José Miguel Aguilera - Ingeniería gastronómica

FIGURA 2.3. Efecto del calentamiento en los cambios de fase, transiciones de estados y algunas reacciones en los principales componentes de los alimentos. T amb= Temperatura ambiente.

La sacarosa a temperatura ambiente se encuentra en forma cristalina y algunas veces en estado amorfo como un vidrio (ver sección 2.5). Consumimos también otros tipos de azúcares como la fructosa en las mieles y frutas, y la lactosa en la leche. Cuando la sacarosa se calienta por encima de 100ºC se desata una serie de reacciones complejas conocidas como reacciones de caramelización , que dan origen tanto a compuestos odoríferos como a pigmentos de color café asociados con el tostado y el caramelo. Los cristales de sacarosa se funden en un líquido incoloro alrededor de los 154ºC, que comienza a ponerse ámbar a partir de los 168ºC y se quema a los 190ºC dando lugar a sabores amargos y un color oscuro. El azúcar líquido entre los 155 y 165ºC es un excelente medio de calentamiento y una manera novedosa de “freír” alimentos en azúcar. Ciertos azúcares llamados azúcares reductores (glucosa, fructosa, maltosa y lactosa) si se calientan en presencia de proteínas, péptidos, aminoácidos o aminas, participan en una reacción conocida como reacción de Maillard , llamada así en honor al bioquímico francés Louis Camille Maillard (1878-1936). La reacción de Maillard origina pigmentos de color café, compuestos volátiles que son muy importantes en la cocción, el horneo y la fritura, y también da lugar a sustancias amargas. Se ha descubierto que algunos compuestos de esta reacción tienen una potencial actividad mutagénica. 54

El almidón existe en la naturaleza en forma de gránulos de tamaños entre 5 y 50 micrones, que son como diminutos granos de arena en el sentido que los dos componentes poliméricos del almidón, la amilosa y la amilopectina, se encuentran empacados en forma densa e insoluble (sección 2.1). Si el almidón se calienta en presencia de abundante agua, los gránulos de almidón comienzan a hidratarse e hincharse a partir de los 55-65ºC, fenómeno que se conoce como gelatinización del almidón, que no hay que confundir con gelificación o formación de geles, que se verá en la sección 2.7. La figura 3.3 del capítulo 3 presenta la hinchazón de un gránulo de almidón en el tiempo vista bajo un microscopio de luz. Durante el calentamiento, la suspensión se vuelve progresivamente más viscosa al romperse los gránulos hinchados y liberar amilosa y amilopectina, como es común de apreciar al agregar almidón o harina a una salsa caliente o cuando se hace engrudo. Un exceso de agitación en esta etapa produce una reducción de viscosidad y si es seguida de enfriamiento conduce a una débil gelificación y eventualmente a una cristalización parcial de los polímeros liberados. Otro fenómeno que puede sufrir el almidón es la dextrinización , que es el corte de las moléculas de amilosa y amilopectina por medio de enzimas o también por fricción y calentamiento en seco, como sucede en el caso en los productos extruidos (por ejemplo, snacks de maíz). Las dextrinas son polímeros cortos de la glucosa (y por tanto relativamente solubles) que se usan, entre otras cosas, para hacer alimentos infantiles en forma de papillas.

Los lípidos, ya sea en la forma de aceites o como grasas fundidas, son líquidos que tienen la propiedad que a presión atmosférica pueden ser calentados hasta alrededor de 190-200ºC sin alterarse químicamente. A temperaturas superiores, que varían entre los 200 y 230ºC comienzan a descomponerse, lo que se conoce como punto de humo . Esto permite que diversos alimentos puedan ser calentados en un medio líquido a alta temperatura en el proceso llamado fritura (sección 8.7). No hay muchos medios líquidos que a presión atmosférica cubran la brecha de temperaturas entre los 100ºC del agua hirviendo y los 180 a 190ºC de los aceites calientes. En condiciones de manejo y almacenamiento, los lípidos están expuestos a dos reacciones de deterioro, que son la rancidez hidrolítica y la rancidez oxidativa (sección 1.3) La primera reacción es causada por enzimas existentes en los alimentos y que liberan ácidos grasos, los que a su vez generan malos olores y sabores (como el ácido butírico en la mantequilla rancia). La oxidación de grasas (o rancidez oxidativa) es una reacción entre el oxígeno y los ácidos grasos insaturados, la que se puede controlar parcialmente usando antioxidantes.

2.4. Líquidos y sólidos extraños

Para un físico los alimentos son materia suave condensada , es decir, un sólido que se deforma o un líquido que fluye bajo pequeños esfuerzos y donde sus numerosas moléculas se mantienen muy cerca unas de otras a través de múltiples interacciones (ver sección 2.2). Basta abrir la puerta del refrigerador para constatar la enorme diversidad de materiales que cumplen con esta definición: mayonesa, leche, quesos, huevos, etc.

A los ingenieros les gusta tener referentes simples cuyo comportamiento sea fácil de explicar y de modelar, pero que posiblemente sólo existan en su imaginación. Por eso, definen un sólido ideal y un líquido ideal , ambos en las antípodas del espectro del comportamiento mecánico de todas las formas reales de materia condensada que conocemos (ver sección 5.2). Total, las conductas físicas de los materiales reales, como la mayoría de los líquidos y sólidos alimentarios, se pueden explicar “complicando” estos comportamientos ideales.

Los líquidos no tienen forma fija y adoptan aquella del recipiente que los contiene. Fluyen en forma instantánea ante la aplicación de cualquier fuerza con una propiedad característica que se denomina viscosidad , equivalente a la consistencia o fluidez. Cuando un líquido fluye, las moléculas deben deslizarse unas respecto a otras y por ende los líquidos formados por moléculas pequeñas tienen una viscosidad menor que aquellos que contienen moléculas grandes (como los polímeros) o partículas irregulares. La viscosidad del agua es 100 y 1000 veces menor que la del aceite y un jarabe, respectivamente.

Para algunos líquidos que contienen polímeros la viscosidad no es constante y si se deforman en forma rápida (como cuando se agitan en una batidora o dentro de un frasco) aparentan ser menos espesos. Estos líquidos se denominan fluidos pseudoplásticos . En estos casos la estructura del líquido cambia y las moléculas de polímero se alinean en la dirección de la deformación oponiendo menos resistencia a fluir, y por ende exhiben una viscosidad menor que cuando están quietos. Al remover la agitación, el líquido vuelve a ser tan espeso como originalmente. Si se revuelve una solución del 1% de carragenina con una batidora que gira a cincuenta revoluciones por segundo la viscosidad aparente es casi un quinto de la que tiene si se la deja fluir lentamente. Otra evidencia de que los líquidos complejos tienen estructura es el extraño comportamiento del ketchup . Para que el ketchup fluya desde una botella es necesario vencer una fuerza que se opone al flujo y que es producida por el entrecruzamiento de las moléculas del concentrado de tomate. Al agitar la botella se generan fuerzas de corte sobre el material, el que entra en fluencia y continúa chorreando hasta vaciarse completamente si fuera necesario. También se puede vencer esta condición de taponamiento apretando una botella plástica, lo que impulsa al fluido por la boquilla. Otros productos que exhiben este comportamiento extraño son algunas mayonesas y mostazas, así como también la pasta de dientes.

La idea intuitiva de un sólido es algo que resiste la aplicación de una fuerza sin deformarse mayormente. Es lo que se espera de los parachoques de los autos y las vigas de los edificios, no así de un trozo de carne, una manzana o una jalea. Se comportan casi como sólidos ideales los caramelos y las nueces enteras que resisten altas fuerzas y no se deforman antes de quebrarse o fracturarse en forma repentina. Otros alimentos que nos parecen sólidos, como los quesos, presentan una deformación plástica antes de partirse, es decir, se deforman apreciablemente. Una gran proporción de los alimentos exhiben un comportamiento que no es exactamente el que se puede esperar de un sólido, en buena medida porque contienen bastante agua, pero tampoco fluyen fácilmente. Por lo tanto, se dice que son viscoelásticos : en parte muestran viscosidad y cierta tendencia a fluir, y en parte se recuperan como un sólido elástico, pero oponen resistencia a una fuerza. Todas estas sutilezas en el comportamiento de los materiales son percibidas en mayor o menor grado en la boca y constituyen parte de las propiedades sensoriales de los alimentos.