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Sabroso Un Poquito De Quimica

  1. 1. ³mica.* >Sabroso? Un poquito de qu¶ Dr. Gary A. Reineccius. Departamento de alimentos y nutrici¶n. o Universidad de Minnesota. Recibido: 15 de diciembre de 2004. Aceptado: 28 de enero de 2005. Introducci¶no Son m¶s de 10,000 sustancias qu¶micas las que a ³ contribuyen al aroma y al sabor de los alimen- tos. >Cu¶les son? >qu¶ caracter¶ a e ³sticas tienen? >c¶mo o se producen? >c¶mo reacciona nuestro organismo a o ellas? Incluso los organismos m¶s simples, como las bacte- a rias °ageladas, responden a su ambiente qu¶ ³mico, di- rigi¶ndose a sus alimentos. Sin embargo, en los hu- e manos los sentidos del gusto y el olfato sirven a ob- jetivos mucho m¶s agradables que la mera supervi- a vencia. Entre las funciones ¯siol¶gicas asociadas al gusto y o al olfato encontramos la secreci¶n de saliva y otras o de tipo digestivo. Las investigaciones han mostra- do que el poder nutritivo de los alimentos es ma- yor cuando el sujeto percibe su olor y sabor. No Figura 1. Diferentes tipos de papilas gustativas y su lo- hay duda de la funci¶n protectora de estos senti- o calizaci¶n en la lengua. o dos qu¶ ³micos, son los guardianes de nuestro organis- mo ya que permiten identi¯car los alimentos descom- puestos o inseguros sin necesidad de ingerirlos. Aun- mero en la saliva antes de entrar en contacto con que hoy d¶ no estamos tan expuestos como en el pa- ³a los microvellos. Cada c¶lula responde, por lo gene- e sado a esas contingencias, seguimos valorando al sa- ral, a m¶s de uno de los 4 est¶ a ³mulos b¶sicos ya men- a bor y al olor, sea por el placer cotidiano de una cionados. arom¶tica taza de caf¶, de una apetitosa salsa de es- a e paguetti con parmesano o de unos deliciosos choco- El sabor salado del cloruro de sodio dom¶stico se e debe al ion sodio N a+ ; no interviene el Cl ¡ en el lates. est¶³mulo. De hecho, todos los alimentos salados pro- El sentido del sabor ducen el ion sodio que pasa a trav¶s del microve- e La percepci¶n del sabor se debe a tres ¶rganos senso- o o llo y genera una se~al en la c¶lula. El i¶n amonio n e o riales asociados: la lengua, ¯gura 1, el olfato y los re- + NH4 , as¶ como los de K + , Ca2+ , M g2+ y Li+ tam- ³ ceptores trigeminales. Tradicionalmente la respues- bi¶n generan respuestas semejantes. e ta al sabor se divide en; salado, dulce, amargo y El sabor ¶cido es debido al H + resultante de la diso- a ¶cido, debido a las c¶lulas localizadas en las papi- e a las gustativas en la punta, lados y parte posterior ciaci¶n en medio acuoso de, por ejemplo, la mol¶cu- o e de la lengua, cercana a la garganta. Las c¶lulas tie- e la de ¶cido ac¶tico del vinagre CH3 COOH. En es- a e nen una microvellosidad que sale de un poro y no te caso el ion hidr¶geno entra a la c¶lula en un pro- o e tocan a los alimentos; las sustancias son saborea- ceso a¶n poco entendido pues, al parecer, el resto de u das s¶lo cuando est¶n en soluci¶n, sea como mol¶cu- o a o e la mol¶cula de ¶cido tambi¶n interviene en la inten- e a e las o como iones. Por lo mismo deben disolverse pri- sidad y calidad de la respuesta gustativa. El sabor dulce es captado por una prote¶na en los ³ * Adaptado por Jos¶ L. C¶rdova F. Depto. de qu¶ e o ³mica. microvellos que cambia de forma en contacto de la UAM{Iztapalapa 54
  2. 2. >Sabroso? Un poquito de qu¶ ³mica. Gary A. Reineccius. 55 sustancia dulce. Cuando la prote¶ se recon¯gura ³na produce una descarga el¶ctrica; esto es, la estructura e tridimensional de una mol¶cula genera la respuesta e de dulcequot;. El sabor amargo es interesante para los qu¶ ³micos porque no han encontrado regularidades en la com- posici¶n ni la estructura de las sustancias que lo o producen. Muchos compuestos amargos son alcaloi- des, t¶xicos generalmente. Por ello algunos cient¶¯- o ³ cos han propuesto que el disgusto a las sustancias amargas es una respuesta evolutiva de superviven- cia. Por contraste, el gusto por lo amargo es una res- puesta aprendida en la adolescencia, por decir al- guno, la cerveza. El sabor amargo es detectado so- bre todo por la parte posterior de la lengua. El sentido del gusto lo tenemos desde el nacimiento, como lo muestra la respuesta de los ni~os a los sabo- n Figura 2. Localizaci¶n del bulbo olfatorio y los huesos o res dulces; los experimentos muestran que los beb¶s e turbinados. beben m¶s agua cuando est¶ azucarada y que ingie- a a ren m¶s si es mayor la concentraci¶n de az¶car. Po- a o u siblemente esta capacidad por reconocer alimentos lo que reaccionan menos r¶pidamente que las c¶lu- a e de alto contenido energ¶tico fue indispensable pa- e las de las papilas o del bulbo olfatorio. Los condimen- ra la supervivencia de la especie, como lo fue el re- tos picantes, como chile y pimienta, menta y men- chazo a las sustancias amargas frecuentemente t¶xi- o tol, activan estos receptores y, como es sabido, no cas o da~inas. n se perciben inmediatamente ni se elimina el ardor f¶cilmente. a El olfato es, con mucho, m¶s sensible y discriminan- a te que el gusto; llega a identi¯car unos 10,000 olores Pero no s¶lo hay respuesta trigeminal en la boca, o de materiales dispersados como gases. La respues- ciertos alimentos, las bebidas carbonatadas, el vina- ta al olor comienza en el bulbo olfatorio, en el pa- gre, la mostaza, el r¶bano, producen una respues- a so del aire por la nariz, ¯gura 2; unos huesecillos ta intensa en la regi¶n olfatoria. Estas sustancias o act¶an como pantallas y provocan turbulencia enti- u son muy vol¶tiles y pasan f¶cilmente a la cavidad na- a a biando el aire, ello permite que las part¶³culas en sus- sal (di¶xido de carbono, amoniaco, ¶cido ac¶tico, iso- o a e pensi¶n sean capturadas por el moco y, a la vez, o tiocianato), en cambio las que estimulan a las termi- las mol¶culas odor¶ e ³feras lleguen a las zonas olfato- nales trigeminales de la boca son poco vol¶tiles (cap- a rias (una zona de cada lado de la nariz y de una saicinas y gingerona) de picante y jengibre. super¯cie de 1 cent¶metro cuadrado). Las mol¶cu- ³ e La percepci¶n del sabor es un proceso muy com- o las odor¶³feras deben atravesar la capa de moco pa- plejo, son cientos de estimulos diferentes procesa- ra llegar a las c¶lulas cuya respuesta a¶n no ha si- e u dos por el cerebro los que llevan a paladear una taza do entendida totalmente. de caf¶. Como todos sabemos el sabor ¶cido de una e a A diferencia del sentido del gusto, el del olfato se de- manzana (¶cido m¶lico) es diferente al ¶cido c¶tri- a a a ³ sarrolla y mejora despu¶s del nacimiento. Ciertamen- e co de un lim¶n; lo mismo puede a¯rmarse del dul- o te, a las pocas horas del nacimiento, el beb¶ pue- e zor del az¶car de ca~a o de la fructosa que se perci- u n de detectar algunos olores pero no reacciona como be m¶s r¶pidamente y tarda m¶s en desaparecer. La aa a los adultos a lo que llamamos olores agradables o miel de ma¶z tiene otro tipo de dulzor, lo que tam- ³ desagradables. En un estudio cl¶sico se presenta- a bi¶n caracteriza a la sacarina (a algunas personas e ron muy diversos olores (°ores, frutas, heces, etc.) les deja un regusto amargo). En breve, lo que lla- a ni~os de menos 5 a~os y no los encontraron m¶s n n a mamos simplemente saborquot; est¶ matizado de su- a agradables que otros. Es poco despu¶s de los 6 a~os e n tilezas, por ejemplo: textura, color, densidad, pro- que comienzan los patrones de reconocimiento de piedades reol¶gicas. . . y nuestra propia imaginaci¶n. o o los adultos. Dif¶cilmente le gustar¶ a alguien algo que ya antici- ³ a pa como desagradable. Los receptores trigeminales son terminales nerviosas en la boca y el ¶rea olfatoria que responden a cier- a Sabores frutales y vegetales tas sustancias; no son terminaciones super¯ciales por El sabor de los alimentos vegetales (legumbres, hor-
  3. 3. 56 ContactoS 55, 54{58 (2005) Cuadro 1. Compuestos saborizantes m¶s relevantes de a Cuadro 2. Compuestos saborizantes caracter¶ ³sticos de los los duraznos. vegetales. Compuesto Sabor Compuesto Vegetal °¡undecalactona dulce, afrutado, adu- 2{isobutil 3{metoxipira- pimienta verde raznado cina °¡dodecalactona grasoso, untuoso, aduraz- 2,5{dihidro 3,4{dimetil- buerro nado tiofen{2{ona ±¡dodecalactona intenso, fruta fresca, adu- nona{E{Z{2,6 dienal pepino raznado 3{metilsul¯nilpropilisotio- calabaza °¡ y ±¡ decalactona afrutado, aduraznado cianato etil cinamato acanelado, amielado, adu- 1{hexen{3{ona alcachofa raznado oct{Z{5{en{2{ona alubia cis{3{hexen{1{ol frescor de pasto reci¶n cor- e metil{1,2{ditiolano{4{ esp¶rrago a tado carboxilato metil salicilato gaulteria, benju¶³ hex{Z{3{enal ch¶charo ³ linalool °oral etil butirato afrutado, como pi~an benzaldehido almendrado sufren un da~o en sus tejidos. Este da~o puede resul- n n tar del corte, el trozado, o el cocimiento. S¶lo cuan- o do hay una ruptura de las paredes celulares se mez- clan las enzimas con las sustancias precursoras del talizas) resulta principalmente de la degradaci¶n de o sabor. Generalmente estos precursores no son vol¶ti-a los bloques qu¶ ³micos que los constituyen (grasas, les, pero cuando son atacados por las enzimas pro- prote¶ ³nas, carbohidratos). Durante el crecimiento, ducen fragmentos vol¶tiles y, por lo mismo, s¶pi- a a las plantas requieren de miles de reacciones qu¶³micas dos. Una cebolla, por ejemplo, libera su aroma ca- facilitadas por las enzimas; cuando la planta o el fru- racter¶ ³stico s¶lo cuando se la corta; libera entonces al o to son cortados la mayor parte de estos sistemas en- tiopropanal S-¶xido, que irrita a los ojos y que po- o zim¶ticos permanecen activos. Las enzimas que ori- a co despu¶s se descompone en ¶cido pir¶vico, azu- e a u ginalmente sintetizaban grasas, prote¶ ³nas y carbohi- fre y di¶xido de carbono. o dratos ahora operan en reversa descomponi¶ndolos; e se tienen nuevas sustancias que resultan en sabo- Puede eliminarse el lagrimeo al cortar cebollas si res y olores. ¶stas se refrigeran poco antes de trozarlas, la ba- e ja temperatura disminuye la velocidad de las reac- Las frutas y los vegetales se distinguen entre s¶ por la ³ ciones descritas. Por lo general los compuestos que forma en que se producen las sustancias antes men- dan su sabor y olor a los vegetales di¯eren de los cionadas. En el caso de las frutas, el sabor apare- de las frutas en que ¶stos no contienen azufre. Al e ce poco despu¶s del corte, lo mismo que el cambio e oler cuidadosamente las calabazas, la coli°or, la col de color y el ablandamiento de los tejidos. Los duraz- y las cebollas cocidas uno detectar¶ semejanzas de- a nos y peras tienen diversas lactonas que dan su sa- bidas a los compuestos sulfurados que, en diferentes bor caracter¶stico. Las lactonas son mol¶culas c¶ ³ e ³cli- mezclas dan a estos vegetales su olor caracter¶stico, ³ cas con un agradable olor afrutado. En particular la tabla 2. °¡undecalactona tiene un leve olor a durazno; sin embargo, en esa fruta se han identi¯cado m¶s de 150 a Sabores de alimentos cocinados componentes vol¶tiles, algunos de los cuales se enlis- a Muchos alimentos toman su sabor caracter¶stico al ³ tan en la tabla 1. cocinarse. Pan, caf¶, t¶, chocolate, carne, pasteles, ee etc. desarrollan su sabor casi por completo duran- Basta comparar la sinfon¶ de sabor que hay en un ³a te el horneado, rostizado, cocimiento, fritura, etc¶te- e durazno maduro con el de la gelatina de durazno ra. El caf¶ o la cocoa sin tostar tienen un sabor e donde se han empleado unos 20 componentes. Es amargo poco apetitoso, muy diferente al agradable poco pr¶ctico, si no es que imposible, elaborar un a y redondoquot; y completoquot; que conocemos. El sa- sabor arti¯cial con 200 o 300 componentes como los bor de los alimentos cocinados resulta, b¶sicamen- a que emplea la naturaleza. te, de las reacciones entre sus prote¶nas y az¶ca- ³ u Los sabores vegetales de las legumbres y hortalizas res. As¶, de unos 30 ¶ 40 componentes originales ³ o tienen un origen muy diferente al de las frutas. Con se obtienen deliciosas mezclas de las m¶s diversas a pocas excepciones carecen de sabor y olor hasta que composiciones.
  4. 4. >Sabroso? Un poquito de qu¶ ³mica. Gary A. Reineccius. 57 d¶ndole un sabor peculiar. Algunos de estos produc- a Cuadro 3. Compuestos saborizantes en alimentos cocina- tos son: etanol, ¶steres de cadena corta, acetaldehi- e dos. do, ¶cido ac¶tico, diacetil, ¶cidos propi¶nico y l¶cti- a e a o a co. El acetaldehido se encuentra en el yogurt, el dia- Compuesto Alimento cetil en la mantequilla; por otro lado, los ¶steres de e 2,4,5{tritiahexano calabaza cadena corta dan su sabor a la cerveza. 2{etil{3,6{dimetilpirazina papas fritas 2{acetil{2{tiazolina pan Otro factor que afecta al sabor de los productos fer- 2,5{dimetil{3{furantiol carne asada mentados son las enzimas liberadas por los microor- ganismos muertos. Ocurren en el periodo de alma- 2{acetiltiazol galletas cenamiento de los alimentos fermentados. Este me- canismo es de gran importancia y cuidado en algu- nos quesos y, en general, en los vinos. Pongamos el En la carne asada se han detectado m¶s de 800 com- a caso de un queso cheddar fresco que tiene, sin lu- puestos vol¶tiles, casi tantos como en los aromas del a gar a dudas, un sabor a fermentado, pero al mas- chocolate y del caf¶. e ticarlo es correoso y chirriante; ha medida que en- vejece ocurren muchos cambios: las bacterias usadas Es interesante que para el caf¶, el chocolate y el pan e para la fermentaci¶n, Streptococus lactis han consu- o no hay un compuesto caracter¶ ³stico (como mencio- mido todo el az¶car disponible y mueren; se rom- u namos acerca del durazno); es m¶s, para imitar es- a pen las paredes de sus c¶lulas y liberan enzimas que e tos aromas no basta un n¶mero peque~o de sustan- u n act¶an en los otros componentes del queso. u cias qu¶micas. Tomemos como ejemplo al chocola- ³ te, cuyo cromatograma se muestra en la ¯gura 3, p¶g. a Las dos clases de enzima m¶s importantes para lo a 58. El ¶rea de cada pico es proporcional a la concen- a anterior son las lipasas y las proteasas. Las lipasas traci¶n de cada sustancia, sin embargo, ninguna tie- o act¶an en la grasa del queso y la descomponen en ¶ci- u a ne el caracter¶ ³stico olor a chocolate, ¶ste es un resul- e dos grasos, (que saben a agrio). Las proteasas ata- tado global. can a las prote¶ ³nas de la leche produciendo amino¶ci- a dos y p¶ptidos; ¶stos dan un sabor carnoso y modi- e e El sabor del pan procede fundamentalmente del hor- ¯can la textura del queso. neado, sin embargo, la fermentaci¶n producida por o La identi¯caci¶n de los sabores o la levadura permite distinguirlo del pan hecho con Se ha estimado al n¶mero de componentes natura- u polvo para hornear. En el primer caso tenemos un les responsables del aroma en unos 4,000, sin consi- regustillo ligeramente ¶cido por la gran cantidad a derar los que act¶an en las papilas gustativas o en u de compuestos de bajo peso molecular formados. los receptores trigeminales; sin embargo, como vi- Hay, por el contrario, algunos alimentos que de- mos, se producen muchas m¶s sustancias durante el a ben su aroma y sabor principalmente a un com- cocimiento; los cient¶ ³¯cos calculan en unas 10,000 las puesto; por ejemplo, en la almendra lo es el 5{ que contribuyen al aroma. metiltiofeno{2{carboxaldehido, en los cacahuates, el 2,5{dimetilpirazina y en la avellana, la metiltiome- Sobra decir que la identi¯caci¶n de ¶stas es un de- o e tilpirazina. saf¶o parad¶jico <precisamente por la extraordina- ³ o ria sensibilidad del olfato! Un alimento puede con- En general los alimentos cocinados deben su sabor a tener una parte en 1014 y <a¶n as¶ in°uir en el olor! u ³ un extenso grupo de compuestos de carbono con es- La proporci¶n anterior es la de una gota de agua o tructura anillada con ¶tomos de azufre, ox¶geno o a ³ en. . . 10 km3 . Esta sensibilidad del olfato huma- nitr¶geno; son los llamados compuestos heteroc¶ o ³cli- no hace avergonzar a muchos instrumentos anal¶ ³ticos cos, tabla 3. del qu¶mico. ³ Alimentos fermentados Los sabores en la industria de alimentos Cerveza, vinos, salsa inglesa, salsa de soya, tofu, que- Los consumidores pocas veces, si es que algunas, sos. . . son algunos ejemplos de alimentos fermen- piensan en los cocineros; menos aun en quienes pre- tados. Estos productos obtienen sus sabores y aro- paran los alimentos industrializados. Pero los fabri- mas caracter¶ ³sticos de microorganismos (vino y cer- cantes, General Foods, Univelever, Nestl¶, Pillsbury, e veza), bacterias (quesos) u hongos (queso cabrales). etc. reciben los saborizantes de toda una industria de saborizantes, unas 900 compa~¶ en todo el mun- n³as Los microorganismos obtienen su energ¶ para crecer ³a do, de las que 4 son las m¶s importantes: Interna- a y multiplicarse de los constituyentes iniciales, p.ej. tional Flavors and Fragrances (U.S.), Givaudan (Sui- de los az¶cares del jugo de uva; los productos me- u za), PPF{Naarden (Inglaterra), Haarman and Rei- tab¶licos de este proceso se acumulan en el alimento o mer (Alemania) con ventas anuales de unos 2000 mi-
  5. 5. 58 ContactoS 55, 54{58 (2005) Figura 3. Cromatograma del chocolate. Cada pico representa un componente individual, el ¶rea bajo el pico es pro- a porcional a la concentraci¶n. Los picos planos resultan de concentraciones que excedieron la capacidad del instrumen- o to. llones de d¶lares, poco menos de la mitad del to- o comparten el color pardo; en la industria del sabor se tal de ventas. La industria de saborizantes es muy provocan diversas reacciones entre az¶cares y ami- u parecida a la de cualquiera de productos qu¶mi- ³ no¶cidos para imitar el color y sabor buscados. No a cos: algunos compuestos son sintetizados y otros hay carne en un cubo de consom¶ sino una mez- e extraidos (canela, clavo), lo que suma unas 3,000 cla de ribosa (un az¶car simple) y ciste¶ (un ami- u ³na sustancias. no¶cido) que producen el sabor a carne junto con a otros ingredietnes. El glutamato monos¶dico inten- o Esta industria depende de los catadores, quienes ge- si¯ca los sabores y, por lo mismo, se a~ade a las so- n neralmente tienen estudios especializados. Aunque pas comerciales. se piensa que tienen un excepcional sentido del gus- to y el olfato, sus habilidades se deben m¶s al entre- a Est¶ muy generalizada la creencia de que los pro- a namiento y la dedicaci¶n. Les lleva cosa de 5 a~os de- o n ductos naturales son saludables y los industriales, sarrollar la memoria de unos 700 olores y sabores. da~inos. <Es un sacrilegio dudar de la pureza de la n Para describirlos necesitan un vocabulario especia- Naturaleza! Sin embargo, la cicuta, algunas espe- lizado; en su laboratorio pueden emplear unas 1400 cies de hongos, las papas verdes, la c¶scara del fri- a sustancias sint¶ticas, y unos 600 extractos de espe- e jol sin cocer. . . son sumamente venenosos. En rea- cias, yerbas, c¶³tricos, cortezas, etc¶tera. e lidad, casi cualquier alimento natural contiene sus- tancias t¶xicas; el azafr¶n contiene zafrol, carcin¶ge- o a o Para imitar un sabor, digamos, fresas, un catador no; la pimienta induce c¶ncer de piel en ratas; las za- a tiene un buen punto de partida: el ¶ ³ndice Weurman, nahorias contienen miristicina, tambi¶n carcin¶ge- e o una publicaci¶n especializada del Central Institute o no. La calabaza y las coles de Bruselas contienen for Nutrition and Food Research de Holanda que en- goitr¶genos, compuestos que afectan a la tiroides. El o lista los componentes identi¯cados en una gran va- chocolate natural contiene piridina. riedad de alimentos naturales. En particular, la fre- Por el contrario, los sabores arti¯ciales no est¶n a sa tiene 184 componentes s¶pidos, lo que hace muy a formados por m¶s de 20 sustancias cuya toxicidad a costoso reproducirlo tal cual por lo que se reduce el ha sido evaluada en muchas pruebas con anima- n¶mero a unos 20. Por otro lado, hay muchos com- u les. El humo l¶ ³quidoquot; que imita el sabor ahuma- ponentes que, aunque en peque~as dosis en la fresa, n do de algunas carnes no contiene los benzopirenos pueden ser t¶xicos o bien la informaci¶n al respec- o o cancer¶ ³genos. to es insu¯ciente, raz¶n por la que se eliminan del sa- o borizante arti¯cial. En resumen, el consumidor debe decidir en- tre alimentos naturales, (costosos y poten- Hoy d¶a las ventas de saborizante de fresa respecto ³ cialmente da~inos) y los saborizantes arti¯- n a las fresas naturales est¶n en proporci¶n de 3 a 1, a o ciales (baratos y seguros. . . seg¶n lo inves- u y en el caso de las uvas es de 10 a 1. El jugo natural tigado). >Qui¶n puede decir cu¶l precio es e a se emplea todav¶ pero como un constituyente m¶s ³a, a mayor? para textura y color. cs Algunos alimentos como: carne, chocolate, caf¶ y pan e

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