenas de amilosa y amilopectina que forman una red coloidal que aumenta muy significativamente la viscosidad. Con el enfriamiento se estabiliza el coloide y aumenta un poco más la viscosidad del sistema. D: según las condiciones físicas y la estabilidad del gel puede ocurrir retrogradación del almidón y separación de fases (sinéresis).

La segunda fase, calor + agitación, es necesaria para hidratación de los gránulos (gelatinización) y posterior salida del almidón hacia el medio líquido, donde las cadenas se solvatan y aportan viscosidad. Al reducir la temperatura las hebras de polisacárido van formando una red viscosa coloidal (gelificación).

La gelificación del almidón se reduce en medio ácido, en parte porque el exceso de ion H+ interfiere en la formación de puentes de hidrógeno y en parte porque el ácido fragmenta las cadenas hidrocarbonadas.

La retrogradación de almidón ocurre cuando la temperatura y/o humedad bajan del punto óptimo para la estabilidad del gel. Así, cuando se enfría el gel o se evapora su agua las moléculas del almidón tienden a agregarse como pseudo-gránulos de textura más sólida y de tamaño suficiente para precipitar. La retrogradación es la responsable del endurecimiento del pan viejo, de la textura quebradiza desagradable de una patata cocida dejada en la nevera y de la sinéresis y sedimento amorfo en la salsa de un guiso refrigerado.

Carbohidratos complejos especiales

Obviamente éste no es un grupo formal de clasificación química, sino una apelación didáctica donde quiero meter un montón de espesantes-gelificantes de uso frecuente en alimentación como gomas, alginatos y pectinas.

A diferencia de la monótona repetición de glucosa del almidón, la estructura química de estos carbohidratos es muy variable y compleja. Participan diferentes tipos de azúcares y tienen diversos patrones de ramificación.

A este grupo heterogéneo pertenecen casi todos esos “nuevos” texturizantes de la cocina moderna. Aunque son productos naturales provenientes de vegetales y algas son mirados con más recelo por los quimiofóbicos culinarios, quizás porque suelen llevar un número E asignado.

Gomas

Son sustancias resinosas y pegajosas extraídas de tallos leñosos o semillas de algunas plantas. En industria alimentaria, repostería, heladería y cocina se emplean, por ejemplo, goma garrofín, goma guar, goma arábiga, goma tragacanto o konjac. Su alto poder espesante permite usar cantidades pequeñas de estas sustancias para obtener el efecto deseado. Otro tipo de gomas no alimentarias son las extraídas del látex vegetal: caucho y gutapercha, de donde proviene la asimilación habitual de “goma” como producto plástico.

Pectinas

Son polisacáridos presentes en la pared celular vegetal, es decir, participan en la argamasa que ensambla la estructura de las plantas. La manzana y el membrillo son fuentes muy conocidas de pectina; también el ajo es rico en pectinas, de allí el rastro pegajoso que deja en los dedos al cortarlo y su efecto emulsionante cuando se prepara un alioli.

La pectina requiere la adición de ácido al medio para que ocurra entrelazamiento de sus cadenas y se note el efecto gelificante. Es la maniobra típica del chorrito de limón al preparar una mermelada.

Algas

Son numerosos los texturizantes extraídos de diversos tipos de algas, por ejemplo el agar-agar (mejor gelificante que espesante), los alginatos y carragenanos. El alginato requiere presencia de ion Ca+2 para formar enlaces cruzados entre sus cadenas y trabar una red de fibras.

Sintéticos

Hay almidones modificados por tratamientos físicos o fermentación bacteriana, de donde se obtienen productos como las gomas xantana y gelano. También hay pectinas modificadas químicamente para obtener nuevas propiedades, como gelificar sin ácido. A partir de la celulosa vegetal se obtienen derivados como la metilcelulosa.

Esta variedad de texturizantes provenientes de carbohidratos complejos aportan diversas prestaciones: actuar en frío o en calor, formar geles termorreversibles o termorresistentes, resistencia a la congelación o al ácido y aportar diferentes texturas, lo que da al cocinero un repertorio amplio de dónde escoger.

¿Hay carbohidratos animales?

Todos los carbohidratos mencionados y útiles en alimentación provienen de plantas. También los animales contienen carbohidratos complejos aunque no tengan demasiada relevancia en cocina.

Como carbohidrato de almacenamiento está el glucógeno, equivalente animal del almidón y reserva energética para el hígado y el músculo. El glucógeno es una reserva limitada pues la célula animal no sabe concentrarlo en gránulos deshidratados y su acumulación inflaría excesivamente el volumen celular. De hecho el metabolismo erróneo del glucógeno origina un grupo de enfermedades llamado glucogenosis. Por esta limitación de volumen nuestro principal almacén energético es el tejido adiposo.

Como polisacáridos estructurales destaca la quitina que forma el exoesqueleto de crustáceos y otros artrópodos y los glucosaminoglucanos de la matriz extracelular. Entre estos últimos está el famoso ácido hialurónico; los glucosaminoglucanos son abundantes en tejido conectivo, cartílago y hueso. Cuando se prepara un fondo animal se extraen hacia el caldo y en algo contribuyen a su viscosidad, igual que a la textura de pies y oreja de cerdo, callos o crestas de gallo, entre otros manjares de casquería.

La tercera y última entrega de esta serie tratará de salsas con ligazones proteicas y lipídicas.

NOTA TELEVISIVA. A continuación os muestro un perfecto ejemplo de esa cara de espanto que ponen algunos cocineros cuando alguien osa hablar de ciencia en su presencia:

masterchef

Proviene del inicio de la 4ª temporada de Masterchef España. El concursante es ingeniero y comentó que a fin de cuentas la cocina está gobernada por los mismos principios de química y física que usa en su oficio. Nótese el rictus de indignada sorpresa del famoso juez. Posteriormente al concursante se le ocurrió mencionar “hidrocoloide” y el mismo juez le contestó que no le replicara con palabrejas y “alcaloides”.

Quizás la limitada visión del jurado no les permite entender que para quienes estamos formados en ciencias tales “palabrejas” son nuestro modo natural de hablar. Esto queda muy claro en artículos como los de este blog. No es la primera vez que un concursante de formación científica es hostigado por los jueces.

Pocos minutos después apareció otra concursante remedando a Odile Fernández y hablando de “cocina de regeneración celular”, con la que logró curarse dejando las medicinas. Ni un atisbo de crítica ante tal proposición.

Ligando salsas con Ciencia (I)

Entre una salsa rala y otra untuosa se diferencia un plato infame de otro apetecible. Entre una salsa ligada como engrudo y una napante demi-glace se nota la diferencia entre una olla de presidio y un auténtico cocinero de restaurante. Dar la textura apropiada a salsas, cremas y sopas es un capítulo básico de la técnica de cocina: las ligazones.

Encadeno este tema con mi anterior entrada sobre mecánica de fluidos para cocineros pues, como allí se comentaba, el manejo de la viscosidad es elemental cuando se cocina y espesar salsas es esencialmente una cuestión de viscosidad. Ligar una salsa incluye dos conceptos: evitar la separación de fases (“salsa cortada”) y aumentar su viscosidad (“engordar”).

Repaso: viscosidad

En aquel post explicábamos que la viscosidad es la resistencia al flujo o a la deformación que presenta un fluido. Es esa resistencia notada cuando se menea una cuchara dentro de un líquido o cuando se vierte de un recipiente a otro. Por ejemplo, hay una viscosidad creciente entre leche, crema inglesa y crema pastelera.

El objetivo es atrapar el agua

Aquí radica el santo secreto para espesar una salsa: reducir la movilidad del agua. El modo de hacerlo ha originado las numerosas técnicas y ligazones disponibles en una cocina, sea añadiendo macromoléculas que fijen el agua, emulsionando el líquido o evaporando parte del agua.

Las moléculas de agua tienen gran facilidad de flujo y, por tanto, baja viscosidad, pero si se adhieren y ordenan alrededor de otras moléculas largas/ramificadas pierden capacidad de movimiento. Esta capa de solvatación se debe a la formación de puentes de hidrógeno y a las interacciones electrostáticas.

También influye en la viscosidad la fricción que haya entre las propias cadenas de estas grandes moléculas y cuánto tiendan a “enredarse”, es decir, su poder gelificante. Aquí nos asomamos a las transformaciones sol-gel en el fascinante mundo de los coloides.

aguasolvatacion

Las moléculas hidrofílicas fijan a su alrededor una capa de agua a través de puentes de hidrógeno e interacciones iónicas. Ese agua solvatada tiene menor capacidad de fluir y, por tanto, mayor viscosidad. En cambio el agua libre fluye libremente.

De sol a gel y de gel a sol

Una clara de huevo contiene proteínas dispersas en agua, pero al cocinarse las proteínas gelifican en forma de una red sólida que contiene gotas de agua atrapadas. Tal inversión de las fases (proteínas solubles → red proteica, agua fluente → agua dispersa y fijada en la red) es un ejemplo de transformaciones sol-gel.

Un sol es un coloide donde partículas sólidas flotan en una fase líquida, mientras un gel es un coloide donde un sólido contiene gotas de líquido dispersas. Muchos sistemas pueden pasar de sol a gel y viceversa según las condiciones de temperatura y agitación. Así un buen consomé se gelatiniza al guardarlo en nevera y vuelve a licuarse al calentarlo. Manejar el equilibrio sol-gel permite ajustar la textura de una crema/salsa para no terminar con una bechamel arrojadiza o unas natillas de goma.

sol-gel

Un sol está constituido por partículas sólidas flotando en líquido, mientras un gel es una red sólida que contiene agua. Algunas sustancias pueden pasar de sol a gel de acuerdo a las condiciones de temperatura, concentración o pH.

El gradiente de consistencias entre sol y gel depende de la concentración del texturizante y de la temperatura, pero también de las propiedades intrínsecas del compuesto empleado, ya que algunos actúan mejor como espesantes y otros como gelificantes.

Cosas que sirven para espesar

Casi todos los espesantes son moléculas poliméricas, largas y ramificadas capaces de fijar una buena capa de agua en su entorno y de tener fricción entre sí mismas. Por lo común son carbohidratos (almidón, pectinas, gomas) o proteínas (colágeno, albúmina, huevo, sangre). Un caso aparte es la ligazón con grasas (nata, yema, mantequilla).

Los espesantes tipo proteína o carbohidrato suelen someterse a dos fases para obtener su efecto: la primera de extracción/dispersión y la segunda de gelificación.

  • Extracción/dispersión: el colágeno debe extraerse de los tejidos animales durante la cocción y el almidón del arroz o la patata igualmente se extrae hacia el líquido donde hierven. El almidón de harina o maicena y la gelatina de hojas debe primero dispersarse antes de actuar en el medio líquido.
  • Gelificación: el calentamiento produce la formación de redes viscosas de carbohidratos o proteínas desnaturalizadas. Según el grado de gelificación se obtiene un sol más o menos viscoso o un gel más sólido.

Esto es un esquema general, pues hay espesantes que actúan en frío (goma arábiga, goma xantana) y otros cuyo efecto gelificante aparece a medida que baja la temperatura (gelatina, agar).

En el próximo post veremos detalles de cómo funcionan las ligazones mediante polisacáridos, proteínas y grasas, pero veamos un método general para poner a punto una salsa: la reducción.

Evaporación

La reducción es el recurso del cocinero para concentrar un líquido. En ciencia se diría simplemente evaporación (pues reducción es un proceso electroquímico en el que un átomo recibe electrones de otro reactante).

La evaporación progresiva y controlada del agua concentra los solutos y ello se traduce en aumento de sabor, salinidad y viscosidad. La reducción para espesar un líquido funciona si éste contiene sustancias con poder de fijar agua; es decir, si se hierve agua salada nunca se obtendrá un líquido viscoso, solo agua más salada y finalmente solo sal, en cambio si se calienta leche prolongadamente se concentran sus proteínas y gotas de grasa, y se obtiene ese fluido espeso que es la leche evaporada.

La evaporación es una técnica costosa pues consume más tiempo del personal y se obtiene menor volumen del preparado, pero a cambio se concentran sabor y aromas y la textura final no es comparable a la obtenida por espesantes añadidos.

Salsas cortadas

Otro dolor de cabeza cotidiano son las salsas con separación de fases. Son tres las capas que pueden separarse: la grasa, una fase líquida y otra de residuo sólido. El afloramiento de grasa en una salsa se debe en primer lugar a un exceso de fase lipídica, y en segundo término a una insuficiente estabilización de las gotas grasas mediante un agente surfactante.

La separación de líquido y sólidos es común en cremas de verduras y en guisos no del todo óptimos. El sedimento sólido puede deberse a exceso de celulosa insoluble –como cuando se trituran vegetales– o por retrogradación del almidón. El escurrimiento de aguachirri desde una salsa indica que o bien le sobra agua y debe someterse a evaporación, o bien requiere la adición de un agente que atrape el agua.

mermelada_cortada

Esta mermelada deja escapar fluido por alguno de estos motivos: evaporación insuficiente de agua, proporción menor de azúcar, falta de pectina o de acidez para activarla.

El nombre elegante para el escape de agua desde un coloide es sinéresis. Además de ocurrir en cremas/salsas, la sinéresis acontece en algunos geles (como los de agar-agar) y en espumas (como las claras montadas y merengues mal estabilizados). De hecho, esta propiedad permite clarificar caldos mediante gelificación, pues la malla de gel actúa como un microfiltro que retiene partículas y deja gotear el líquido sinerético. Aquí un ejemplo del amigo Enrique de Dorarnosella y otro del gran Orges en La margarita se agita.

Así, amigo cocinero, cuando el jefe de partida te venga a crujir por una crema cortada le puedes responder que no está cortada, sino que ha hecho sinéresis, a ver si te libras del mamporro o te lo da más fuerte.

Lo dicho, en el próximo capítulo seguimos con ejemplos concretos de cómo ligar salsas con ciencia.

Adenda:

Sumo aquí el comentario del profesor Orges con un par de apuntes sobre separación de fases:

  • Otra razón (que no suele darse en la cocina) por la que se puede desestabilizar una emulsión es por un exceso de batido: al hacer gotas de grasa más pequeñas, el volumen de grasa es el mismo, pero la superficie aumenta cada vez más, hasta que no hay emulsionante suficiente.
  • Otros sólidos que pueden aparecer afeando una salsa son agregados de proteínas coaguladas cuando se han sometido a un calentamiento excesivo y prolongado