Química de la Percepción de Alimentos: Gusto, Olfato y Quimioestesia

2. Sentidos
Antes de comenzar a analizar con detalle la química de la producción y
preparación de alimentos, debemos tener una breve descripción de la forma en
que realmente sentimos los alimentos que comemos. Preguntas como qué nos
hace disfrutar (o no) de un alimento en particular y qué hace que una comida sea
mejor que otra son, por supuesto, en gran medida subjetivas. No obstante, todos
compartimos el mismo conjunto de sentidos, en gran parte basado en productos
químicos, con los que interpretar el sabor, el aroma, el sabor y la textura de los
alimentos. En esta sección exploraremos estos sentidos y notaremos cómo
detectan las diversas moléculas de alimentos antes, durante e incluso después de
haberlas consumido. Es importante tener en cuenta desde el principio que nuestra
experiencia con los alimentos está mediada por todos nuestros sentidos: estos
incluyen todos los sentidos familiares (dolor, tacto, vista, oído, gusto y olfato), así
como quizás los menos familiares, como la quimioterapia. . Como veremos,
nuestros sentidos de la vista y el tacto pueden establecer expectativas sobre el
sabor general de los alimentos que puede ser muy difícil de ignorar. Intente
comer la misma comida usando platos de porcelana de alta calidad y cubiertos de
acero o plata o platos de papel y cubiertos de plástico; la comida parece saber
mejor con la calidad percibida de los utensilios. Igualmente, el color de los
alimentos puede afectar nuestra percepción del sabor; intenta comer un filete
teñido de azul! Sin embargo, entre todos los sentidos, los más significativos para
nuestra apreciación de los alimentos siguen siendo los sentidos químicos que
abarcan el gusto, el olfato y la quimiostesia. Estos tres sistemas distintos median
información sobre la presencia de productos químicos en el medio ambiente. El
gusto detecta compuestos químicos disueltos en líquidos utilizando sensores
principalmente en la boca. El olfato detecta químicos en el aire, tanto del mundo
externo como de los compuestos internalizados emitidos por los alimentos en
nuestra cavidad oral. La quimiosis media la información sobre los irritantes a
través de las terminaciones nerviosas en la piel, así como otros límites entre
nosotros y el medio ambiente, incluidos los epitelios de la nariz, los ojos y el
intestino. Chemesthesis utiliza los mismos sistemas que nos informan sobre el
tacto, la temperatura y el dolor.
Sentido del gusto
Los quimioreceptores especializados en la lengua, el paladar, el paladar blando y
las zonas de la parte superior de la garganta (faringe y laringofaringe) detectan
sensaciones como la amarga, por ejemplo, de los alcaloides, la salada de muchos
compuestos iónicos, la agria de la mayoría de los ácidos, la dulce de los azúcares y
la umami, o salada, de algunos aminoácidos y nucleótidos. Cada una de estas
sensaciones gustativas probablemente evolucionó para proporcionar información
sobre los alimentos que son particularmente deseables (por ejemplo, la sal, el
azúcar, los aminoácidos) o indeseables (por ejemplo, los alcaloides tóxicos).
Los receptores residen en las papilas gustativas situadas en su mayor parte en el
fungiforme, el foliado y el circunvalado, pero no en filiform las papilas de la
lengua. Las papilas gustativas, como su nombre indica, son grupos de células con
forma de yema. Los sabores, las moléculas que se prueban, entran en un pequeño
poro en la parte superior de la papila gustativa y se absorben en las
microvellosidades de las células receptoras del gusto.
En la última década las proteínas receptoras de amargo, 15, 16 dulce, y umami 1720 han sido todas identified. Todos estos receptores son una subclase de la súper
familia de receptores acoplados a la proteína G (GPCRs) y han sido classified como
T1R1, T1R2, T1R3 y T2Rs. La activación de los GPCR por estímulos externos es el
punto de partida de una sucesión de interacciones entre múltiples proteínas de la
célula, que conducen a la liberación de sustancias químicas en la célula, también
llamadas segundos mensajeros. Aunque la cascada de señales celulares es un
patrón general de las GPCR, la gran variedad de cada proteína involucrada hace
que estos mecanismos sean muy complejos, por lo que se están investigando
mucho.
Los receptores del gusto comparten varias homologías estructurales con los
receptores de glutamato metabotrópico. Estos receptores están compuestos por
dos dominios principales unidos por un dominio extracelular rico en cisteína: un
gran dominio extracelular (ECD), también llamado módulo "Venus Atrapamoscas",
debido a la similitud del mecanismo por el cual esta planta atrapa insectos, que
contiene el sitio de unión del ligando y una región de dominio de siete
transmembranas. Además, como en el caso de los mGluR, los T1R se ensamblan
como dímeros en la membrana y se ha demostrado que la composición de los
heterodímeros es specific al gusto reconocido. Los heterodímeros T1R2-T1R3 son
responsables de la percepción del dulce, mientras que los T1R1-T1R3 son
responsables del sabor umami. Se ha demostrado que un gran número de T2R
funcionan como receptores del sabor amargo en ensayos de expresión
heterólogos, y varios tienen polimorfismos distintivos que se asocian con
significant variaciones en la sensibilidad a sabores amargos selectivos en ratones,
chimpancés y humanos.
Los receptores de los sabores agrios y salados son esencialmente canales iónicos,
pero la identidad del receptor salado sigue siendo especulativa y controvertida.
Sin duda, más proteínas receptoras para otras moléculas nutricionalmente
relevantes serán identificadas. Por ejemplo, recientemente se ha demostrado en
ratas un receptor de ácidos grasos específica, una glicoproteína CD36
multifuncional.
2.2. Sentido del olfato
Mientras que los receptores del gusto en la boca detectan pequeñas moléculas
disueltas en los líquidos, los receptores del sistema olfativo detectan moléculas en
el aire. La gama de receptores proporciona una amplia sensibilidad a las
moléculas volátiles. Algunos de los tioles más potentes pueden detectarse en
concentraciones tan bajas como 6 × 10 (a la séptima potencia) moléculas/mL de
aire (2-propene-1-tiol), mientras que el etanol requiere alrededor de 2×10 (15 va
potencia) moléculas/mL de aire. Por lo tanto, hay por lo menos 8 órdenes de
magnitud entre nuestra sensibilidad a las moléculas más y menos "olorosas". La
sensibilidad del sentido del olfato varía bastante significantly entre los individuos.
No sólo diferentes personas tienen diferente sensibilidad a determinados aromas,
algunas personas sufren anosmia, ceguera a los olores specific odorantes. Se
puede entrenar a las personas para que sean sensibles a algunos odorantes, como
por ejemplo para el olor desagradable de la androstenona. Para complicar aún
más el cuadro, el sentido del olfato se desarrolla durante la vida del ser humano;
tendemos a perder sensibilidad a una edad más avanzada, especialmente después
de la séptima década25.
Un olor es detectado por los sensores en la nariz, los receptores de los olores. La
forma en que estos sensores reconocen las moléculas de aroma es mediante
"códigos de receptores combinatorios", es decir, un receptor de un odorante
reconoce una gama de odorantes y un odorante es reconocido por varios
receptores de odorantes. Así pues, leves cambios en un odorante o incluso en su
concentración pueden cambiar la identidad de un odorante. Un ejemplo bien
conocido relacionado con los alimentos es la diferencia perceptiva distintiva entre
R-(-)- y S-(+)carvone, enantiómeros que sólo difieren en la quiralidad del
compuesto. Los dos compuestos se perciben como menta y alcaravea,
respectivamente. Sin embargo, no todos los enantiómeros se perciben de manera
diferente. Por ejemplo, Laska y Tuuebner27 han demostrado que entre 10
enantiómeros diferentes relevantes para la alimentación, los sujetos como grupo
sólo eran capaces de discriminar tres: R-pineno, carvone y limoneno. Las
estructuras de algunas de estas moléculas se muestran en la figura 1.
Linda Buck y Richard Axel recibieron conjuntamente el Premio Nobel de Medicina
y Fisiología en 2004 por su descubrimiento de los "receptores de olor y la
organización del sistema olfativo. El Estructuras moleculares de los enantiómeros
de limoneno, R-pineno y carvona. Los enantiómeros tienen características de olor
distintas (calidad y umbral), que se atribuyen al enantiómero configuration. R-(-)carvona es el principal constituyente del aceite esencial de menta, y S-(+)-carvona
es el principal constituyente del aceite esencial de carraway y eneldo. R-(+)Limoneno es el principal constituyente de los aceites volátiles expresados de la
cáscara fresca de los frutos de Citrus spp. El S-(-)-limoneno está presente en el
aceite de fir y en las agujas y ramitas jóvenes de Abies alba (Pinaceae).
Los receptores de olor pertenecen a la familia de receptores GPCR 7TM.29
Mediante la hibridación in situ de las neuronas olfativas en el epitelio de las ratas,
crearon un mapa olfativo. Alrededor de 1000 células receptoras olfativas, todas del
mismo tipo, hacen converger sus señales nerviosas en distintos microdominios,
glomérulos, en el bulbo olfativo. Este es el vínculo más directo del mundo exterior
con el cerebro. Desde el bulbo olfativo las señales son transmitidas como patrones
a otras regiones del cerebro. En particular, hay un vínculo directo con la amígdala,
estructuras importantes del "sistema límbico", una antigua parte evolutiva del
cerebro fuertemente involucrada en las emociones humanas. En trabajos recientes
se ha sugerido que la amígdala no sólo desempeña importantes funciones en la
evaluación de la valencia afectiva de los estímulos, sino que también parece
participar en el cómputo y la representación de la intensidad percibida de los
olores y los sabores. El sistema olfativo está formado por otras áreas en las partes
temporal y frontal del cerebro. La corteza orbitofrontal es de particular
importancia para el comportamiento alimentario, ya que las células nerviosas de
esta zona desempeñan un papel importante en el cómputo de las propiedades
hedónicas de los estímulos olfativos y también se han implicado en la
representación de flavors de los alimentos. Las neuronas sensibles al olor y al
sabor en la corteza orbitofrontal también suelen estar moduladas por señales de
saciedad y, por lo tanto, desempeñan un papel importante en la determinación de
la saciedad sensorialspecific: el efecto de que la apreciación de un alimento
ingerido hasta la saciedad disminuya sin que se produzca una disminución similar
en la apreciación de otros alimentos con otras características sensoriales.
2.2.1. Percepción del aroma
Los científicos sensoriales suelen referirse al olfato a través de las fosas nasales
como "percepción ortonasal", mientras que los compuestos aromáticos que
acceden al epitelio olfativo a través de la nasofaringe (es decir, las moléculas
liberadas en la boca) se denominan "percepción retronasal". A menudo, los legos
se refieren erróneamente a este último como el sabor. Quizá debería denominarse
más correctamente flavor, aunque preferimos pensar que flavor es la combinación
de la percepción del gusto en la boca y el aroma retronasal en la nariz (véase la
sección 2.6 infra). Uno de los retos de la Gastronomía Molecular es desarrollar un
lenguaje apropiado que pueda ser utilizado por los cocineros, el público en
general, así como la comunidad científica para describir las diversas formas en que
interpretamos las señales de nuestros sentidos químicos.
Cuando comemos un alimento, la estimulación olfativa inicial tiene lugar al oler el
aroma del alimento antes de que éste esté en la boca. Por lo tanto, la percepción
ortonasal a menudo se dice que es del mundo exterior. Por el contrario, los
aromas percibidos retronasalmente se dice que son de la cavidad oral (el mundo
interior).
Small y sus colegas compararon estas dos vías distintas de entrega de olores y
encontraron diferentes patrones de activación neural dependiendo de si los
compuestos de aroma se entregan por vía orto o retronasal. Además, unos pocos
experimentos examinaron las diferencias en la percepción de los aromas
entregados por las dos vías; éstos tienen resultados bastante variables. En un
estudio, Aubry y sus colegas36 no encontraron ninguna diferencia general en la
capacidad de los panelistas sensoriales capacitados para describir un conjunto de
vinos de Borgoña. Por el contrario, otras investigaciones que examinan el
comportamiento dosis-respuesta de las moléculas flavor orto y retronasales han
revelado diferencias que dependen en gran medida de las características físicas de
los compuestos aromáticos.
entregado orto o retronasal; en su etapa, todo lo que podemos hacer es notar
que es probable que haya una gama de donde el olor inicial (el estímulo
ortonasal) puede ser bastante diferente de su "flavor" (la combinación del sabor y
el estímulo retronasal). Un ejemplo bien conocido por los gourmets es el de la
fruta de Durian de olor acre, que tiene, para la mayoría de las personas, un aroma
muy desagradable (como el del inodoro) cuando se huele ortonasalmente pero,
para muchos, un flavor muy agradable cuando está en la boca y el aroma se
detecta por vía retronasal.
2.3.Quimesis
Como ya hemos señalado, el "flavor" general de un alimento está determinado
por la combinación de muchos estímulos tanto en la boca como en la nariz. La
mayoría de los autores sostienen que los sentidos importantes son los del gusto,
el olfato (retronasal), así como los menos conocidos, la sensación en la boca y la
quimesis.38 En esta sección revisaremos el sentido de la quimesis en briefly.
En los humanos, las terminaciones nerviosas sensoriales de las ramas del nervio
trigémino se encuentran en los epitelios de la nariz y la cavidad oral.Las señales
transmitidas por estos nervios son responsables de la acritud de los alimentos,
como exemplified en las bebidas con gas, el chile, el jengibre, la mostaza y el
rábano picante; en consecuencia, la quimesis también se denomina a veces
"sentido del trigémino".las especias picantes son los típicos estimulantes de las
terminaciones nerviosas sensoriales del trigémino, pero la mayoría de los
productos químicos estimularán estas terminaciones nerviosas en sufficiently alta
concentración física.
Sin la acritud muchos alimentos serían sosos; imagínese el rábano picante sin el
calor o el ajo sin el mordisco. Claramente, el sentido de la quimiosis debe jugar un
papel crucial en nuestra evaluación de la palatabilidad de cualquier alimento. La
sensación de picante oral difiere en muchos aspectos del sentido del gusto. Por
ejemplo, la acritud tiene un comienzo lento pero puede persistir por períodos
prolongados, de minutos a decenas de minutos. Esto es contrario al sentido del
gusto, que es más intenso durante los pocos segundos que el alimento está en la
boca. Esta diferencia en la naturaleza temporal de la pungencia y el sabor es de
gran interés cuando se considera la palatabilidad de los alimentos y la saciedad
general que proporcionan. En muchos casos, los efectos a largo plazo de la
pungencia harán que los alimentos sean más apetecibles y saciantes.
Además, las interesantes propiedades temporales de la sensación del trigémino
pueden explotarse en el desarrollo de nuevas comidas gastronómicas tanto por su
capacidad de sorprender en una escala de tiempo corta (segundos) como por
razones de novedad. En la búsqueda de los "principios de flavor", es decir, las
reglas generales de qué atributos sensoriales deben estar presentes en un buen
flavor, la estimulación del trigémino desempeñará sin duda un papel importante.
2.4. Textura
(Sentido del Tacto) Szczesniak39 sucintamente defines de la textura como "...la
manifestación sensorial y funcional de las propiedades estructurales, mecánicas y
superficiales de los alimentos detectadas a través de los sentidos de la vista, el
oído, el tacto y la cinética". Este definition transmite claramente el importante
punto de que la textura es una propiedad sensorial y, por lo tanto, requiere de un
perceptor. La distinción entre textura y estructura se ignora a veces en la práctica
terminológica, de manera que las mediciones sensoriales e instrumentales pueden
confundirse. No es sólo el tacto lo que proporciona la sensación de la textura de
los alimentos: la visión está activa en la percepción de la textura cuando vemos el
alimento; además, la audición, la somerosis y la cinética están activas durante la
manipulación del alimento. Durante el consumo, el procesamiento oral, los tres
últimos permanecen activos. La textura juega un papel importante en nuestro
reconocimiento de los alimentos. Por ejemplo, cuando se les presentaron
productos alimenticios mezclados,
sujetos jóvenes y ancianos con los ojos
vendados sólo pudieron, en promedio, identificar correctamente el 40% de estos
alimentos. Nuestra sensibilidad a la textura en condiciones de laboratorio es muy
alta. La percepción de las partículas en una solución es tan sensible que las
partículas deben ser menores de 3 µm para escapar a la detección. Esto se ha
explotado comercialmente en una serie de sustitutos de grasa y miméticos (por
ejemplo, Simplesse, Litesse, LITA, Trailblazer, Stellar42) donde las micropartículas
esféricas en el rango de 0,1-3 µm son el principal ingrediente funcional. Cuando
las partículas son tan pequeñas se perciben como lisas y pueden contribuir a la
cremosidad. Se ha sugerido que la funcionalidad de esas pequeñas partículas es
que giran unas con respecto a otras en condiciones de cizallamiento presentes en
la boca, proporcionando un fluidity de la masa de partículas con un efecto de
'rodamiento de bolas'.
Además, hay una marcada diferencia entre el alimento que entra en la boca y el
bolo humedecido que se traga posteriormente, y es la suma de las impresiones
sensoriales durante todo el proceso de ver el alimento, recogerlo y llevarlo a la
boca, masticarlo y finalmente tragarlo lo que percibimos como la textura del
alimento. Esto se ha denominado "filosofía de la ruta de desglose".44 Según este
punto de vista, los alimentos individuales siguen specific rutas durante la
manipulación oral a lo largo de los ejes "grado de estructura", "grado de
lubricación" a lo largo del tiempo, o número de masticados. Los alimentos
interactúan con el comensal durante el consumo, la saliva lubrica los alimentos y
las enzimas de la saliva afectan a la viscosidad de los semisólidos y los líquidos.
Por ejemplo, la adición o inhibición de la R-amilasa en un alimento semisólido
afecta a varias propiedades sensoriales diferentes, entre ellas la cremosidad
altamente deseable. Las PRP precipitan los polifenoles, lo que provoca flocculation
y la pérdida de lubricación46.
2.5. Temperatura
Desde un helado frío en un caluroso día de verano hasta un cacao caliente
después de un viaje a la pista de patinaje en invierno, la temperatura es parte de
nuestra percepción de los alimentos. Tenemos expectativas sobre la temperatura
de la porción de la mayoría de los alimentos y bebidas; una temperatura de
porción inapropiada lleva a una reducción del gusto o incluso al rechazo de tales
alimentos
y
bebidas.
La
información
térmica
parece
estar
codificada
principalmente por la activación de los canales de iones que pertenecen a la
familia de potenciales receptores transitorios48,49 . Tienen distintos umbrales de
activación térmica (>43 °C para el TRPV1, >52 °C para el TRPV2, >∼34-38 °C para
el TRPV3, >∼27-35 °C para el TRPV4, <∼25-28 °C para el TRPM8, y <17 °C para el
TRPA1) y se expresan en las neuronas sensoriales primarias así como en otros
tejidos.
Las temperaturas por encima de 43 °C y por debajo de 15 °C van acompañadas de
una sensación de dolor. Sin embargo, rutinariamente consumimos bebidas
calientes muy por encima tanto del dolor como de las temperaturas que dañan
los tejidos. Un estudio del comportamiento de ingestión del café caliente junto
con medidas de las temperaturas durante el sorbo y en la boca mostró que el
enfriamiento mínimo ocurría durante el sorbo y la ingestión. Los autores tienen la
hipótesis de que durante la bebida, el café caliente no se mantiene en la boca
durante mucho tiempo para calentar las superficies epiteliales suficientemente
para causar dolor o daño a los tejidos.
La percepción de los cambios de temperatura en la boca es muy precisa; en
condiciones experimentales, los sujetos sensibles sienten cambios de temperatura
de tan sólo alrededor de 1 °C.
La temperatura de un alimento o bebida afecta a la liberación de moléculas en el
aire, y un aumento de la temperatura provoca un incremento de la liberación. Por
esta razón, las normas de evaluación sensorial recomiendan temperaturas
específicas para los productos, por ejemplo, la leche y otros productos lácteos
líquidos deben servirse a 14 ( 2 °C, aunque esta es más alta que la temperatura de
consumo común.
2.6. Concepto de sabor
La comida proporciona un estímulo multimodal; excita más de un sistema
sensorial. Durante el proceso de comer, se utilizan todos los sentidos five. Con
nuestros sentidos lejanos, la visión y el olfato, vemos y olemos los alimentos a
distancia. Con nuestros sentidos cercanos somatosensación y gustación sentimos
y probamos la comida durante la manipulación y el procesamiento oral. En
muchos casos, los alimentos provocan nuestro sistema auditivo ya que emiten
sonidos durante la masticación y otros procesos orales. Utilizamos el término
flavor para describir nuestra percepción de un alimento, generalmente pensando
en los sentidos de sólo sabor y aroma. Sin embargo, en un contexto scientific,
flavor puede ser definida como "la combinación compleja de las sensaciones
olfativas, gustativas y del trigémino percibidas durante la degustación". El flavor
puede ser influenciado por los efectos táctiles, térmicos, dolorosos y/o
cinestésicos y las expectativas de la presentación visual del producto". Dado que
flavor es una experiencia sensorial multimodal, ha sido difícil para relacionar el
concepto de flavor con los componentes químicos de los alimentos.
2.7. Integración multimodal
En los alimentos hay varios ejemplos en los que la percepción en un sentido
interactúa con la de otro sentido. El sabor de un alimento puede verse afectado
por cambios en la textura. Se ha demostrado repetidamente que se trata de un
fenómeno perceptivo, ya que una textura más dura de un gel disminuye la
intensidad percibida pero apenas afecta a la liberación de compuestos aromáticos,
según se mide por la concentración en la cavidad nasal. Los compuestos
aromáticos de un alimento también pueden aumentar la intensidad del sabor
percibido de los sabores congruentes, por ejemplo, la intensidad del dulzor de la
nata batida puede aumentarse añadiendo fresa flavor pero no añadiendo una
mantequilla de cacahuete flavor. Frank y Byram también demostraron que el
efecto puede eliminarse pellizcando las fosas nasales durante la degustación. Las
propiedades
de
equilibrio
del
sabor
de
un
aroma
dependen
del
acondicionamiento a través de la repetición del emparejamiento de un aroma con
un sabor. Este aprendizaje ocurre muy rápido e implícitamente durante pocas
exposiciones. Los olores completamente nuevos emparejados con los sabores
adquieren las propiedades de éstos (dulces o ácidos) con una sola exposición.
Gran parte de ello se debe a los avances de la neurociencia y, recientemente, el
interés se ha ampliado desde la integración en la visión, la audición y la
somatosensación hasta abarcar también los sentidos químicos. Verhagen y
Engelen58 realizaron un examen muy exhaustivo del field de la percepción
multimodal humana de los alimentos, que incluye algunos modelos plausibles de
neuroscientific y sugerencias para futuras investigaciones. Algunas propiedades
sensoriales de specific son de naturaleza más compleja que otras, y éstas implican
más de un sentido. Una propiedad comercialmente importante en esta categoría
es la cremosidad, originalmente sugerida como una propiedad de textura
solamente. Se ha investigado intensamente en el último decenio y la investigación
sugiere que, aunque la textura puede ser más decisiva para la cremosidad, su
percepción implica varios sentidos, por lo menos la visión, el olfato, la borboteo y
la háptica.
2.8. Adaptación y supresión
Además de las señales reales de los sensores, hay otras formas, quizás
sorprendentes, de percibir el entorno que nos rodea que pueden afectar
significativamente al flavor de los alimentos que estamos comiendo. Dos de las
más importantes son la adaptación, cuando ignoramos un estímulo constante, y la
supresión, cuando find el efecto de un estímulo en una mezcla menos que por sí
mismo. Ambos son significantes en la cocina, por lo que los describiremos con
más detalle a continuación.
2.8.1. Adaptación
Cuando están sujetos a un estímulo constante, los sentidos se vuelven menos
sensibles. Cuando se mantiene inmóvil en la boca una solución de un sabroso (por
ejemplo, la sacarosa), la solución se vuelve completamente insípida después de un
tiempo.
Este fenómeno es bien conocido por todos nosotros, aunque tendemos a
ignorarlo. Siempre que dejamos nuestros hogares por un período prolongado,
para ir de vacaciones o a una conferencia de una semana de duración, nos find a
nuestro regreso que tan pronto como entramos por la puerta principal nuestra
casa tiene un olor ligeramente "a humedad". Así, abrimos las ventanas y
"aireamos" la casa. El olor desaparece rápidamente. Por supuesto, en realidad,
nuestras casas siempre tienen ese olor, es lo que nuestros amigos y vecinos
perciben como el olor de nuestra casa. Sin embargo, debido a que siempre está
presente en nuestro entorno, nos adaptamos rápidamente a él y simplemente no
lo notamos en absoluto. Cuando comemos, rápidamente nos "aburrimos" con un
plato que parece perder su flavor si estamos sujetos al mismo sabor o aroma
continuamente por un período prolongado. La variedad se convierte en la especia
de la vida.
Si somos conscientes de este fenómeno podemos hacer todas las comidas más
interesantes simplemente aumentando la variedad, un gran número de pequeños
platos
diferentes
flavored
o
de
texturas
(como
las
Tapas
Españolas)
proporcionarán un mayor interés que un solo artículo más grande. Muchos
restaurantes proporcionan una gama diversa de elementos en cada plato; algunos
elementos muy pequeños pueden romper un elemento más grande para
proporcionar el estímulo cambiante necesario para mantener el interés y el
disfrute del comensal.
En la cocina gastronómica, algunos cocineros, tras reconocer el fenómeno de la
adaptación, han tratado de crear platos que proporcionen continuamente una
gama diversa de estímulos a fin de retener (y con suerte mejorar) el interés del
comensal. Un ejemplo de ello es el del pato gordo, el risotto flavor . La idea
central en este caso era tomar una verdura, considerada por muchos como
esencialmente poco interesante (es decir, una verdura en la que los comensales
podrían perder rápidamente el interés al empezar a ignorar el flavor), pero
preparar un plato que tenga una amplia variedad de texturas diferentes y flavors
que estimulen constantemente el cerebro, impidiendo así cualquier adaptación y
(es de esperar) convirtiendo un simple cauliflower en un plato muy sabroso y
emocionante. El resultado fue el "risotto cauliflower" (para una fotografía véase la
página 323 de The Big Fat Duck Cookbook) un plato que fue durante algún
tiempo uno de los platos estrella del Fat Duck.
Para
lograr
el
efecto
deseado,
Heston
Blumenthal
utilizó
un
combinationofmanydifferentcauliflowerpreparations (cauliflower seco, cauliflower
crema, cauliflower espumado, cauliflower crudo, y un risotto hecho con un caldo
cauliflower junto con otros ingredientes de contraste como jaleas de cacao) para
crear un plato espectacular del que ningún comensal se cansará.
2.8.2. Supresión de la mezcla
La supresión de la mezcla es el fenómeno por el cual las características
individuales de los sabores y olores se perciben como menos intensas en las
mezclas que en las solas. Así, cuando se prepara una receta compleja y se mezclan
varios alimentos con diferentes flavors o sabores, la intensidad percibida de los
flavors de los distintos ingredientes se reduce en relación con la de los mismos
sabores o aromas de los ingredientes por sí solos. Existe una excepción muy
interesante y útil a este fenómeno, la liberación de la supresión; al adaptarse a un
componente de una mezcla, los demás componentes se suprimen menos y se
percibirán entonces como más intensos.64 Esto es utilizado habitualmente por
flavorists y los perfumistas para analizar las mezclas de los competidores.
Una vez más, la conciencia del tema puede aportar rápidamente nuevas ideas
para mejorar la cocina. En lugar de mezclar todos los ingredientes en una sola
olla, puede ser mucho mejor presentarlos por separado. Por ejemplo, puede
haber varias salsas o dips diferentes asociadas a un solo plato; si éstas se
presentan en ollas separadas y se utilizan individualmente, en lugar de
combinarse, su impacto es mayor.
3. CÓMO LAS DIFERENTES TÉCNICAS DE PRODUCCIÓN DE ALIMENTOS PUEDEN
AFECTAR AL SABOR Y LA TEXTURA
La primera etapa de la preparación de cualquier comida es la producción de los
ingredientes básicos, algo que normalmente está fuera del control del cocinero y
ocurre mucho antes de que comience cualquier procesamiento de la comida. En
esta sección abordamos brevemente la cuestión de si la ciencia puede ayudarnos
a comprender hasta qué punto la selección de determinados ingredientes según
las formas en que se producen afecta realmente a la flavor de un plato terminado.
A menudo se dice que el alimento finest requiere los mejores ingredientes. Sin
embargo, ¿cómo podemos empezar a define lo que hace a los "mejores"
ingredientes? ¿Cómo podemos saber si una zanahoria es mejor que otra? Por
supuesto, no hay respuestas en specific a tales preguntas; no sólo habrá un
elemento de preferencia personal en cuanto a qué zanahoria es mejor, sino que
una zanahoria puede ser más adecuada para comerla cruda en una ensalada y
otra para ser cocinada en una cazuela.
La mayoría de los cocineros y cocineros tienen opiniones firmes sobre lo que es
mejor; muchos insisten en que una técnica de producción particular (como la
agricultura orgánica) produce sistemáticamente mejores productos; otros pueden
insistir
en
que
el
factor
clave
es
la
"frescura"
de
los
ingredientes.
Lamentablemente, como veremos, hay pocas pruebas claras scientific que
respalden tales afirmaciones y la literatura que existe es a menudo vaga y
contradictoria.
Sin embargo, hay unos pocos casos en los que se ha investigado bien el efecto de
la producción, el almacenamiento e incluso el transporte en los alimentos y se ha
logrado cierta comprensión del efecto en flavor. En particular, ahora está bien
establecido que el flavor de la carne se ve afectado por los alimentos que
consumen los animales de los que se produce, que el flavor y el color de los
productos lácteos depende del forraje de los animales utilizados para producir la
leche, que el flavor de las frutas y hortalizas es influenced fuertemente por la
variedad utilizada, y que las condiciones de cultivo afectan a los compuestos
volátiles y, por lo tanto, al flavor de muchas hortalizas. También se sabe que la
forma en que se sacrifican los animales y el posterior almacenamiento de la carne
no sólo afecta a flavor sino también a la textura del producto final. En esta sección,
briefly miramos lo que se conoce sobre la medida en que los métodos de
producción de alimentos afectan a la calidad final para ver hasta qué punto este
conocimiento puede aplicarse realmente en la práctica en la cocina.
3.1. Agricultura orgánica vs. convencional
La mayoría de la gente, si se le pregunta, asumirá que los alimentos orgánicos
saben mejor que los cultivados convencionalmente. Sin embargo, hay poca o
ninguna evidencia real que lo confirme. En una revisión exhaustiva de la literatura
sobre el valor nutricional, la calidad sensorial y la seguridad alimentaria de los
alimentos producidos orgánica y convencionalmente, con énfasis en la
comparación entre los métodos de cultivo orgánico y convencional de frutas y
verduras, Bourn y Prescott66 mostraron claramente que los resultados de un gran
número de estudios no sólo no son concluyentes sino que son mutuamente
contradictorios. Además, demostraron que los métodos scientific de muchos de
esos estudios eran cuestionables y que los efectos buscados se confunden
ampliamente con otros factores.
Bourn y Prescott, en común con un examen anterior de Woese y otros, observan
que había una tendencia a que algunos alimentos cultivados orgánicamente
contuvieran una cantidad menor de nitrato que las verduras cultivadas
convencionalmente, probablemente, según sugieren, debido a que en la
agricultura convencional se utilizan mayores cantidades de nitrógeno. Sin
embargo, también observan que queda por ver si se trata de un efecto general en
una amplia gama de productos orgánicos. Se desconoce si el contenido de nitrato
significantly afecta al sabor (y si tales efectos son positivos o negativos); esto
podría resultar un área fructífera para futuras investigaciones. En un estudio
separado de la bibliografía, Williams llegó a conclusiones similares pero también
observó que se había encontrado que la vitamina C tenía niveles más altos en las
verduras cultivadas orgánicamente que en las cultivadas convencionalmente. Zhao
y otros encontraron que los consumidores no podían distinguir entre el sabor y el
flavor
de
las
verduras
cultivadas
orgánicamente
y
las
cultivadas
convencionalmente, aunque el 28% de los consumidores esperaban que las
verduras
cultivadas
convencionalmente.
orgánicamente
supieran
mejor
que
las
cultivadas
3.2. Efecto de la alimentación en el sabor de la carne
La experiencia común, respaldada por una serie de estudios científicos detallados,
no deja dudas de que la forma en que se alimenta a los animales influye en el
flavor de la carne. Sin embargo, no está tan claro si la influencia del pienso
produce "mejor" flavors.
Varios estudios han demostrado que la composición de los ácidos grasos que se
encuentran en el tejido graso del animal refleja la composición de los ácidos
grasos de los lípidos que se alimentan al animal. Si el animal es alimentado con
una dieta que contiene grasas insaturadas, entonces el tejido graso del animal
contendrá un mayor grado de grasa insaturada que los animales alimentados con
una dieta normal. La disminución de las grasas saturadas puede tener ventajas
para la salud; por ejemplo, en un estudio se demostró que cuando la gente come
carne de cerdos alimentados con una dieta con aceite de colza añadido, sus
niveles de colesterol se redujeron en comparación con un grupo que comía carne
de cerdos alimentados con una dieta normal.
Es importante señalar que los cambios en la proporción de grasas saturadas
provocan cambios notables en la carne flavor. La carne con una mayor proporción
de grasas saturadas suele tener la flavor preferida, aunque esto puede ser
simplemente un efecto de gusto al que nos hemos acostumbrado. Los cambios
percibidos en flavor con diferencias en la saturación de grasa son más
pronunciados en el cordero y la carne de vacuno y mucho menos notables en el
cerdo.
Se han realizado estudios que comparan el flavor de cerdo, cordero, vacuno, aves
de corral, ciervo y reno con diferentes fuentes de alimentación para los animales.
La principal conclusión de estos estudios es que lo que el animal come será
reflected en el flavor de la carne. Las dietas de granos de alta energía producen
un flavor más aceptable o intenso en la carne roja. Otros ingredientes dietéticos
como los productos fish, la soja cruda y las hierbas de los pastos pueden tener un
efecto no deseado en la carne flavor. Algunos investigadores han intentado
incluso alimentar a los cerdos con estiércol de caballo y restos de carne podrida,
lo que, no es de extrañar, dio lugar a una carne con mal olor, con el indeseado
flavor situado en el tejido muscular magro. La carne con una mayor proporción de
grasa insaturada suele tener más tendencia a desarrollarse en flavors durante la
cocción como resultado de la oxidación de los lípidos, véase la sección 4.1.2.3.
Sin embargo, cabe señalar que no existe una única "carne de vacuno" (o de
cordero, o de cerdo) flavor; más bien existe una amplia gama de flavors que
puede lograrse dependiendo de la forma en que se ha producido la carne (y
posteriormente cocinado). En la práctica, el buen cocinero probará carnes de una
amplia gama de fuentes diferentes y seleccionará la que mejor se adapte a su
propósito particular en cualquier plato, pero sería conveniente que pidiera al
carnicero detalles de los métodos de producción para poder estar seguro, en el
futuro, de que podrá obtener, en la medida de lo posible, un producto idéntico.
3.3. Efecto de la alimentación en el sabor y la textura de los
productos lácteos
El color y flavor de los productos lácteos son influenciados por el forraje. Las
dietas con alto contenido de hierba (como el ensilado de hierba o los pastos
frescos) dan productos más amarillos, mientras que las dietas ricas en ensilado de
maíz dan productos muy blancos. El color amarillo se debe al -caroteno del
forraje. Dado que el -caroteno se degrada durante la producción de heno, la
alimentación de las vacas con heno no tiene el mismo efecto sobre el color que
los pastos. En los países del Norte, donde el ganado se mantiene generalmente en
el interior y se alimenta con heno, los quesos de invierno y la mantequilla hecha
con leche de invierno son más blancos que los productos hechos con leche de
verano, cuando las vacas han estado en los pastos.
Las diferentes especies de plantas que crecen a grandes y pequeñas alturas dan
lugar a diferentes volátiles en la leche de las vacas criadas a diferentes alturas, lo
que lleva una significante diferencia en el flavor de los quesos "de montaña" y "de
valle", especialmente los de Suiza.
La textura de los productos lácteos es influenciada principalmente por un grado
diferente de saturación de la grasa. El aumento del contenido de grasa insaturada
da lugar a un producto más suave, por ejemplo, en el queso y la mantequilla. Las
vacas en los pastos producirán leche con más grasas insaturadas que las vacas
alimentadas con forraje conservado. En un estudio de las relaciones entre las
propiedades químicas y sensoriales de la leche de las vacas alimentadas con
diferentes forrajes, se demostró que la leche con un alto contenido de ácidos
grasos saturados de cadena larga producía leches con altos niveles de lipólisis, lo
que llevó a flavors caracterizada como Roquefort.
Cabe señalar aquí que los productos lácteos frescos (leche, crema, etc.) tendrán
propiedades que dependerán de las condiciones locales, de modo que la textura,
el color y flavor de la leche dependerán no sólo de la localidad sino también de la
época del año e incluso de las condiciones climáticas recientes. Por consiguiente,
los cocineros deben ser conscientes de que, de vez en cuando, tendrán que
adaptar las recetas para tener en cuenta esas variaciones.
3.4. Variación del sabor de las frutas y verduras
Por supuesto, el flavor de las plantas depende de muchos factores, entre los que
destaca la variedad real de las especies que se cultivan. Tal vez el mejor ejemplo
provenga del mundo del vino, donde las diferentes variedades de uva o las uvas
de la misma variedad cultivadas en diferentes lugares imparten características
bastante distintas flavor. Tal vez sea menos conocido que variaciones similares se
producen en más o menos todas las frutas y verduras. Por ejemplo, en un estudio
de 89 variedades de elderflower Kaack et al.82 han mostrado grandes variaciones
en la concentración de los componentes de flavor entre las diferentes variedades
de elderflower. Estudios similares ilustran que la flavor de los tomates depende en
gran medida de la variedad. Esto significa que es esencial elegir la variedad
adecuada para el propósito correcto y que la variedad puede tener un gran
impacto en el logro del equilibrio deseado entre las frutas, las especias, floral, las
frutas frescas y las dulces flavors.
En un estudio particularmente detallado (de 28 variedades de albaricoque) Aubert
y Chanforan84 encontraron que podían dividir las variedades en cuatro grupos
según sus concentraciones relativas de 33 componentes volátiles. El grupo I se
caracterizaba por un alto contenido de compuestos terpénicos (que tienden a dar
un aroma cítrico), el grupo II por una elevada proporción de lactonas (aroma de
coco y melocotón), el grupo III por un alto contenido de ésteres (con sus notas
generalmente afrutadas) y un bajo contenido de terpenos, y el grupo IV por una
elevada proporción de ésteres.
Además de las condiciones de crecimiento de las variedades, los nutrientes y
minerales del suelo, así como la temperatura y las condiciones climáticas
generales, todo ello afecta a la final flavor. Por ejemplo, Chang et al85 han
demostrado que el contenido de aceite volátil de la albahaca difiere según la
temperatura de crecimiento. Las plantas que crecen a temperaturas más altas (25
°C en lugar de 15 °C) tienen significativamente mayores contenidos de aceites
volátiles, eugenol, linalool y 1,8-cineol, como se ilustra en la Tabla 1. La forma en
que se tratan las frutas y verduras después de la cosecha también tiene un gran
impacto en su calidad alimentaria. Los tomates suelen almacenarse con niveles
reducidos de oxígeno a temperaturas inferiores a la temperatura ambiente. Un
estudio demostró que el almacenamiento a 6 °C o en una atmósfera con bajo
contenido de oxígeno disminuyó significativamente la concentración de varios
componentes volátiles. En lenguaje llano, los tomates pierden su flavor en
condiciones normales de almacenamiento.
Si se almacenan a temperatura ambiente en lugar de ser enfriados, a corto plazo
la mayoría de los componentes volátiles aumentan su concentración durante los
10 días posteriores a la cosecha. Sin embargo, se trata de un arma de doble filo, ya
que en las pruebas sensoriales los tomates no sólo obtuvieron una puntuación
más alta en flavors (deseable) sino también en flavors (indeseable). En otro
estudio, Boukobza y Taylor también mostraron un aumento de los componentes
volátiles de los tomates durante el almacenamiento a temperatura ambiente en
una atmósfera inalterada.
Las zanahorias también muestran cambios significativos en flavor en el
almacenamiento con efectos bastante diferentes dependiendo de la temperatura
a la que se almacenen. El almacenamiento refrigerado de zanahorias hasta 4
meses
aumenta
la
concentración
terpenoides significativamente más que el almacenamiento congelado.
de
El
aumento de los terpenos volátiles da un flavor más "parecido a la zanahoria"
hasta una cierta concentración, más allá de la cual provocan un duro y ardiente
flavor indeseable.
4. 4. Procesamiento de alimentos (cocina)
Por supuesto, sólo con la preparación de los ingredientes crudos en la cocina y
luego combinándolos y cocinándolos de manera adecuada se desarrolla la
verdadera calidad de un plato de comida. Todo esto puede implicar muchos
procesos separados; algunos desarrollan flavor, otros desarrollan texturas, y
muchos afectan a ambos. Esta es la sección más amplia del examen y se divide, en
gran medida, en los procesos que crean y desarrollan flavor y los que están más
orientados a modificar y crear texturas específicas.
Hemos optado deliberadamente por considerar principalmente los procesos de
cocina en pequeña escala (doméstica y de restaurante). Sin embargo, no nos
limitaremos a los procesos que se utilizan actualmente en el ámbito doméstico.
Algunas técnicas del laboratorio de ciencias ya se encuentran en finding en las
cocinas de los restaurantes; por ejemplo, el uso de agitación ultrasónica para crear
emulsiones, el uso de nitrógeno líquido para congelar sin permitir la formación de
grandes cristales de hielo, el uso de baños de temperatura bien controlada para la
caza furtiva, y el uso de desecadores al vacío para eliminar el agua de las patatas
antes de asarlas; estas técnicas podrían llegar pronto a nuestras propias cocinas
domésticas.
Comenzamos por observar cómo se desarrolla flavor mediante reacciones
químicas que producen nuevas moléculas de "aroma" volátiles y luego pasamos a
observar cómo se desarrollan el color y la textura en la cocina y examinamos
cómo las texturas afectan a flavor, por ejemplo, modificando la tasa u orden de
liberación de las diferentes moléculas de aroma en un alimento determinado.
4.1. Desarrollo del sabor
Para un químico alimentario, flavor se determina a partir de un análisis de las
moléculas de aroma y no volátil presentes en los alimentos. Es posible agrupar las
moléculas volátiles por el tipo de notas aromáticas que proporcionan (carne, fruta,
amargo, nuez, etc.) y en algunos casos ser aún más específica. Utilizando el
análisis de dilución de extracto de aroma (AEDA) Grosch y sus colaboradores
lograron identificar los compuestos clave de impacto de aroma en una serie de
alimentos. Se da un ejemplo en la Figura 2 para los alimentos que han sido
sometidos a un tratamiento térmico y en la Figura 3 para los alimentos no
calentados. Aunque la colección de TNO de compuestos volátiles en alimentos
(VCF) informa sobre más de 10 400 entradas, sólo unos pocos de estos
compuestos contribuyen realmente a las notas clave flavor en los alimentos.
En consecuencia, se han hecho muchos esfuerzos para tratar de comprender las
reacciones químicas que producen estas moléculas de aroma volátil. En la tabla 2
se presenta un ejemplo de algunos importantes odorantes de bajo umbral de olor
que se encuentran en alimentos calentados y típicos. Los cocineros, por el
contrario, tienen una comprensión empírica de flavor basada en la experiencia y
una comprensión intuitiva de cómo se desarrolla flavor a medida que avanza la
cocción, respaldada por la continua degustación de todo se preparan. El enfoque
scientific tiene la ventaja de que debe ser objetivo y puede, en principio,
proporcionar instrucciones que den resultados razonablemente reproducibles a
pesar de la variabilidad de los ingredientes. Un problema importante es que no
tenemos ninguna manera de que scientifically describa los matices de flavor, por
lo que el enfoque empírico del cocinero, si bien no puede ser, hasta ahora,
quantified, generalmente conduce a un mejor resultado.
Sin embargo, los cocineros suelen tender servilmente a seguir una ruta conocida y
practicada para lograr sus objetivos deseados, pero con un poco de comprensión
básica de las principales reacciones químicas y las condiciones en que producen
los diferentes tipos de moléculas de aroma existe por lo menos la posibilidad de
que el cocinero pueda probar y desarrollar con éxito nuevas formas de lograr su
deseado final flavor (e incluso tal vez descubrir a lo largo del camino diferentes
flavors que puedan atraer al comensal).
4.1.1. Reacciones microbianas
Las reacciones microbianas debidas a levaduras y bacterias han sido esenciales
para el desarrollo de toda nuestra cocina. Históricamente, las levaduras que
causan las fermentaciones alcohólicas se han usado para hacer algunos de los
alimentos básicos más importantes de nuestra dieta, especialmente panes,
cervezas y vinos. La principal reacción del proceso de fermentación92 es convertir
los azúcares, incluidos los carbohidratos de cadena corta, en gas de dióxido de
carbono, que hace subir el pan y da a la cerveza su fizz, y el etanol, que añade
flavor y conserva las cervezas y los vinos, además de proporcionarles un efecto
activo en el consumidor. Sin embargo, hay muchas reacciones secundarias
adicionales que producen otros compuestos volátiles.93-95 Son estos compuestos
los que imparten el distintivo, y atractivo, flavors a los diversos quesos, panes,
cervezas y vinos con los que nos hemos familiarizado a lo largo de los siglos.
Inicialmente todas estas reacciones de fermentación se produjeron utilizando
levaduras silvestres transportadas en el aire, en la cáscara de las frutas o en las
cajas de semillas de los granos. Esto no sólo hizo que los procesos fueran un poco
bruscos, sino que también dio lugar a una gran variabilidad tanto en la flavor
como en la calidad de los productos resultantes. Hoy en día la mayoría de los
fabricantes dependen de las levaduras cultivadas para proporcionar productos
consistentes. Aquellos que han tratado de hacer cerveza en casa casi con toda
seguridad en algún momento se han encontrado con el problema de que algunos
lotes simplemente no tienen el mismo flavor que otros y ocasionalmente son
bastante no bebibles. Mientras que algunas levaduras silvestres hacen cervezas
agradables, generalmente es mejor atenerse a una de las levaduras cultivadas
especialmente diseñadas a lo largo de los años para producir cervezas de alta
calidad como la S. carlsbergensis.
Existe otro proceso de fermentación ligeramente diferente que se produce cuando
las bacterias del ácido láctico (por ejemplo, Oenococcus oeni) convierten el málico
en ácido láctico; esto se conoce como fermentación maloláctica. En la elaboración
del vino la fermentación maloláctica puede ser particularmente ventajosa ya que
el ácido láctico tiene un sabor más suave y redondo que el ácido málico, que se
percibe más bien como "ácido". Así pues, los vinos que han sido sometidos a
conversión maloláctica tienden a parecer más suaves, tienen una sensación de
boca más redondeada y tienen una nota mantecosa que proviene del diacetilo
producido durante la fermentación maloláctica97,98. Por el contrario, como el
ácido málico tiene sabor a manzana, los vinos que no han sido sometidos a
conversión maloláctica tienden a tener una nota de manzana verde.
La fermentación maloláctica a veces ocurre sin querer después de que el vino es
embotellado. El resultado es un vino ligeramente carbonatado que normalmente
tiene mal sabor ya que las bacterias salvajes que pueden causar la fermentación
maloláctica producen una amplia gama de "off flavors". Por consiguiente, muchos
productores de vino tienden a inocular sus vinos en las cubas con un cultivo de
bacterias deseables para evitar cualquier riesgo de fermentación maloláctica
accidental en la botella y así evitar la posibilidad de que ocurra ese tipo de "off
flavors".
Por supuesto, la aplicación más importante de las bacterias que producen ácido
láctico es, con mucho, en la fermentación de productos lácteos para producir
yogures, cremas agrias, leches acidified y, por supuesto, quesos. En general, las
bacterias convierten la lactosa de la leche en ácido láctico, disminuyendo así el pH
de la leche y haciendo que se agregue. Las diferentes cepas bacterianas siguen
rutas algo diferentes y pueden producir una serie de productos secundarios, entre
ellos el diacetilo (que da un sabor mantecoso), el acetaldehído (característico de
los yogures), así como el dióxido de carbono y el etanol. Algunos quesos suizos
deben sus agujeros característicos al uso de bacterias productoras de dióxido de
carbono.
Al igual que con el uso de la fermentación para producir panes, cervezas y vinos,
gran parte de la fermentación de los productos lácteos se basó inicialmente en
cepas de bacterias silvestres que se cultivaban generalmente en la producción
local y doméstica mediante el simple proceso de añadir un poco del lote anterior
al siguiente que se haga (retroceso). Hoy en día, con la centralización de la
producción de la mayoría de los productos lácteos, muchas de estas cepas
individuales se han perdido junto con su única flavors. Esto quizás explica la
creciente popularidad de los pequeños productores "boutique" que siguen
utilizando métodos más tradicionales y, por lo tanto, ofrecen una gama de flavors
diferentes y distintivos en sus productos.
El flavor de los productos lácteos fermentados proviene de una amplia variedad
de moléculas que pueden formarse durante las reacciones. Sin embargo, en la
mayoría de los procesos de fermentación se produce una gama de pequeños
compuestos de oxo. Por ejemplo, en la producción de mantequilla la diferencia
entre la mantequilla dulce y la mantequilla acidified es la presencia de diacetilo
resultante de la fermentación. Las mantequillas dulces se prefieren a menudo para
ciertos platos debido a que son más suaves flavor. Otro ejemplo es que el yogur a
menudo desarrolla un flavor más bien agrio debido a la producción de
acetaldehído. Esto a menudo se disfraza en los yogures de frutas mediante la
adición de azúcares, lo que hace que el dulce flavor se convierta en dominante.
Un proceso similar ha ocurrido con una gama de productos cárnicos. En el sur de
Europa las salchichas se fermentaban a menudo con especias añadidas y luego se
secaban al aire para obtener specific flavors y buenas propiedades de
almacenamiento a largo plazo. En Europa septentrional se utilizaba más a menudo
el humo para secar las salchichas, lo que daba a otras flavors al mismo tiempo
unas excelentes características de conservación. En las regiones intermedias, como
Hungría, las salchichas fermentadas se maduraban durante más tiempo a
temperaturas más bajas y se cubrían con moldes para ayudar a su conservación.
Una vez más, la producción centralizada moderna conduce inevitablemente a la
pérdida de algunas de las cepas bacterianas utilizadas en estos procesos
tradicionales y con ello la pérdida potencial de algunas flavors.
4.1.2. Reacciones químicas que afectan al sabor
Mientras que los ingredientes crudos traen consigo una amplia gama de
productos naturales flavors, piense en fresas fragantes, zanahorias dulces,
manzanas ligeramente ácidas y limas picantes, muchos de nuestros flavors
favoritos de hoy en día en realidad no ocurren directamente en la naturaleza, sino
que se crean a través de reacciones químicas dentro y entre los ingredientes de
los alimentos después de la cosecha. Sin química no habría chocolate, ni café, ni
"carnoso" flavors. Hay tantas reacciones químicas diferentes que entran en la
generación de estos flavors, y difieren sutilmente en cada cocina con ingredientes,
temperaturas y herramientas ligeramente diferentes, lo que hace bastante
imposible enumerarlos todos.
En su lugar, en esta sección simplemente intentaremos extraer de la vasta
literatura algunos de los temas más destacados del desarrollo de flavor a partir de
la amplia variedad de reacciones químicas que ocurren al preparar nuestros
alimentos. Algunas de ellas ocurren antes de comenzar a cocinar; ocurren ya sea
en la boca, cuando las enzimas de la saliva reaccionan con las moléculas de los
ingredientes crudos, o cuando los ingredientes crudos se abren, poniendo en
contacto a las enzimas con los sustratos sobre los que pueden actuar. Nosotros
briefly discutimos tales reacciones en la parte de first de esta sección.
En el resto de la sección, nosotros briefly revisamos una gama de diferentes tipos
de reacciones químicas que rompen las moléculas más grandes en pequeños
compuestos volátiles que pueden (y de hecho lo hacen) afectar enormemente el
flavor de nuestros alimentos cuando los procesamos más adelante (generalmente
bajo el influence de calor). Entre ellas se incluyen la hidrólisis, la oxidación y las
reacciones de Maillard y de caramelización, cada una de las cuales se examina por
separado, aunque en la cocina real todas pueden ocurrir (y ocurren)
simultáneamente.
4.1.2.1. Elaboración física.
La primera etapa de procesamiento de la mayoría de los ingredientes frescos
consiste en cortarlos o romperlos en trozos más pequeños. En muchos casos, el
mero hecho de fracturar las paredes celulares lleva inmediatamente a la liberación
de enzimas y al inicio de reacciones enzimáticas que alteran el flavor. En muchas
plantas las enzimas se separan de su sustrato para evitar las reacciones que se
producen cuando la planta está creciendo. Sin embargo, cuando la estructura
celular se destruye, por ejemplo, al ser cortada o molida por el cocinero o al ser
masticada por el comensal, entran en contacto y pueden producirse reacciones
que producen flavor. El sabor acre de varias plantas de la familia de las crucíferas
(Brassicaceae), entre ellas, por ejemplo, la mostaza, el rábano picante y el wasabi,
se produce por medio de productos de descomposición de los glucosinolatos. Los
glucosinolatos se hidrolizan a isotiocianatos cuando se libera la enzima mirosinasa
(tioglucósido glucohidrolasa) debido a que el tejido de la planta se altera o se
lesiona mecánicamente, por ejemplo, al masticar, triturar o rallar. Un proceso
similar en especies de Allium como la cebolla, el puerro y el ajo proporciona la
característica flavor que se forma cuando se altera el tejido vegetal, liberando
aliinasa. La enzima liberada en este proceso descompone los aminoácidos
inodoros que contienen azufre (S-alk(en)-yl-L-cisteínas) y sus sulfóxidos. Estos se
dividen para producir piruvato, amoníaco y volátiles que contienen azufre (Figura
4), lo que da el característico efecto pungente y lacrimógeno.
Es importante señalar que el procesamiento térmico de los vegetales desnaturaliza
las enzimas responsables de estas reacciones; por lo tanto, la preparación, por
ejemplo, de cebollas y ajo enteros en el horno da un resultado mucho más suave
y bastante diferente flavor ya que la enzima nunca se activará. La alinasa puede
ser activada irreversiblemente a bajo nivel de pH (por debajo de 3), impidiendo
que estas reacciones ocurran. Así, el marinado ácido directamente después de
cortar y triturar daría como resultado un flavors suave similar.
4.1.2.2. Hidrólisis.
Muchas de las moléculas nutricionalmente importantes de nuestros alimentos son
grandes polímeros, por ejemplo, los almidones y las proteínas; éstos no son
particularmente solubles ni volátiles y, por lo tanto, tienen poco o ningún sabor o
aroma perceptible. Sólo podemos detectar su presencia en los alimentos a través
de las texturas que crean y no por ningún sabor de específico. Sin embargo,
cuando se degradan en moléculas más pequeñas generan una amplia gama de
sabores y aromas que podemos disfrutar, y de hecho lo hacemos, en el sabor y el
olor de nuestros alimentos. Si bien hay varias rutas diferentes a través de las
cuales puede ocurrir tal degradación, la hidrólisis es probablemente la más
importante de ellas y el tema de esta sección.
Los tres macronutrientes: carbohidratos, proteínas y lípidos, son todos capaces de
reaccionar con el agua de manera que las macromoléculas se degradan en trozos
más pequeños que probablemente posean aroma o flavor (que puede ser
agradable o en algunos casos desagradable). Los carbohidratos son polímeros en
los que los monómeros (azúcares) están unidos entre sí por enlaces glucosídicos,
que pueden hidrolizarse como resultado de una catálisis ácida o mediante
reacciones enzimáticas. Por ejemplo, la malta, la etapa inicial de la elaboración de
la cerveza, es una hidrólisis enzimática del almidón que produce carbohidratos
más pequeños, poniéndolos a disposición de la levadura para que se conviertan
en alcohol y dióxido de carbono. El sabor dulce del pan de malta se produce de
forma similar a partir de los pequeños carbohidratos u oligosacáridos producidos
por la hidrólisis.
Las proteínas pueden, además de la hidrólisis enzimática y catalizada por ácidos
que se observa en los carbohidratos, también hidrolizar a través de la catálisis de
base, ya que los aminoácidos están unidos entre sí por enlaces amídicos. Por
ejemplo, las proteínas pueden hidrolizarse durante la maduración del queso o la
cocción de las carnes. En este proceso se forman péptidos más cortos que
eventualmente pueden ser divididos en aminoácidos individuales. En general, los
aminoácidos más hidrofóbicos tienen un sabor amargo, mientras que los más
hidrofílicos tienen un sabor neutro o dulce. Por lo tanto, los péptidos con specific
combinaciones de aminoácidos hidrofóbicos pueden ser extremadamente
amargos y pueden arruinar el flavor de los quesos si se forman en cantidades
significant. El aminoácido ácido glutámico (y los pequeños péptidos con ácido
glutámico) se forman a menudo durante la cocción de la carne, en las sopas y en
los quesos salados. Estos son particularmente importantes ya que excitan la
sensación de sabor umami, dando a estos alimentos su característica redondeada
flavors. La mayoría de los alimentos son ácidos o neutros, por lo que la catálisis de
base es relativamente poco común. Sin embargo, en fish tratados con cal u otras
sustancias alcalinas (como es tradicional en algunos países escandinavos y
asiáticos) la hidrólisis mediante catálisis de base desempeña un papel significant
en el desarrollo de flavor.
Las enzimas lipolíticas pueden dividir hidrolíticamente los lípidos para formar
ácidos grasos libres; estas reacciones son particularmente importantes cuando se
considera la rancidez de los aceites y grasas. Por ejemplo, el aceite de oliva se
produce a partir de la pulpa de fruta, que tiene un alto contenido en lípidos; estos
lípidos son fácilmente hidrolizados por las enzimas de manera que el aceite puede
contener significant cantidades de ácidos grasos libres. Un alto contenido de
ácidos grasos libres en un aceite disminuye su estabilidad térmica durante la
fritura, lo que puede perjudicar su flavor. De manera similar, la mantequilla puede
ponerse rancia debido a la hidrólisis lipídica de la grasa de la mantequilla para
producir ácidos grasos de cadena corta como el ácido butírico, arruinando el
flavor. En algunas salchichas la hidrólisis lipídica durante la fermentación y la
maduración proporciona en realidad un flavor más jabonoso, que no es
necesariamente negativo para el flavor en general. Los lípidos parcialmente
hidrolizados son activos en la superficie y find se utilizan como emulsifiers, por
ejemplo, en el pan para reducir el estancamiento y la cristalización del almidón. La
maduración del queso en el molde da lugar a un flavors muy complejo. La
maduración inicial se produce mediante hidrólisis de proteínas y va seguida de
lipólisis, mientras que para los quesos azules como el Danablue y el Roquefort los
ácidos grasos libres hacen contribuciones significant al flavor.
4.1.2.3. La oxidación.
Un segundo proceso que puede degradar las moléculas de los alimentos es la
oxidación. A diferencia de la hidrólisis, en casi todos los casos la oxidación
conduce a flavors que no son deseables, por lo que normalmente nos esforzamos
por reducir o evitar la oxidación durante el almacenamiento y el procesamiento de
los ingredientes frescos. La oxidación de los alimentos puede iniciarse
enzimáticamente, por ejemplo, en las hortalizas después de la cosecha, mediante
la catálisis por iones metálicos de transición, lo que puede ocurrir, por ejemplo,
cuando se utilizan sartenes de cobre para freír, o mediante la exposición a la luz,
como ocurre con los aceites vegetales verdes. La mayoría de los componentes de
los alimentos son vulnerables a la oxidación, y la oxidación puede cambiar su
flavor, color y valor nutritivo. En la cocina estamos familiarizados con la oxidación,
especialmente en relación con los lípidos; los aceites vegetales y la manteca de
cerdo pueden ponerse rancios durante el almacenamiento, mientras que el cerdo
y las aves de corral a menudo desarrollan el llamado "calentamiento flavor" al
recalentarse. Entre los lípidos, el grado de insaturación es crucial. Los aceites y
grasas de fish son extremadamente sensibles a la oxidación, mientras que los
aceites animales de los rumiantes son poco sensibles; la manteca de cerdo y los
aceites vegetales tienen una sensibilidad intermedia. La propensión a la oxidación
depende del grado de insaturación de los lípidos y del nivel y la naturaleza de los
antioxidantes presentes. Una ilustración conveniente puede verse en la mejor
elección de varios aceites vegetales para cocinar. Los aceites muy insaturados
como el aceite de calabaza y el aceite de nuez se oxidan fácilmente al calentarlos
y nunca deben utilizarse para freír, mientras que son perfectos para aderezar con
su sabor suave y único. Los aceites más saturados como el aceite de palma, el
aceite de colza (canola) y el aceite de oliva son casi perfectos para freír, ya que
tienen un alto contenido en monoinsaturados, mientras que el aceite de semilla
de uva y el aceite de soja deben utilizarse con cuidado debido a las cantidades
cada vez mayores de ácidos grasos poliinsaturados presentes en los lípidos. El
aceite de oliva añade un flavor único a las verduras o carnes fritas, mientras que el
aceite de canola es más neutro y, en consecuencia, preferido por algunos.
La reutilización del aceite para la fritura, como suele ocurrir en la fritura profunda,
puede generar nuevos flavors que son característicos del aceite specific utilizado;
a menudo estos flavors pueden ser desagradables y se clasifican como "off
flavors". Los ácidos grasos pertenecientes a la familia Ω-9, como el ácido oleico,
tienen el principal producto de oxidación no anal, mientras que el hexanal domina
la oxidación de los ácidos grasos Ω-6 y el propanal los ácidos grasos Ω-3. Se ha
descubierto que el hexanal es un compuesto importante en el calentamiento de
flavor.
Otro aspecto importante de la oxidación de los alimentos en la cocina es la
polimerización oxidativa de los polifenoles, que causa el oscurecimiento
enzimático de los aguacates y las manzanas. El control del oscurecimiento
enzimático también es importante para la producción de té. Los tés verdes se
obtienen desactivando las polifenoloxidasas mediante el calentamiento de las
hojas recién recogidas, los tés negros obtienen su color a partir de la actividad de
la polifenoloxidasa, mientras que los tés oolongs obtienen su color marrón claro
mediante la desactivación de las enzimas mediante un calor estrictamente
controlado. Cabe destacar que la cooxidación de los carotenoides en las hojas de
té es crucial para el desarrollo de las características de las notas flowery del té
fermentado.
4.1.2.4. Oxidación de lípidos y antioxidantes.
La oxidación de los lípidos es una reacción en cadena con radicales libres como
intermediarios reactivos. La oxidación de los lípidos depende de la activación del
oxígeno o del ataque de los radicales libres a los lípidos, lo que da lugar a la
formación de hidroperóxidos lipídicos sin flavor como productos oxidantes
primarios, como se ilustra en la figura 5. La activación del oxígeno mediante la
catálisis de iones metálicos puede producir el radical hidroxilo capaz de iniciar la
reacción en cadena (A en la figura 5). La lipoxigenasa (D en la figura 5) da lugar a
la formación directa de los hidroperóxidos lipídicos, y también es importante la
fotosensibilización por las clorofilas y otros pigmentos (C en la figura 5). Los
productos secundarios de la oxidación de lípidos se forman por la ruptura de los
hidroperóxidos para formar aldehídos y cetonas con valores umbrales sensoriales
bajos.
La ruptura por catálisis metálica de los hidroperóxidos puede deberse a la
actividad redox de los pigmentos hemo. El uso tradicional del tomillo para
condimentar las morcillas en la cocina nórdica tradicional es un ejemplo del efecto
beneficial de un antioxidante natural. El tomillo impide que se oxide flavor ya que
los compuestos fenólicos como el timol y el carvacrol presentes en el tomillo
proporcionan protección antioxidante. Los antioxidantes fenólicos, a los que
también pertenece la clase de vitamina E, R-tocoferol, rompen la cadena al donar
un átomo de hidrógeno al radical lipídico en la reacción marcada por la A en la
figura 5. Otro ejemplo de fuente tradicional de antioxidantes naturales es el
romero; muchos
platos
tradicionales
condimentados
con romero están
intrínsecamente protegidos contra el calentamiento de flavor por los fenoles del
romero.
Curiosamente, las enzimas lipoxigenasas pueden ser activas incluso a la baja
temperatura del almacenamiento en congelador. Esta es la razón por la que es
importante blanquear las verduras antes del almacenamiento en congelador para
inhibir la oxidación de los lípidos iniciada por la lipoxigenasa (D en la figura 5).
Los carotenoides que están presentes junto con las clorofilas en el aparato
fotosintético de las células de las plantas producen una protección contra la
fotooxidación121 (C en la figura 5). La fotooxidación es un proceso
comparativamente lento y rara vez es un problema en la cocina. Sin embargo, los
cambios debidos a la fotooxidación se producirán en algunos alimentos cuando
se almacenen a la luz. Por ejemplo, el aceite de oliva virgen y otros aceites
vegetales verdes no deben almacenarse nunca a la luz, ya que se oxidarán
lentamente. Por lo tanto, aunque una botella de aceite de oliva en la ventana de la
cocina puede ser muy decorativa, no es una buena idea ya que el aceite se
deteriorará lentamente.
Un tercer mecanismo antioxidante depende de la complejización de los metales
pro-oxidativos por flavonoides (B en la Figura 5). Las cebollas, que son ricas en
quercetina, pueden ser activas por este mecanismo cuando se añaden a las
salchichas frescas de alto contenido graso y a pates. El té verde rico en catequina
tiene el potencial para un uso similar en otros platos.
La calidad de la materia prima es importante para la estabilidad oxidativa. Para los
no rumiantes el régimen de alimentación es crucial. Un gran suministro de lípidos
insaturados en el alimento aumenta el riesgo de oxidación en la carne, mientras
que un rico suministro de antioxidantes de hierbas u otras fuentes, como las
bellotas, proporciona protección. En la Península Ibérica los cerdos para los muy
elogiados jamones curados en seco finish viven vagando por los surcos de
alcornoque alimentándose de bellotas ricas en antioxidantes. La oxidación de los
lípidos en estos productos se caracteriza por una fase de retardo, cuya duración
depende del régimen de alimentación. Mientras los antioxidantes estén
disponibles a nivel de sufficient, los lípidos están protegidos, mientras que cuando
se agotan, la oxidación gana y la carne puede volverse rancia muy rápidamente.
4.1.2.5. Reacciones de Maillard, Strecker y Caramelización.
Todos sabemos por experiencia que flavor se desarrolla cuando cocinamos
(calentamos) nuestra comida. Por lo tanto, las reacciones más importantes, desde
la perspectiva del desarrollo de flavor, son las que se activan térmicamente. Entre
ellas, las reacciones de Maillard, Strecker y caramelización son en gran medida
responsables no sólo de la característica flavors de las carnes cocidas; sino
también de la flavors del chocolate y el café, así como la flavors del caramelo de
los azúcares cocidos en los dulces y en la corteza de los panes recién horneados,
etc. Todos estos flavors se producen
Figura 5. La oxidación de los lípidos puede iniciarse por medio de radicales libres
o enzimáticamente (A), por catálisis metálica de transición (B), fotoquímicamente
(C) o por lipoxigenasas (D). En reacciones químicas y como tal no son naturales,
aunque la mayoría de las personas considerarían que estas flavors son
completamente naturales, mientras que consideran que algunas flavors esenciales
extraídas (de, por ejemplo, los cítricos) pueden volver a añadirse a los productos
alimenticios como artificial. Uno de los retos de la Gastronomía Molecular será
educar a la gente (cocineros domésticos, chefs y el público en general) para que
comprendan mejor cómo surge flavors y aprecien las muy sutiles diferencias entre
los productos denominados "naturales" y "sintéticos".
Cuando se calientan los alimentos, los azúcares reductores y otros compuestos
carbonílicos junto con los aminoácidos (u otras aminas, incluidos los péptidos y las
proteínas) sufren una compleja red de reacciones que producen compuestos
tanto volátiles como de mayor peso molecular, incluidos pigmentos coloreados y
polímeros heterogéneos. La formación de productos marrones al calentar mezclas
acuosas de aminoácidos y azúcares fue first descrita por Louis Maillard en 1912.
Desde entonces, las reacciones de Maillard han sido objeto de muchos estudios
en alimentos y sistemas modelo. Las reacciones de Maillard y las reacciones
relacionadas son complejas y difficult para entenderlas completamente o
predecirlas. Sin embargo, ahora tenemos una comprensión bastante detallada de
las vías de reacción involucradas, así como el papel de los productos de reacción
en flavor, el oscurecimiento y la nutrición. Además, las propiedades antioxidantes,
toxicológicas y antimutagénicas de muchos de los productos de estas reacciones
están ahora razonablemente bien documentadas.
Por supuesto, la mayoría de los alimentos son sistemas complejos con muchos
componentes que pueden reaccionar cuando se calientan. En consecuencia, la
reacción de Maillard suele producirse en paralelo con otras reacciones como las
de Strecker y la caramelización de los azúcares. Las reacciones de Maillard
también han estado implicadas en la degradación térmica de los lípidos, lo que ha
dado lugar a la falta de la deseable generación flavor al producir compuestos
heterocíclicos con cadenas laterales alifáticas.
4.1.2.5.1. Mecanismos principales de Maillard y reacciones asociadas.
La reacción de Maillard se ha dividido en tres etapas, que consisten en la
condensación de una amina con un azúcar reductor, para producir una
glicosilamina sustituida por N. El subsiguiente reordenamiento de Amadori (para
las aldosas) o Heyns (para las cetosas) produce entonces compuestos isoméricos.
Estos compuestos inestables no dan ni pardeamiento ni aroma, sino que sirven
como importantes precursores para reacciones posteriores (Figura 6). La segunda
etapa consiste en la enolización de los productos Amadori y Heyns y la
eliminación del compuesto amino bajo la formación de 1-deoxiosonas o 3deoxiosonas. Posteriormente, estos compuestos se someten a reacciones de
deshidratación y fragmentación cuando se proporciona calor a sufficient.
El producto Amadori puede ser descompuesto por cualquiera de las dos vías. La
enolización 1,2 es promovida por la protonización del átomo N en el compuesto
Amadori, que se favorece en condiciones ácidas y lleva a la formación de una 3deoxiosona. En un ambiente más alcalino, la protonización del compuesto
Amadori es menos efectiva y, por lo tanto, estimula indirectamente la enolización
2,3. Las condiciones alcalinas favorecen así la formación de hidroxifuranonas
mediante la enolización de 2,3 y la formación de una 1-deoxiosona (figura 7).
En la deshidratación de las deoxiosonas se forman furfurales y/o furanonas.
Además, el fission de las deoxiosonas, por ejemplo, mediante la retroalimentación,
puede producir una serie de compuestos carbonilos como el acetaldehído, el 2oxopropanal, la hidroxipropanona y la butanediona. En la figura 8 se muestra un
ejemplo de la degradación de la deoxipentosonona. Es en esta etapa de la
reacción de Maillard cuando muchos compuestos diferentes flavor se desarrollan
en una red de reacciones que compiten entre sí.
La formación de reductonas y productos fission en la reacción de Maillard se
asocia con la degradación de aminoácidos de Strecker. Esta reacción implica la
condensación de los aminoácidos R con compuestos de dicarbonilo conjugados
para formar una base de Schiff, que se enoliza en derivados de aminoácidos que
son fácilmente descarboxilados. La nueva base de Schiff con un átomo menos se
divide entonces hidrolíticamente en una amina y un aldehído que corresponden al
aminoácido original con un átomo de carbono menos. El resultado neto de la
degradación de Strecker es una transaminación que podría ser una reacción
importante para la incorporación de nitrógeno en las melanoidinas. Los
aminoácidos secundarios como la prolina y la hidroxiprolina resisten la
degradación de Strecker debido a la transaminación bloqueada. Sin embargo, en
las reacciones de calentamiento con azúcares, la prolina es un importante
precursor de compuestos con notas similares a las de los cereales flavor. La
reacción Strecker de la cisteína da lugar a la generación de amoníaco, etano 2mercaptoetanal e hidrógeno sulfide, que son importantes precursores de los
compuestos hetrocíclicos flavor. La metionina también puede sufrir una mayor
degradación al formar amoníaco, metión, metanotiol y dimetil disulfide.130 Las
aminocetonas formadas durante la degradación de Strecker pueden, mediante
reacciones de condensación, formar diferentes tipos de alquilpirazinas, que suelen
encontrarse en alimentos tostados/tostados como las nueces, el pan y la carne.
La etapa intermedia de la reacción de Maillard y reacciones conexas proporciona
un
complejo
conjunto
de
compuestos
reactivos,
que
se
someten
a
reordenamientos y otras reacciones que producen varias clases de productos
heterocíclicos (volátiles), varios de los cuales son importantes para la cocción
flavor. Esto puede caracterizarse como la etapa final de la reacción de Maillard,
que también comprende la conversión irreversible de compuestos carbonilos, por
ejemplo, por retroalcalificación con o sin la participación de aminas en
(co)polímeros heterocíclicos de alto peso molecular (marrón), las melanoidinas.
La caramelización de los azúcares también da lugar al pardeamiento y la
generación de compuestos volátiles flavor e implica vías de enolización,
deshidratación y fragmentación. Dehydra
La producción de azúcares que producen 2-furfural (a partir de pentosas) y 5hidroximetil-2-furfural (a partir de hexosas) se produce a temperaturas superiores
a los 150 °C. A temperaturas más altas se generan pigmentos de color y una serie
de sustancias volátiles, como los furanos, los compuestos carbonílicos, etc. En la
reacción de Maillard, las aminas permiten que tales reacciones tengan lugar en
condiciones más suaves y además sirven de fuente para que se generen otros
compuestos heterocíclicos. Además de las vías clásicas de la reacción de Maillard,
se han propuesto otras vías alternativas. Algunos de estos esquemas de reacción
implican la etapa inicial de la reacción, como la doble sustitución del amino-deoxiceto con la posterior regeneración del aminoácido. Otras vías incluyen una
ruptura temprana de la fracción de azúcar de la base de Schiff antes de la
reorganización de Amadori. Esta ruta parece ocurrir a pH neutro y alcalino e
implica la formación de fragmentos de carbonil-alquilamina C2 y C3 que pueden
condensarse en polímeros N-heterocíclicos. Los estudios mecanicistas que utilizan
azúcares etiquetados con la sigla [13C] han proporcionado más detalles de las
posibles rutas de fragmentación de la fracción de azúcar en la reacción de
Maillard.
4.1.2.5.2. Interacciones con los lípidos.
Varios estudios han señalado la participación de los compuestos de la
degradación de los lípidos en la reacción de Maillard. Se han encontrado varios
volátiles identified, la mayoría de los cuales se conocen como heterociclos de
alquilo de cadena larga sustituidos por nitrógeno y/o azufre en el anillo. Los
mecanismos de formación de estos compuestos de interacción lípido-Maillard a
partir de alimentos y sistemas modelo se han examinado en otros lugares. Las
características flavor de algunos de estos heterociclos sustituidos por alquilos han
sido descritas con términos 'grasos', 'parecidos al sebo', 'verdes', 'parecidos a los
vegetales'; sin embargo, sus valores umbral de olor son generalmente mucho más
altos que los compuestos de Maillard que contribuyen con las deseables notas
flavor. Así, cuando se compite por los intermedios de la reacción, los productos de
degradación de los lípidos pueden disminuir el Maillard flavors durante la cocción.
Los niveles de ácidos grasos insaturados y alcadienos conjugados pueden ser
importantes para que se produzcan estas reacciones.
En la figura 9 se muestra un ejemplo de la reacción del 2,4-decadienal con el
amoníaco o el hidrógeno disulfide que da lugar a la formación de 2-pentilpiridina,
2-hexiltiofeno y 2-pentilo-2H-tiopirano. En los cereales horneados, los n-etilos, nbutilos y n-pentilo 2H-tiopiranos han sido identified cuando los niveles de
productos de oxidación de lípidos secundarios eran relativamente altos. En la
carne cocida de ganado alimentada con dietas complementadas con aceite fish o
aceite de linaza, Elmore y otros encontraron muchos alquiltiazoles y alquil-3tiazolinas. Los sustitutos en las posiciones 4 y 5 eran grupos de metilo o de etilo,
mientras que la posición 2 contenía grupos de isopropilo, isobutilo y n-alquilo C4C9. Las concentraciones de 2-n-alkil-3-tiazolinas eran mucho más altas en los
filetes del ganado alimentado con suplementos de aceite fish que en las muestras
de control. Estas 3 tiazolinas también pueden formarse a partir de la interacción
de los intermediarios de la reacción de Maillard con aldehídos derivados de la
degradación de lípidos.
4.1.2.5.3. Factores que afectan a la velocidad y dirección de la reacción
de Maillard.
Se ha demostrado que la reacción de Maillard depende en gran medida de las
condiciones de la reacción y de la disponibilidad de reactivos en todo el alimento.
Los parámetros más importantes que afectan a la generación de volátiles de
aroma son las combinaciones de temperatura-tiempo, contenido de humedad, pH
y tipo de precursores de amina y carbonilo presentes. Muchos alimentos son
materiales heterogéneos, y la reacción puede verse favorecida o inhibida
localmente en el producto. La reacción suele ser más grave en la superficie de un
producto, donde el contenido de agua localmente puede reducirse y las
concentraciones de precursores pueden aumentar rápidamente. Además, la
temperatura de la superficie del producto puede superar localmente los 100 °C. El
transporte de agua desde el interior del producto hasta la superficie durante la
cocción también puede contribuir al transporte de precursores de Maillard, como
los monosacáridos y los aminoácidos, que disminuyen debido a su reactividad en
la superficie del producto. Los cambios en las fases físicas de los alimentos, en las
que se producen reacciones de Maillard, también contribuyen al grado de color y
a la generación de flavor en el producto. Las transiciones de fase de estados
líquidos a gomosos y vítreos significantly afectan el curso de la reacción. A
temperaturas inferiores a la temperatura de transición vítrea (Tg) las tasas de
pardeamiento son generalmente bajas y aumentan a temperaturas más cercanas y
superiores a la Tg. Se ha observado una reactividad diferente para los
monosacáridos, y la tasa de oscurecimiento no está claramente relacionada con la
tasa de pérdida de aminoácidos. A temperaturas inferiores a la Tg, la movilidad
limitada de las pequeñas moléculas reactivas en el material de vidrio puede ser un
factor limitante para que se produzca la reacción de Maillard efficiently.
El pH también es un factor importante para controlar la reacción de Maillard,
influencing la reactividad de los aminoácidos libres (tanto los tioles como los
grupos de aminas) y la enolización de los compuestos amadori. En la carne cocida
con cambios relativamente pequeños en el pH inicial (4,0-5,6) se han notificado
cambios bastante grandes en los aromas y los volátiles de los aromas. La cantidad
total de compuestos volátiles aumentó al disminuir el pH. Varios furantioles y sus
productos de oxidación se formaron preferentemente a pH ácido; algunos de
estos compuestos tenían fuertes aromas cárnicos. La formación de otros
compuestos heterocíclicos como tiazoles y pirazinas se vio favorecida por un pH
más alto. En la cocción por extrusión de cereales, el cambio del pH por la adición
de hidróxido de sodio en el alimento también mostró significant cambios en el
rango y los niveles de los volátiles de los aromas; sin embargo, estos cambios
fueron menos marcados que los alcanzables por las combinaciones de
temperatura y humedad. En el cuadro 3 se presenta un resumen de los cambios
que se produjeron durante las diferentes etapas de la reacción de Maillard.
4.1.2.5.4. Los compuestos de Flavor de Maillard-derivados y su
presencia en los alimentos.
La formación de sabores constituye cuantitativamente sólo una vía menor en la
reacción de Maillard, ya que la mayoría de los reactivos se convierten en dióxido
de carbono, melanoidinas y numerosos productos intermedios en lugar de
volátiles. Sin embargo, en la reacción de Maillard puede generarse un gran
número de compuestos volátiles y no volátiles, y muchos de ellos han sido
identificados y caracterizados sensorialmente. Los volátiles de aroma de la
reacción de Maillard pueden ser classificados en tres grupos para proporcionar
una forma conveniente de ver el origen de la compleja mezcla de compuestos.
Las clases de compuestos de estos grupos están organizadas según su etapa de
formación y origen e incluyen:
1) productos simples de hidratación y fragmentación de azúcar, como furanos,
ciclopentenos y compuestos de carbonilo;
2) productos de degradación de aminoácidos, como aldehídos de Strecker; y
3) productos de interacciones posteriores.
Varios de estos compuestos tienen valores umbral relativamente altos de flavor y
deben ser generados en exceso para contribuir a flavor. Sin embargo, los
compuestos pertenecientes al tercer grupo incluyen una amplia variedad de
compuestos heterocíclicos pequeños, a menudo ramificados, flavor como pirrol,
piridinas, pirazinas, imidazoles, oxaxoles, tiofenos, tiazoles, tiazinas, furanos y
sulfides. Varios de estos compuestos tienen valores umbrales de olor bastante
bajos, y sus aromas se caracterizan a menudo por notas de "nuez", "tostado",
"tostado", "vegetal cocido", "caramelo" y "carnoso" flavor típicamente presentes
en los alimentos tratados con calor como en el café, el chocolate, las semillas y las
nueces tostadas, las verduras, la carne y los cereales cocidos. La mezcla de los
compuestos de flavor creados en la reacción de Maillard suele ser compleja. La
contribución de los compuestos individuales a la flavors de la reacción de Maillard
es difficult predecir, ya que pueden dar diferentes tipos de efectos perceptivos en
las mezclas, como la supresión, la adición y, en pocos casos, incluso la sinergia.
Además, los compuestos pueden contribuir tanto a las impresiones de olor como
a las sensaciones de sabor.
En unos pocos casos se ha atribuido a los compuestos de Maillard una importante
contribución a la típica flavor de los alimentos. Por ejemplo, el 2-furanilmetanotiol
es un compuesto de impacto en el aroma del café recién tostado, mientras que el
2-acetil-1-pirrolina y, en menor medida, la 6-acetil-2,3,4,5-tetrahidropiridina han
sido identified como compuestos de aroma clave en la corteza del pan y las
palomitas de maíz. La química y la presencia de estos y otros potentes
compuestos aromáticos "asados" relacionados se han examinado en otros lugares.
Las alquilpirazinas suelen ser un indicio del grado de desarrollo de Maillard flavor
durante la cocción, aunque muy pocas de ellas se generan en sufficiently altas
cantidades para dar una contribución al flavor. En el caso de la carne flavor ha
sido difficult para identificar los principales compuestos de impacto, ya que la
carne puede cocinarse de diferentes maneras y se origina a partir de diferentes
especies. En carne de vacuno, pollo y cerdo flavor se ha investigado en mayor
medida en relación con otras especies. Se ha demostrado que el Maillard flavors
depende de la calidad de la carne cruda y del método de cocción, y se han
encontrado
muchos
compuestos
heterocíclicos
diferentes
identified.
Los
precursores de flavor en la carne son diferentes de los de los materiales vegetales.
Esto se debe en parte al contenido y la distribución de la grasa en toda la carne,
que puede interactuar con las reacciones de Maillard, pero también a las
reacciones enzimáticas post mortem, que a menudo aumentan los niveles de
importantes
precursores
de
Maillard.
La
hidrólisis
enzimática
de
los
ribonucleótidos, incluido el monofosfato de adenosilo (AMP), post mortem puede
dar lugar a niveles relativamente altos de ribosa. Esta aldopentosa es un precursor
eficaz de Maillard para los típicos compuestos "carnosos" flavor con umbrales muy
bajos flavor como el 2-metil-3-furantíl (MFT) y el bis(2-metil-3furanilo) disulfide
(MFT-MFT) (véase la figura 10). Aunque estos compuestos se conocen desde hace
mucho tiempo a partir de reacciones modelo de ribosa y cisteína, también han
sido identified en la carne cocida. Además, los monosacáridos y péptidos
fosforilados se hidrolizan después del sacrificio y pueden producir significantly
niveles más altos durante el acondicionamiento post mortem de la carne de
vacuno. En la carne de cerdo se ha demostrado que la ribosa es bastante inestable
y la glucosa y la fructosa son los precursores más importantes de Maillard.
Uno de los procesos más notables en la cocina es la preparación de un caldo;
inicialmente las moléculas de flavor se extraen simplemente de los ingredientes
básicos (carne, verduras, etc.) en el agua (o a veces en el vino), pero algo bastante
notable ocurre a medida que el líquido se mantiene hirviendo a fuego lento: el
flavor cambia y se desarrolla el aparentemente nuevo flavors. Más sorprendente
es el hecho de que a medida que el hervor continúa, el caldo se reduce (por
evaporación de agua), y la cocina es filled con los aromas del caldo de cocina, aún
más se desarrolla flavor. Naturalmente se esperaría que las moléculas de flavor, al
ser volátiles, se evaporaran, lo que llevaría a una reducción del flavor general de la
caldo. Sin embargo, en la práctica, el proceso de reducción de una reserva por
evaporación lenta en realidad concentra y mejora el flavor.
Es evidente que un proceso tan complejo es demasiado difficult para interpretarlo
plenamente, pero sirve para ilustrar varios aspectos del desarrollo de flavors que
se han examinado anteriormente y, en particular, demuestra la complejidad de la
naturaleza de la química de la cocción. En los diversos estudios que discutimos a
continuación se utilizaron diferentes recetas; algunos autores utilizan los
ingredientes de un caldo típico, carne, huesos y verduras, todos cocinados juntos,
mientras que otros prefieren tratar de aislar la importancia de los ingredientes
particulares y por lo tanto tienden a preparar un caldo utilizando sólo la carne (o
la carne y los huesos) sin las verduras.
Cuando se estudia una receta de un caldo se pueden cuestionar muchas cosas:
¿importa cuando se añade la sal? ¿Es importante la temperatura inicial del agua?
¿Cuál es el efecto del tiempo de cocción? ¿Cómo afecta la relación entre la carne
y los huesos al producto final? Y así sucesivamente. Cuando el caldo se hierve más
(se reduce) para hacer un líquido concentrado, surgen más cuestiones, incluyendo
qué compuestos flavor se pierden por evaporación y cuáles se forman en la olla
durante la cocción.
Las recetas a menudo te dirán que empieces con agua fría y que lleves la olla a
hervir a fuego lento, quitando regularmente la grasa y la espuma. Según McGee,
comenzar con agua fría permite que las proteínas solubles escapen de los sólidos
y se coagulen lentamente, formando grandes agregados que, o bien suben a la
superficie y son fácilmente desnatados o se asientan en el fondo y los lados. Un
arranque en caliente produce muchas partículas de proteína separadas y
diminutas que permanecen en suspensión y nublan el caldo, y un hervor convierte
las partículas y las gotitas de grasa en una suspensión y emulsión nublada. La
razón por la que se recomienda dejar la olla al descubierto es que, según McGee:,
permite que el agua se evapore y enfríe la superficie, lo que hace menos probable
que el caldo hierva. También deshidrata la espuma de la superficie, que se vuelve
más insoluble y más fácil de descremar. Además, inicia el proceso de
concentración que le dará a la reserva una mayor intensidad flavor.
Muchas investigaciones se han ocupado de la flavor de la carne de vacuno y han
intentado identificar los componentes aromáticos clave que constituyen el aroma
del caldo de vacuno. Ha habido considerables investigaciones similares sobre
otros tipos de carne como la de pollo y la de marisco. Para identificar los
importantes compuestos de aroma y sabor de un determinado alimento es
necesario disponer de técnicas adecuadas para separar los compuestos volátiles y
no volátiles (cromatografía) e identificar los componentes, así como de un método
para determinar el impacto sensorial de los mismos (GC-Olfatometría, método en
el que un panel de sujetos capacitados evalúa la calidad e intensidad de la GC
effluents). Se han realizado menos investigaciones sobre el proceso de cocción del
caldo, aunque algunos estudios se han ocupado de los procedimientos de cocción
del caldo y la diferencia que supone para el flavor del caldo.
Sobre la base de libros de cocina, Seuss y otros formularon la hipótesis de que el
progreso de la temperatura durante la cocción del caldo es importante para el
flavor resultante. Investigaron el efecto de la temperatura y el tamaño del corte
(carne picada frente a cubos pequeños) en el flavor del caldo de carne, así como
en varios compuestos no volátiles. Encontraron que el mejor flavor, según lo
determinado por un panel sensorial, se obtuvo al cocinar a 85 °C. Los autores
recomiendan cocinar el caldo a una temperatura inferior al punto de ebullición, ya
que find que el caldo cocido a 95 °C se vuelve menos fuerte en la carne flavor y
más amargo. En general, las evaluaciones sensoriales positivas se relacionaron con
una alta concentración de monofosfato de inosina, inosina, lactato y aminoácidos
libres. Se encontró que la diferencia entre la carne picada y los pequeños cubos
de carne (2 cm) no era importante para el flavor.
Cambero y otros también estudiaron el flavor de las existencias de carne de
vacuno como afectadas por la temperatura de cocción y identified algunos de los
compuestos responsables del caldo flavor. En correspondencia con Seuss y otros,
encontraron que el caldo flavor era más fuerte cuando se cocinaba a 85 °C (según
cuatro jueces capacitados).
Los análisis químicos mostraron que una amplia mezcla de ácidos grasos libres,
péptidos de bajo peso molecular (<300 Da), y el PIM tenían un papel importante
en la intensidad flavor del caldo de carne.
La relación entre los componentes del caldo de carne y el flavor desarrollado a
diferentes temperaturas de cocción ha sido estudiada más a fondo por Cambero.
El estudio sensorial combinado (análisis descriptivo y prueba de orden de rango
con 9 panelistas capacitados) con análisis químicos mostró un aumento significant
de pequeños compuestos de nitrógeno no aminoácidos, creatina, GMP, IMP, y
AMP con la intensidad del caldo de res flavor. El caldo de res obtenido a 85 °C fue
encontrado por análisis sensorial como el más aceptable flavor, presumiblemente
relacionado con los azúcares y aminoácidos libres y sus productos de reacción.
Las existencias producidas a temperaturas superiores a 95 °C se mostraron en
flavors y fueron fácilmente detectadas por el panel sensorial.
Además, Cambero y otros investigaron el desarrollo flavor del caldo de res con
más detalle estudiando el efecto de la temperatura de cocción, el tiempo de
cocción, la relación entre la carne y el agua, y la concentración de NaCl.
Descubrieron que la temperatura de cocción es importante ya que los
tratamientos térmicos menos intensos generaban carne cruda, sangrienta y
metálica flavors mientras que los caldos preparados a temperaturas más altas
generaban carne agria, astringente y calentada flavors (WOF). Los caldos
obtenidos a temperaturas más altas necesitaban un tiempo de cocción más corto
para obtener un buen flavor; sin embargo, se llegó a la conclusión de que la
temperatura desempeña un papel más importante que el tiempo de cocción en la
generación de las propiedades sensoriales de un buen caldo de carne. El mejor
caldo se obtuvo al cocinar a 85 °C durante 60 minutos con 7,5 g/l de sal en una
proporción de 1:2 (carne:agua en peso).
Pereira-Lima y otros realizaron un estudio similar en el flavor de caldo de carne de
vacuno, comparando los resultados sensoriales con los datos químicos
(aminoácidos, ácidos grasos libres y los dipéptidos carnosina y anserina) en caldos
cocinados en diversas condiciones (temperatura y tiempo de cocción). Se observa
una relación positiva entre un buen caldo de carne flavor y el aumento de los
niveles de Glu, Asn, Lys y Met. Se encontró una relación inversa al caldo de res
flavor con Cys, Pro, Ser, M-His, Tyr, Val, Arg y Asp, lo que podría interpretarse
como una relación positiva de los productos de reacción (Maillard, Stecker) de
éstos y el caldo flavor. Las cantidades de los dipéptidos, carnosina y anserina,
aumentan significantly con el aumento de la temperatura de cocción pero no con
el tiempo de cocción. La evaluación sensorial muestra que el aumento de los
niveles de carnosina y anserina proporciona una mejora flavor.
En un estudio posterior de Cambero y otros investigaron el efecto de las
condiciones de cocción en el flavor de las poblaciones de camarones. Estudiaron
varias concentraciones de NaCl, relaciones camarones-soluciones, temperaturas
de cocción, tiempo de cocción y preparaciones de camarones a fin de determinar
las condiciones de cocción que dan el mejor caldo flavor. El mejor caldo se obtuvo
utilizando camarones enteros en una solución de NaCl al 0,5% (1:2) a 85 °C
durante 30 min. Los caldos fueron evaluados por un panel sensorial (11 panelistas
entrenados, prueba de orden de rango), y se analizó la composición química. Se
encontró que la ebullición causaba la formación de fuera de flavors. Se determinó
que los ácidos grasos libres eran muy importantes para la evaluación sensorial de
las poblaciones (las mejores poblaciones tenían el nivel más alto de ácidos grasos
libres). Se encontró que la temperatura general era más importante que el tiempo,
al igual que en el estudio de la carne de vacuno del mismo autor.
En la cocina la preparación de las existencias es una de las operaciones más
importantes; las existencias constituyen la base de casi todas las salsas, por lo que
los cocineros dedican mucho tiempo y esfuerzo a su preparación. Los textos de
cocina difieren mucho en cuanto a los mejores métodos que deben utilizarse para
preparar los caldos de carne; por ejemplo, algunos indican que es esencial poner
la carne en agua fría y calentarla, mientras que otros permiten que la carne se
ponga directamente en agua caliente; algunos sugieren que la carne debe dorarse
antes de hervir, mientras que otros no lo hacen. La mayoría de las pruebas de
cocina sugieren "hervir a fuego lento" en lugar de hervir, lo que indica que
pueden estar sugiriendo utilizar una temperatura baja para lograr un mejor
resultado. Hasta el momento, es muy difficult para sacar cualquier conclusión
definite sobre los méritos relativos de tan diversos métodos de preparación de la
carne. Sin embargo, de los escasos estudios realizados hasta la fecha en scientific
surgen algunos principios generales. Por ejemplo, el hecho de que la cantidad de
dipéptidos creados depende más de la temperatura que del tiempo
inmediatamente sugiere que puede haber benefits de caldos de cocción en una
olla a presión donde se pueden utilizar temperaturas muy superiores a los 100 °C;
de hecho, esta es la técnica utilizada para la mayor parte de la producción de
caldos en varios restaurantes178 o durante más tiempo a temperaturas mucho
más bajas (no superiores a los 90 °C), que no es una técnica utilizada en ninguna
cocina que conozcamos.
4.2. Color de los alimentos
Como veremos más adelante, nuestra percepción del sabor de los alimentos está
influenciada por muchos otros factores además de la detección de las moléculas
de aroma y sabor reales liberadas por los alimentos. Uno de estos es el color de la
comida. El color crea una expectativa del sabor: las frutas rojas parecen ser más
maduras, las verduras verdes más frescas y (para algunos) las carnes moradas más
perfectamente cocinadas. Por lo tanto, vale la pena revisar algo de lo que
sabemos acerca de cómo cambia el color de las carnes, frutas y verduras durante
el procesamiento para que podamos, en cierta medida, controlar los cambios para
proporcionar al comensal un plato que tenga el color más aceptable.
Comenzamos con el área mejor estudiada del color de la carne y luego pasamos a
observar las frutas y verduras.
4.2.1 Color de las carnes
En el comercio minorista moderno, la calidad de la carne a menudo se juzga por
su apariencia inmediata; por lo tanto, cualquier decoloración aparente de la carne
es, para muchos consumidores, la razón principal del rechazo de un producto
específico. Durante la cocción, los cambios de color se utilizan para seguir la
progresión del tratamiento térmico, y cuando se sirve, se espera que la carne
tenga una apariencia de color característica dependiendo del producto cárnico
real, el tratamiento térmico, el plato del que forma parte la carne y las preferencias
personales del comensal. Por ejemplo, el color interno de un bistec es usado por
muchos como un indicador de su cocción;, un color púrpura que indica un bistec
raro, rojo un bistec mediano, rosa bien cocido y gris o marrón que muestra que el
bistec está demasiado cocido. El color de la carne está dominado principalmente
por la mioglobina, la proteína hem con la función fisiológica del almacenamiento
de oxígeno en los músculos. El atractivo color rojo cereza de la carne se debe a la
concentración en estado estable de la oximioglobina, que en un proceso
catalizado por ácido específico se oxida a la metamioglobina marrón, un proceso
que a menudo se denomina autooxidación. La concentración de oximioglobina en
estado estacionario se mantiene mientras la metamioglobina reductasa El
complejo enzimático puede usar el cofactor reductor NADH para reformar la
forma de hierro (II) de la mioglobina en un proceso que es notablemente menos
dependiente de la acidez que la autooxidación. La mioglobina, que es violeta, se
convierte nuevamente en oximioglobina, cuando hay oxígeno disponible. La
concentración de oximioglobina en estado estacionario depende, por lo tanto, del
pH, ya que la disminución del pH de la carne acelera la autooxidación más que la
reducción enzimática de la metimioglobina. La concentración de oximioglobina en
estado estacionario también depende de la presencia de cofactores reductores
junto con la actividad enzimática, ya que el agotamiento de los cofactores
reductores o la inactivación de enzimas bloquearán la reducción al estado de
hierro (II). Un ejemplo de los espectros de absorción En la Figura 11 se presenta
algunas formas diferentes de mioglobina. Además, la salazón disminuye la
concentración de oximioglobina en estado estacionario, ya que la autoxidación
catalizada por ácido muestra un efecto de sal cinética positiva de acuerdo con la
protonización del centro de hierro cargado positivamente como determinante de
la velocidad. 179,180 El equilibrio entre la forma violeta y roja de la mioglobina de
hierro (II) depende de la presión de oxígeno. En la superficie de la carne, domina
la oximioglobina roja, mientras que en el interior de la carne, donde la actividad
metabólica agota el oxígeno, la mioglobina violeta determina el color. El fuerte
oxígeno oxidante se coordina con el centro reductor de hierro (II) de la porfirina,
que invariablemente conlleva el riesgo de transferencia de un electrón, creando el
anión radical superóxido y la metamioglobina, la forma de hierro (III) marrón y
fisiológicamente inactivo de la mioglobina.
La mayoría de las personas asocian un color marrón en la carne cruda con el
deterioro y lo rechazan. Sin embargo, un color marrón en la carne cocida se
asocia con la cocción; cuanto más dorada sea la carne, mejor; se hace y más
segura; es mantenerla. Por lo tanto, tendemos a depender del olor para detectar
carne cocida en mal estado durante el almacenamiento.
En la cocina, los espectaculares cambios de color se observan fácilmente cortando
un trozo de carne. Una vez que el interior violeta se expone al aire, pronto se
vuelve rojo cereza y se puede ver una floración similar en la superficie de la carne
cuando se abre un paquete de carne de vacuno al vacío, permitiendo que el
oxígeno llegue a la superficie.
Una inspección cuidadosa de la carne de res recién cortada muestra que las tres
formas de mioglobina se pueden ubicar dentro de la carne por sus colores: en el
interior, la mioglobina violeta está separada de la oximioglobina rojo cereza en la
superficie por una estrecha cinta marrón de metmioglobina. La formación de
metmioglobina tiene una tasa máxima en la carne donde la presión parcial de
oxígeno hace que las concentraciones de oximioglobina y mioglobina sean iguales
debido a la transferencia dominante de electrones bimoleculares al oxígeno para
producir peróxido de hidrógeno:
Es el equilibrio entre la difusión de oxígeno en la matriz de la carne desde la
superficie (que generalmente sigue la ley de Ficks) y la tasa de consumo de
oxígeno por la actividad metabólica residual en la carne lo que determina la
profundidad a la que tienen las dos formas de hierro (II) de mioglobina
concentración igual y en la cual la tasa de formación de metmioglobina es más
alta.183 Las carnes son probablemente la fuente de proteínas más perfecta y
completa para la nutrición humana y brindan infinitas posibilidades de creación de
comidas con una experiencia alimentaria superior; por lo tanto, la producción de
carnes de la más alta calidad posible de una manera ética y ampliamente
aceptable es un asunto que debería preocuparnos a todos. En este contexto, es
notable que un animal que no está estresado en el matadero antes del sacrificio
tiene un alto nivel de glucógeno muscular, que a su vez proporciona altos niveles
de cofactores reductores en la carne con un alto contenido de glucógeno, que se
sabe que tienen un mejor color calidad. Por lo tanto, podemos, en principio, usar
el color de la carne antes y durante la cocción y más tarde durante la comida
como un indicador de la producción ética y aceptable de la carne. Los animales en
libertad como los cerdos en los bosques de roble ibérico o el ganado que pasta
en las regiones montañosas comen un forraje con un alto contenido de tocoferol,
que protege aún más los pigmentos y los lípidos contra la oxidación en la carne
durante el almacenamiento y la cocción, proporcionando de nuevo un vínculo
directo entre la forma en que se crían los animales y la calidad de la carne que
experimentamos durante la cocción y la comida. La producción de peróxido de
hidrógeno en la carne como resultado de la dinámica del ciclo de color de la
carne o de las bacterias del ácido láctico presentes en las superficies de la carne
afecta aún más las proteínas y los lípidos. El peróxido de hidrógeno puede oxidar
la metioglobina a formas de hierro hipervalente de mioglobina, que son altamente
prooxidantes. La perferrilmioglobina, un compuesto de formoliron (V), puede
iniciar la oxidación de los lípidos, mientras que la ferlimioglobina, un compuesto
de hierro (IV), puede escindir los hidroperóxidos lipídicos preformados.183 El ciclo
de peroxidación de la mioglobina, que está vinculado al ciclo de color como se
puede ver en la Figura 12, proporciona un acoplamiento entre la oxidación de
pigmentos y la oxidación de lípidos y proteínas en la carne.
La decoloración marrón persistente de la carne indica que los cofactores
reductores en el producto son agotándose y esa acumulación de metioglobina
ahora está disponible para la conversión en mioglobinas hipervalentes y
prooxidativas. El NADH y otros reductores también son eliminadores eficientes de
la mioglobina hipervalente, protegiendo los lípidos y las proteínas contra la
oxidación. Es probable que las carnes con una decoloración marrón tan
persistente sean difíciles de comer y tengan sabores desagradables. El
agotamiento de los cofactores reductores es una indicación directa del inicio de la
oxidación de los lípidos, que conduce a la rancidez de la carne, y de la
dimerización oxidativa de las proteínas, que conduce a una disminución de la
sensibilidad. En Noruega era legal y una práctica común hasta hace muy poco
empaquetar carne en una atmósfera con un bajo nivel de monóxido de carbono,
que se une muy fuertemente a la mioglobina de hierro (II) . La carbonilmioglobina
es intensamente roja y no se oxida a metmioglobina en condiciones normales, por
lo que los productos cárnicos tienen una notable estabilidad del color, lo cual fue
apreciado en el país con sus numerosas sociedades remotas y pequeñas y su
difícil transporte de alimentos.
Esta práctica se está introduciendo ahora para los paquetes maestros de carnes
minoristas en los Estados Unidos con el fin de lograr una mejor estabilidad del
color de la carne fresca. Sin embargo, la formación de carbonilmioglobina
bloquea el ciclo de color de la carne, y el color ya no es un indicador directo del
estado oxidativo del producto. Además, los cambios de color asociados con la
cocción se vuelven diferentes y el color como indicador de cocción se corrompe.
En otros países, algunos productos cárnicos ahora se empaquetan para el
comercio minorista en una atmósfera controlada con un alto contenido de
oxígeno de hasta el 80% para aumentar la profundidad de la capa de
oximioglobina de la carne y, en consecuencia, mejorar la apariencia roja de Sin
embargo, se ha demostrado que dicha práctica aumenta la oxidación de lípidos
en la carne y también la dimerización oxidativa de la miosina, una proteína de la
carne de importancia para la ternura de la carne. Para un producto cárnico
específico, los beneficios de usar una atmósfera de envasado controlada deben
compararse siempre con cualquier otro efecto introducido en relación con la
calidad del producto.
Con el paso de los años, el curado de carnes se ha desarrollado a partir de la
simple salazón para conservar la carne en una industria importante. En el camino,
la introducción de material orgánico degradado que contiene nitrato en la sal
condujo al uso moderno de nitrito y nitrato en el curado de salmuera. Este
método de curado no solo conserva la carne sino que también crea un color rojo
apetitoso. La importancia del aspecto de color del curado se reconoce en el
término alemán "umrotung" para el proceso. El color rosado de la
carne curada se debe a la nitrosilmyglobin, una forma de hierro (II) de mioglobina
con óxido nítrico coordinado, formado por la reducción de nitrito por ascorbato
agregado o reductores inherentes como NADH presente en la carne.189
Nitrosylmyoglobin es un antioxidante, 190 en contraste con la oximioglobina, que
es un prooxidante. En consecuencia, se debe evitar la decoloración de la carne
curada como se ve después de la exposición a la luz en presencia de oxígeno, y
una decoloración marrón o gris de las carnes curadas indica que la protección
oxidativa por nitrosilmioglobina ha desaparecido. Mientras la carne tenga una
capacidad reductora, la nitrosilmioglobina puede, sin embargo, reformarse y la
carne curada todavía tiene resistencia contra la oxidación de lípidos y proteínas. El
ciclo antioxidativo de la nitrosilmioglobina como asociado al color del producto se
ve en la Figura 10.
El jamón de Parma, por el contrario, se produce sin nitrito o nitrato, y la
oximioglobina se convierte por una secuencia de reacción desconocida en
protoporfirina de zinc, que es el colorante principal de este tipo de carne curada
en seco. Para jamones curados en seco hechos con el uso de nitrito, la
transformación del pigmento en pigmento de zinc está completamente
bloqueada por un mecanismo desconocido. En el jamón Parma de Italia y en el
jamón serrano similar de España, el hierro liberado de la mioglobina por el zinc
aparentemente se inmoviliza o se inactiva de otra manera, ya que estos productos
cárnicos curados en seco son sorprendentemente resistentes a la oxidación de los
lípidos, que normalmente se cataliza mediante compuestos de hierro más simples
que incluyen Fe (II) y Fe (III) iones. El alto valor gastronómico de estos jamones
curados en seco depende de transformaciones químicas muy complejas en la
matriz de la carne durante el largo período de maduración de hasta 18 meses, que
solo se conocen mal pero deben explorarse para su uso en otras carnes
procesadas.
4.2.2 Color de las frutas y hortalizas
Los pigmentos de las frutas y hortalizas desempeñan importantes funciones
fisiológicas en las plantas vivas. Las clorofilas coinciden con el espectro de la luz
solar para una conversión óptima de la energía de la luz en energía química en la
planta.
Al mismo tiempo, nos hemos adaptado para que el color verde proporcione una
indicación de frescura, mientras que un color verde que se desvanece actúa como
un signo de marchitamiento. Los pigmentos azules, rojos y amarillos en las plantas
pertenecen a varias clases de compuestos químicos de los cuales los carotenoides
y los polifenoles son los más importantes.193
Los carotenoides están asociados con las clorofilas como pigmentos auxiliares
para la recolección de luz en la fotosíntesis y son extintores del oxígeno singlete. y
captadores de radicales libres para protección durante el alto flujo de luz. 184,195
Los polifenoles tienen funciones como filtros para la luz UV y como protectores
contra el ataque de insectos, forman parte del sistema enzimático de protección
de heridas y son antioxidantes. Como ya hemos señalado, la apreciación del
hombre por las verduras está fuertemente influenciada por el color verde.
La clorofila, ya sea en la llamada forma a o b, puede degradarse por cualquiera de
los dos tipos de reacciones durante el almacenamiento y la cocción. En una
reacción catalizada con ácido, la clorofila perderá el ion de magnesio coordinado
en la forfirina, lo que dará como resultado un cambio de color de verde brillante a
marrón apagado197 (Figura 14). En la cocina, este cambio de color puede evitarse
mediante el uso de agua ligeramente alcalina para hervir vegetales verdes, que se
pueden obtener, por ejemplo, mediante la adición de bicarbonato de sodio. La
clorofila es lipofílica y está anclada en las láminas de los cloroplastos. La hidrólisis
enzimática del éster fitol convierte la clorofila en clorofilamida hidrófila en un
proceso que ocurre después de la cosecha y aumenta la lixiviación del color verde
de las verduras de hoja durante la cocción. El carácter lipofílico de la clorofila se
reconoce en el muy apreciado color verde del aceite de oliva virgen. Sin embargo,
la separación de la clorofila de los carotenoides del cloroplasto hace que el aceite
sea sensible a la exposición a la luz, ya que la clorofila actúa como un
fotosensibilizador que genera oxígeno singlete, que luego oxida el ácido oleico,
dando como resultado un sabor a heno. La función (fisiológica) de la clorofila en
el aceite vegetal se desacopla de la función de los carotenoides como protectores
contra los radicales y el oxígeno singlete, una protección que es muy importante
en los frutos del olivo durante la exposición al sol.
Los carotenoides solo se sintetizan en plantas y algas y en la cocina proporcionan
el apetitoso color rojo de los tomates maduros y las zanahorias. Sin embargo, los
carotenoides se transfieren a lo largo de la cadena alimentaria, proporcionando
color a otros organismos. Por ejemplo, en los océanos, la astaxantina sintetizada
por el fitoplancton se transfiere al krill y, finalmente, a los camarones y los
salmónidos, lo que les proporciona a todos su coloración rosa rojiza distintiva. En
las cocinas japonesas, el color rojo del camarón es muy admirado y cualquier
mancha blanca de ikaita, un hidrato de carbonato de calcio formado durante el
almacenamiento congelado en la cáscara, se considera un defecto grave, aunque
no tiene ningún efecto sobre el sabor.
En la mayoría de las culturas, un color rosa salmón también se aprecia en platos
preparados a partir de salmón ahumado o hervido o trucha. La trucha y el salmón
se cultivan cada vez más para satisfacer las demandas de los mercados mundiales.
En tales granjas, la pigmentación rosada se asegura mediante la adición de
carotenoides al alimento para peces. La función fisiológica de la astaxantina en la
carne es incierta, pero se considera que una pigmentación uniforme indica alta
calidad.
Sin embargo, los carotenoides se distribuyen de manera desigual en varios tejidos
en la mayoría de los organismos que los absorben. De hecho, la pigmentación de
muchos alimentos se ve afectada en gran medida por las variaciones estacionales
(y otras) en la disponibilidad de carotenoides en la dieta. Las estructuras de
algunos de estos compuestos se ilustran en la Figura 15. Un buen ejemplo, que
probablemente será observado por los chefs y los cocineros domésticos, es la
variabilidad del color de las yemas de los huevos de gallina. Dependiendo de la
dieta de la gallina, las yemas pueden variar de color amarillo pálido a rojo
brillante; en general, las gallinas de corral que tienen acceso a una variedad de
alimentos tienden a comer alimentos más coloridos y producen yemas de huevo
más oscuras y rojas.
Los flavonoides y antocianinas son ejemplos de polifenoles importantes para el
color de las flores y las frutas. Las manzanas que han sido dañadas por los
insectos se volverán rojas más rápido, lo que indica el papel protector de los
polifenoles en las plantas vivas. En la cocina, los colores amarillo, rojo y violeta de
las bayas son importantes para los desiertos de varios tipos y bebidas de frutas.
Normalmente, las frutas frescas tienen una estabilidad de color aceptable, pero al
conservarse los colores se desvanecen. Durante el enlatado, el estaño de las latas
de metal a veces se disuelve y forma complejos con antocianinas de las frutas,
estabilizando el color.193 Las antocianinas tienen un color que varía con el pH, de
modo que los colores rojos dominarán en condiciones ácidas como en postres o
batidos de frutas. Con la adición de jugo de limón. Tales variaciones de color le
permiten al chef la oportunidad de cambiar el color de tales frutas simplemente
cambiando el nivel de acidez. Para las antocianinas, el efecto del pH sobre el color
se debe al complejo equilibrio ácido / base representado en la Figura 16. La forma
ácida de la antocianina está en equilibrio mutuo con la base correspondiente y
con una pseudobase, esta última formada por la adición de un ion hidroxilo. . El
equilibrio entre la pseudobase y la base es independiente del pH pero depende
de la actividad del agua. El heterociclo del esqueleto puede abrirse tanto para la
base como para la pseudobase. Los equilibrios se complican aún más por los
fenómenos de apilamiento molecular, que afectan aún más el color. En la cocina,
el pH se controla fácilmente y los colores de los postres o bebidas a base de frutas
pueden ajustarse en consecuencia.199 4.3. Texturas en los alimentos y cómo
prepararlos El atractivo general de cualquier alimento está determinado no solo
por su sabor sino también, en gran medida, por su textura. Por ejemplo, algunos
alimentos deben ser crujientes y crujientes para disfrutarlos adecuadamente. No
importa cuán bueno sea el sabor de una papa frita "empapada"
(crujiente en el Reino Unido) no saboreará los helados correctos que no sean
adecuadamente lisos debido a que los cristales de hielo grandes tienen una
textura arenosa poco atractiva, mientras que una ensalada blanda aplazará incluso
el restaurante menos exigente. Por lo tanto, el control y la modificación de la
textura es un aspecto importante del repertorio de la cocina y vale la pena
discutirlo con cierta profundidad. Los chefs saben cómo modificar la textura de las
carnes para producir pasteles crujientes pero húmedos y para preparar las tortillas
más ligeras. En muchos casos, siguen procedimientos complejos y largos (pero
bien probados y probados) para lograr los resultados deseados. Sin embargo, a
menudo, con un poco de comprensión de los criterios de estabilidad subyacentes,
pueden lograr el mismo resultado con muchos menos problemas. Una mirada a
cualquier libro de cocina sobre cómo producir una mayonesa simple muestra que
muchos cocineros ni siquiera tienen una comprensión básica de la termodinámica
de la emulsificación. Sin embargo, hay mucho más por explorar aquí que dilucidar
qué hace que esas cosas que los chefs ya hacen (o fallan) funcionen. La
comprensión de la química física para controlar la textura en, por ejemplo,
emulsiones, geles, espumas y vasos tiene una enorme gama de aplicaciones
potenciales para producir alimentos de texturas novedosas e interesantes en la
cocina. Esta es un área donde ya ha habido una gran transferencia de
conocimiento del laboratorio de ciencias a la cocina (“esferificación” que usa calcio
para mediar la gelificación de las espumas de los sistemas de alginato que
retienen y liberan sabores específicos de forma controlada, jaleas calientes, 62
etc.). Nuestros objetivos en esta sección son primero explicar la física y la química
involucradas en el desarrollo de texturas específicas en los procesos de cocción
tradicionales (p. Ej., Asar o freír carne, hornear un pastel, etc.) y segundo cómo
podemos usar nuestra comprensión de la termodinámica. y ciencia de materiales
para proporcionar diferentes formas de controlar la textura en el restaurante y la
cocina doméstica. Hemos elegido dividir la sección en dos partes. En la primera
parte, veremos cómo podemos describir mejor la textura de una amplia variedad
de alimentos procesados (panes, pasteles, helados, etc.) con el fin de proporcionar
un fondo físico químico para la producción y la estabilidad de dichos alimentos.
En la segunda parte, veremos la textura de los alimentos naturales (en particular
las carnes) y cómo se pueden cambiar estas texturas cocinando.
4.3.1. Relaciones entre la textura percibida y las propiedades físicas
medibles
A primera vista parecería que debería ser una cuestión simple relacionar la textura
percibida de los alimentos en la boca con las propiedades físicas medibles de los
alimentos (por ejemplo, el módulo de tensión y cizallamiento y el estrés por
fractura para alimentos sólidos y viscosidad para líquidos). Sin embargo, como
con todas las cosas, las cosas están lejos de ser tan simples. Primero, muy pocos
alimentos, si es que tienen alguno, tienen propiedades mecánicas que se puedan
caracterizar por propiedades de un solo valor. Los alimentos son sustancias
complejas y tienen propiedades físicas correspondientemente complejas. En el
mejor de los casos, son viscoelásticos, por lo que el conocimiento de las
propiedades en un amplio dominio de frecuencia sería necesario antes de que sea
posible una relación entre la textura percibida y la medición. Sin embargo, la
mayoría de los alimentos muestran propiedades no lineales distintas, lo que hace
que el problema sea mucho mayor. Para complicar aún más las cosas, al masticar
la comida en la boca, interactúa con la saliva y cambia sus propiedades, lo que
lleva a cambios con el tiempo que son más o menos imposibles de simular en el
laboratorio. Peor aún, todos masticarán su comida de manera diferente, por lo
que las percepciones que tienen serán diferentes. Considere, por ejemplo, un
alimento que es claramente no lineal, uno que tiene un módulo muy bajo y
resistencia al corte a baja frecuencia y pequeña amplitud pero que a frecuencias y
amplitudes más altas se convierte en un sólido rígido con una alta resistencia al
corte. Tal comida puede parecer suave y lisa para una persona que mastica
lentamente pero dura y quebradiza para alguien que tiene prisa por comer su
comida. En consecuencia, los intentos exitosos de relacionar la textura percibida
con las propiedades físicas medibles son pocos y generalmente se limitan a tipos
específicos de alimentos y descripciones de texturas. Los casos mejor
documentados de relaciones directas entre las propiedades físicas medibles y la
textura percibida se encuentran en el área de los alimentos semisólidos, como los
yogures y las natillas. El grosor percibido, T, de dichos alimentos puede modelarse
en términos de tensión de corte, σ, fieltro en la lengua a medida que se consume
el alimento. Varios autores (p. Ej., Kokini) han informado una relación de la forma
T) a · σb, donde a y b son constantes que dependen tanto de los alimentos que se
consumen como del método por el cual los paneles de sabor evalúan el espesor
percibido. . El esfuerzo cortante que siente la lengua debe calcularse a partir del
conocimiento de la viscosidad del alimento; de nuevo, hay diferentes modelos
para hacer esto (ver, por ejemplo, los cálculos mecánicos de fluidos de DeMartine
y Cussler204). Terpstra et al.205 proporcionaron una discusión detallada de estos
modelos junto con algunos comentarios sobre sus limitaciones. Aunque es difícil
proporcionar relaciones predictivas claras entre las propiedades físicas medidas y
la textura percibida en la boca, las mediciones de textura siguen siendo útiles para
los científicos de alimentos que desarrollan nuevos productos, aunque solo sea
para permitir la eliminación de productos que probablemente tengan texturas
desagradables o de calidad Técnicas de control. En ambos casos, es posible crear
mediciones específicas que pueden usarse para seleccionar productos que
pueden necesitar más pruebas. La gama de métodos de medición de textura que
se han diseñado a lo largo de los años se refleja en el ingenio de quienes trabajan
en el campo. Se han construido todo tipo de dispositivos para simular lo que
sucede mientras comemos nuestros alimentos, desde las mediciones más simples
de rigidez y estrés por falla utilizando máquinas de prueba estándar hasta un
aparato especialmente diseñado y construido que simula el movimiento de
mandíbulas y dientes mientras comemos.
4.3.2. Alimentos no tejidos complejos: espumas y emulsiones
La textura de los alimentos (sólidos) varía desde espumas increíblemente ligeras y
suaves hasta azúcares hervidos muy duros y quebradizos. La gama de
posibilidades es tan amplia que no es posible enumerarlas todas. En esta sección,
primero describimos la amplia gama de posibles microestructuras que ocurren en
el mundo de los alimentos y las catalogamos como espumas, emulsiones y
coloides o materiales multifásicos más complejos. Al mismo tiempo, intentamos
mostrar cómo las diferentes microestructuras se relacionan con las propiedades
físicas de estos alimentos. Muy pocos alimentos e ingredientes alimentarios
pueden caracterizarse como una sola fase. Los ejemplos incluyen agua y
soluciones simples. Las soluciones acuosas incluyen ingredientes naturales como
las claras de huevo (que se pueden considerar como una solución acuosa al 10%
de las proteínas ovoalbúmina, ovotransferencia, ovomomucoide, globulinas,
lisozima, ovomucina y avidina, así como pequeñas cantidades de sales y
carbohidratos) y Los vinos tintos y blancos donde el soluto principal es el etanol,
aunque son los otros solutos menores como el ácido tartárico, los fl avanoides, los
taninos y los aldehídos los que proporcionan el sabor del vino. Los diversos
aceites utilizados en la cocina son nominalmente mezclas de varios triglicéridos
líquidos. El aceite de oliva, por ejemplo, se compone principalmente de una
mezcla de cuatro triglicéridos compuestos de ácido oleico, O, ácido láurico, L y
ácido palmítico, P; estos pueden denominarse OOO (tres ácidos oleicos unidos),
LOO (un ácido láurico junto con dos ácidos oleicos), POO y SOO. Estos
triglicéridos actúan además como un medio de solvatación para varios
componentes menores: alcoholes de cadena corta, clorofilas, vitaminas
liposolubles, etc. El azúcar y la sal son los ingredientes sólidos monofásicos más
comunes utilizados en la cocina. El azúcar puede, como veremos más adelante,
calentarse a una fase líquida y luego girarse y enfriarse rápidamente para formar
un vaso: ejemplos de alimentos de vidrio hilado incluyen el dulce de azúcar. Los
azúcares vidriosos también pueden actuar como solventes en el caso de los
caramelos duros. Dichos productos, en sus versiones más simples, son materiales
monofásicos donde los colorantes y las moléculas de sabor se disuelven en azúcar
amorfo. Si bien es posible encontrar una serie de ejemplos de alimentos
monofásicos, la gran mayoría de los materiales en el mundo de los alimentos son
de naturaleza multifásica. Simplemente pasar de un vino blanco tranquilo a un
vino espumoso como el champán duplica inmediatamente el número de fases. El
champán, cuando está en la botella, puede considerarse como una solución
presurizada y sobresaturada de dióxido de carbono. Tan pronto como se sirve, se
considera mejor como una dispersión inestable de burbujas de dióxido de
carbono que se nuclean rápidamente. Estas burbujas constituyen la segunda fase
del material. La Tabla 4 muestra ejemplos para el desarrollo de la complejidad de
los materiales alimenticios.
La mayoría de los alimentos se pueden describir en términos de varias fases
dispersas, rodeadas por una fase continua o matriz. Dichos sistemas se
denominan, en general, coloides, y dependiendo de las propiedades de las fases
continua y dispersa, se pueden clasificar en las categorías soles sólidos, espumas
sólidas, soles, emulsiones, espumas, aerosoles sólidos y aerosoles líquidos. No
todos estos estados coloidales son igualmente importantes en alimentos y cocina.
Un líquido disperso en un gas se llama aerosol líquido. No conocemos ningún
ejemplo de platos o alimentos con este tipo de estructura. Sin embargo, si uno
rocía un líquido sobre algún alimento, se produce un material intermedio similar a
la niebla, que de hecho es una fase líquida que se dispersa en una fase gaseosa. El
humo utilizado para fumar alimentos pertenece a la categoría de aerosoles
sólidos: partículas sólidas dispersas en una fase gaseosa. Pasando a las
combinaciones que se encuentran comúnmente en los alimentos, comenzamos
con el caso de un sólido disperso en un líquido. Dichos sistemas se denominan
soles; Los ejemplos incluyen chocolate derretido, salsa de chocolate y crema fría
(donde las partículas de grasa son lo suficientemente frías como para ser sólidas).
Los soles se usan principalmente en la cocina como salsas y algunas sopas; Las
propiedades importantes para el chef son el grosor y la cremosidad. En general,
una matriz líquida más viscosa y una mayor concentración de partículas sólidas
aumentará el espesorde una salsa a base de sol, mientras que mayores
proporciones de partículas pequeñas tenderán a aumentar su cremosidad. Una
fase sólida dispersada en otra fase sólida constituye un sol sólido. El chocolate
negro es un ejemplo de un sol sólido ya que los dos sólidos, el azúcar y el cacao
en polvo, se dispersan en la fase continua de grasa sólida. En el caso de los
alimentos sólidos, los chefs tienden a preocuparse por si son duros, quebradizos,
duros o blandos. En general, en los sistemas donde una o más fases sólidas se
dispersan en una matriz única, las propiedades de la matriz dominan, por lo que si
la matriz tiene un alto módulo de tracción, el producto se percibirá como duro si
es dúctil, con un bajo límite elástico. , tan suave, y así sucesivamente. Sin embargo,
el tamaño y la concentración de las inclusiones sólidas también afectan la
percepción de las propiedades generales en la boca, especialmente si las
inclusiones son macroscópicas, de modo que los dientes (o la lengua) las sienten
al comer la comida. Un gas disperso en una matriz sólida se llama espuma sólida.
La gama de propiedades que se pueden lograr con espumas sólidas es amplia;
Las propiedades de la espuma se relacionan principalmente con las propiedades
de la matriz sólida. En un extremo están las espumas quebradizas que se derriten
en la boca; Estos pueden ser ligeros y delicados (como merengues secos) o duros
y quebradizos (las barras de espuma de chocolate Aero). En el otro extremo están
las espumas dúctiles que producen, por ejemplo, bizcochos. Las matrices rígidas
con un estrés de alto rendimiento proporcionan espumas duras o duras (por
ejemplo, panes rancios y tostados), mientras que las matrices de bajo módulo con
estrés de bajo rendimiento tienden a proporcionar espumas más suaves y débiles
(por ejemplo, bizcochos ligeros); las matrices frágiles producen espumas que se
abren cuando se las muerde (p. ej., merengues secos), mientras que las matrices
dúctiles producen espumas que se derriten en la boca a medida que se mastican.
Si bien las propiedades de la matriz dominan el carácter general del producto
(duro, blando, quebradizo, etc.), el tamaño y la proporción de las burbujas
dispersas determinan qué tan ligero se percibe el producto, más burbujas
pequeñas tienden a producir un resultado más ligero. Cuando una fase gaseosa
se dispersa en una fase líquida, produce espuma. Las espumas son muy comunes
en la cocina, tanto como un paso intermedio para un producto (la masa de pan
puede considerarse una espuma antes de cocinar), como parte de un plato (la
crema batida sobre las fresas), o incluso como un plato completo. Por derecho
propio (souffles). Las propiedades clave de las espumas, desde el punto de vista
del cocinero, son similares a las de los soles. Las espumas son fluidos interesantes
de baja viscosidad, el aire se dispersa, a menudo en una fracción de alto volumen
en un fluido de mayor viscosidad. El material formado por las dos fases; la espuma
puede comportarse como un sólido (un recipiente que contiene claras de huevo
batidas a menudo se puede voltear). Sin embargo, si consideramos su
comportamiento reológico no lineal, las espumas se describen mejor como
materiales plásticos que pueden deformarse permanentemente más allá del límite
de tensión de fluencia. El límite elástico y el módulo de cizalladura estática
dependen de la tensión interfacial, el radio medio de la burbuja y la fracción de
volumen de aire; Princen y Kiss han obtenido un rendimiento de expresión teórica
en espumas.210,211 Las emulsiones se forman cuando una fase líquida se dispersa
en otra fase líquida. Las emulsiones constituyen quizás el grupo más grande de
coloides alimentarios. En gastronomía, la mayoría de las salsas y aderezos entran
en esta categoría.
Las propiedades clave de las salsas para el chef son espesor, cremosidad y
estabilidad. Los primeros dos generalmente siguen los de la matriz, pero en
algunos casos (p. Ej., Mayonesas) las propiedades del producto pueden ser muy
diferentes en una fase, vino, aceites, dulces, bebidas no carbonatadas, dos fases
de aceite de vinagreta y fase acuosa de granizado. agua cristalina y fase acuosa
clara de huevo batida aire y fase acuosa aceite de mayonesa y fase acuosa
espuma de cerveza aire y fase acuosa tres fases mantequilla, mantequilla cristalina
y líquida y fase acuosa chocolate negro grasa cristalina, sacarosa cristalina, sólidos
de cacao cuatro fases parfait helado fase acuosa , grasa, aire, agua cristalina,
leche, chocolate, grasa cristalina, grasa líquida, sacarosa cristalina, sólidos de
cacao, cinco fases, crema de mantequilla, grasa cristalina, grasa líquida, azúcar
cristalina, fase acuosa y aire, seis fases, azúcar cristalina, solución acuosa de
azúcar, aire, líquido grasa, grasa cristalina y sólidos de cacao a Estos ejemplos se
simplifican ya que algunas fases pueden en realidad expandirse en más fases (por
ejemplo, cristales La grasa realmente consiste en varias fases cristalinas). de los de
cualquiera de los componentes. El tercero, la estabilidad, es mucho más complejo
y merece una sección propia. Herve´ This recientemente intentó proporcionar un
esquema para clasificar la amplia variedad de estructuras posibles en los
alimentos. Para hacer esto, considera cuatro fases básicas: fases gaseosas (G),
normalmente simplemente aire pero que incluye cualquier fase gaseosa, por
ejemplo, vapor o vapor de alcohol; fases acuosas líquidas (W), agua pura o
cualquier solución acuosa independientemente del tipo o cantidad de solutos;
fases líquidas a base de aceite (O), cualquier aceite, mezcla de aceites o soluciones
de moléculas de cualquier tipo en aceites (se considera que un aceite es cualquier
líquido lipofílico); y cualquier fase sólida (S) sin importar su composición química o
estructura interna, incluidas las grasas sólidas, el hielo, los carbohidratos, etc.
Habiendo definido así cuatro fases continuas básicas a partir de las cuales se
pueden preparar todos los alimentos, esto sugiere que podemos considerar la
estructura de los alimentos en términos de cómo se organizan y proporciona un
formalismo para permitir una descripción concisa de la estructura interna de un
alimento. Por ejemplo, la crema (una mezcla de partículas líquidas sólidas y
aceitosas en una fase acuosa continua) se describiría como (O + S) / W, el símbolo
“/” que indica que las inclusiones de aceite (O) y sólido (S) están contenidas
dentro de una fase acuosa continua (W). La crema batida ocurre cuando se
incorporan burbujas de gas en la crema, por lo que tendría un código estructural
G / [(O + S) / W]. Esto sugiere además que tal simbolismo puede usarse para
describir las transformaciones que ocurren en las operaciones de la cocina, por lo
que la producción de crema batida podría representarse mediante la ecuación (O
+ S) ⁄W + GfG⁄ [(O + S) ⁄W] Además, con el uso de superíndices y subíndices, es
posible incluir información sobre los tamaños (o rango de tamaños) de las
diversas fases y denotar casos complejos donde las inclusiones multifásicas ya
están contenidas entre sí, construyendo estructuras jerárquicas complejas.
Mostramos en la Tabla 5 algunos ejemplos de cómo se pueden clasificar
alimentos particulares en el esquema Este. La utilidad de tal clasificación es que
puede usarse para ver la generalidad de los diversos tipos de productos utilizados
en la cocina. Por ejemplo, Esto analizó cuidadosamente todas las salsas francesas
clásicas de acuerdo con este esquema y descubrió que solo se han utilizado 23
categorías.8 Más interesante aún, descubrió que algunos tipos simples no han
sido utilizados por los chefs franceses tradicionales. La salsa más simple que no se
usa en la cocina tradicional francesa es G / W (burbujas en un líquido). Muchos
restaurantes gastronómicos ahora usan tales espumas en una amplia gama de
platos dulces y salados. Si bien estos desarrollos no se inspiraron directamente en
el esquema This, es posible que las generaciones futuras de chefs puedan
encontrar nuevos platos y variaciones en los platos existentes al examinar tales
clasificaciones.
4.3.2.1. Estabilidad de los coloides alimentarios.
Desde un punto de vista termodinámico, más o menos todas las emulsiones y
coloides alimentarios son inestables. Es decir, la energía libre de los alimentos es
mayor en la emulsión o en el estado coloidal de lo que sería si los alimentos se
separaran completamente en dos (o más) regiones macroscópicas. Por ejemplo,
un simple aderezo de vinagreta se separará, con el tiempo, para formar dos
regiones completamente separadas de aceite y vinagre; el apósito solo se mezcla
temporalmente en una emulsión cuando el aceite y el agua se agitan y se mezclan
espontáneamente una vez que se detiene la agitación.
El exceso de energía libre de una emulsión es creado por el área de interfaz
interna del sistema. El exceso de energía libre de Gibbs de crear una superficie de
área, dA, se puede escribir como dG) γ (dA), donde γ es la densidad de energía
libre de superficie o la tensión superficial γ) ((∂G) / (∂A)) T, p. La tensión superficial
es siempre positiva (una tensión superficial negativa hipotética causaría una
superficie inestable y de crecimiento espontáneo). Dado que los coloides son
sistemas de área superficial en exceso, en comparación con los sistemas
separados por fases macroscópicamente, la situación dispersa siempre será
termodinámicamente inestable. Sin embargo, es posible construir coloides para
que se encuentren en los mínimos locales (en lugar de globales) de la energía
libre y, por lo tanto, sean al menos metaestables. Mientras se prepara una
emulsión, espuma u otra dispersión coloidal, se debe formar una superficie. El
trabajo necesario para crear las superficies en emulsiones y espumas es w) γ∆A,
donde ∆A es el área en exceso creada. Si bien un chef puede no ser plenamente
consciente de la termodinámica de las emulsiones y espumas, él o ella reconocerá
plenamente el trabajo necesario para remover, batir y batir los materiales
alimenticios. A menudo se utilizan máquinas de cocina potentes para obtener el
grado correcto de dispersión. Un ejemplo simple sirve para ilustrar la potencia
necesaria para lograr una emulsión de agua y aceite. Para una emulsión hipotética
de aceite en agua con una fracción de volumen de 0.1 y un tamaño de gota de
0.30 mm, el área de superficie es 2 × 103 m2 / L. Un valor típico de la tensión
superficial del agua de triacilglicerol es 30 mN m-1, de modo que el exceso de
energía libre resultante (o el trabajo necesario) es 60 J / L. Por lo tanto, para hacer
un litro de tal emulsión, se necesita hacer al menos 60 J de trabajo en la mezcla.
Sin embargo, dado que la emulsión es inherentemente inestable, el trabajo debe
aplicarse en poco tiempo, menos que el "tiempo de relajación" de las
gotas, que típicamente será significativamente menor que un segundo. Por lo
tanto, cualquier dispositivo de mezcla utilizado para crear emulsiones debe tener
una potencia en la región de cientos de vatios y funcionar a altas velocidades para
inducir la alta tensión de corte necesaria tanto para deformar la fase que se
dispersará como para romperla en gotas. Ejemplos de tales dispositivos
industriales incluyen tipos de estator de rotor con rendijas estrechas y
homogeneizadores de alta presión que usan grandes caídas de presión y aquellos
que fuerzan el líquido a través de una rendija estrecha a alta velocidad. Ninguno
de estos, por sí solo, creará una emulsión; simplemente dispersan una emulsión
existente en gotas más finas. Hasta el momento no tenemos conocimiento de
ningún equipo especialmente diseñado para la cocina doméstica diseñado para
crear emulsiones. Por el contrario, los chefs y cocineros tienden a utilizar métodos
ineficaces, como el batido manual, donde la mayor parte de la energía se
“desperdicia” al calentar viscosos los líquidos en lugar de crear (y reducir el
tamaño de las gotas existentes).
4.3.2.2. Cinética / Dinámica de la degradación de la estructura.
La estabilidad de una estructura se puede caracterizar por una vida útil antes de la
degradación severa (en este caso, antes de que la separación de fases
macroscópica se convierta en un filtro de sapparent). Esta vida útil debe
compararse con otras escalas de tiempo relevantes para el producto, como las de
degradación química, contaminación microbiológica y consumo. El conocimiento
y la comprensión empírica de la estabilidad se han incorporado a las recetas y
procedimientos tradicionales; de hecho, las recetas para muchas salsas han
evolucionado para que la salsa permanezca estable el tiempo suficiente para
llevarla de la cocina a la mesa y consumirla durante un período prolongado. Sin
embargo, cuando los chefs desarrollan platos novedosos, tienen que abordar las
diversas cuestiones de estabilidad coloidal para garantizar que el producto
permanezca estable desde el momento en que se completa en la cocina hasta el
momento en que finalmente se consume en el comedor. Para este fin, deben
seleccionar los ingredientes apropiados y los aditivos estabilizadores. Además,
necesitan al menos una comprensión empírica de las condiciones bajo las cuales
la
estructura
permanecerá
estable
y
cuánto
tiempo
permanecerá
lo
suficientemente estable. En algunos casos, las escalas de tiempo más largas se
vuelven importantes. La mayonesa, si está bien preparada, tiene una vida útil
mucho más larga que el tiempo entre la fabricación y el servicio, por lo que una
escala de tiempo más relevante a considerar es la degradación química o
microbiológica.
4.3.2.3. Mecanismos / procesos que dan como resultado la separación de fases o la
degradación severa de la estructura.
El campo de la separación de fases líquido-líquido está bien estudiado y
entendido en términos de los impulsores termodinámicos subyacentes. En
consecuencia, la estabilidad de los soles y las emulsiones se ve mejor en términos
de los diversos mecanismos de separación de fases.
4.3.2.3.1. Sedimentación / Crema.
En la industria alimentaria, el proceso de cremosidad en emulsiones se entiende
bien. Esencialmente, siempre que las gotas sean lo suficientemente grandes como
para que el movimiento browniano no sea suficiente por sí solo para mantenerlas
suspendidas, las gotas se difundirán lentamente hacia arriba o hacia abajo debido
a la densidad diferencia entre las dos fases. Esto es lo que le sucede a la leche
entera cuando se deja reposar: la crema sube lentamente hasta la parte superior.
El enfoque más simple es encontrar la velocidad de deriva en estado estable de
las gotas dispersas, suponiendo que las gotas esféricas y las fuerzas de fricción
obedecen la ecuación de Stoke, Vs) g (FD-FC) d2 18ηC donde d es el diámetro de
la gota, FD y FC son las densidades de la fases dispersas y continuas, y ηC es la
viscosidad de la fase continua.212 La ecuación de Stoke rara vez se usa
cuantitativamente ya que varios efectos adicionales conducen a desviaciones de
esta simple estimación de la velocidad de deriva; sin embargo, puede
proporcionar alguna orientación e información para mejorar la estabilidad de los
coloides y las emulsiones en la cocina. Si se puede reducir la velocidad de deriva,
se aumentará la estabilidad. El enfoque más simple es reducir el tamaño de
partícula; La reducción del tamaño de partícula en un factor de 10 conducirá a una
reducción de 100 veces en la velocidad de deriva y, en consecuencia, aumentará la
estabilidad. La regla general simple para los chefs es que las gotas más pequeñas
(generalmente hechas haciendo más trabajo) producirán salsas más estables. Un
método para reducir el tamaño de las gotas es el que se usa comercialmente en el
proceso de homogeneización de la leche. Las gotas de grasa en la leche cruda
tienen una distribución de tamaños bastante amplia, que varía aproximadamente
de 1 a 7 µm. Después de un proceso de homogeneización típico a 20 MPa, la
distribución es bastante angosto y típicamente alcanza un pico a 0.25 µm. Las
cocinas gastronómicas y domésticas pueden beneficiarse de maquinaria similar
para una homogeneización eficiente. Alternativamente, la estabilidad de tales
sistemas puede manipularse controlando la viscosidad de la fase continua, quizás
agregando agentes espesantes (como los almidones utilizados para espesar
algunas salsas; o el uso de carboximetilcelulosa de sodio, goma de algarrobilla,
etc. en algunos productos comerciales). Usando tales aditivos, la viscosidad y, por
lo tanto, la estabilidad coloidal pueden, en muchos casos, mejorarse en unos
pocos órdenes de magnitud.
4.3.2.3.2. Agregación y coalescencia.
Además de las gotas que se separan por gravedad, pueden agregarse en
estructuras generalmente indeseables de mayor tamaño, que luego, debido a su
mayor tamaño, pueden estar sujetas a mayores tasas de sedimentación /
formación de cremas. En el nivel más básico, la agregación se puede describir a
través de la teoría de Smoluchowski, que enfatiza la tasa del proceso como
limitada por difusión. Sin embargo, la teoría no incluye el efecto bastante
importante de las fuerzas repulsivas entre partículas y, por lo tanto, subestima la
estabilidad de las dispersiones de alimentos. La coalescencia es un pequeño paso
más y da como resultado la fusión completa de dos o más partículas. Por ejemplo,
en el caso de un aderezo de vinagre / aceite, la coalescencia generalmente ocurre
una vez que las gotitas se empaquetan estrechamente, habiendo ganado una alta
concentración (ya sea en la parte superior o inferior del recipiente) a través del
proceso de sedimentación / crema. En las espumas de cerveza, una gran cantidad
de la fase líquida vuelve a la cerveza por gravedad y las burbujas de aire se unen
en una estructura más gruesa, que finalmente se colapsa. La coalescencia parcial
es un intermedio entre la fusión completa y la agregación. En la crema batida, los
glóbulos grasos alcanzan un estado de fusión parcial y actúan para formar una
red sólida que proporciona la estabilidad física limitada.
Es poco lo que el chef puede hacer para evitar la agregación y la fusión, excepto
para darse cuenta de que sucederá y generalmente sucederá más rápidamente
donde las gotas están más juntas y el medio circundante es menos viscoso. Pero
vale la pena señalar la importancia de la repulsión electrónica entre las mismas
gotas cargadas (este es a menudo el principal efecto estabilizador en el que las
gotas se cargan). El aumento de la carga en las gotas (generalmente con más y
más golpes) puede afectar significativamente la estabilidad, ya que cada chef sabe
por experiencia haciendo mayonesa.
4.3.2.3.3. Maduración de Ostwald.
La maduración de Ostwald se debe a la difusión de moléculas individuales a través
de la fase continua desde gotas más pequeñas y menos estables a gotas más
grandes. El proceso es impulsado por la contribución de la superficie a la energía
libre que aumenta el potencial químico para los migrantes presentes en las
partículas pequeñas en comparación con las partículas más grandes. Este efecto
crea gradientes de concentración del migrante en la fase continua y, por lo tanto,
una difusión neta. La maduración de Ostwald se conoce bien y se ha observado
en una amplia gama de sistemas de separación de fases. En particular, la
maduración de Ostwald proporciona un rápido crecimiento de la fase dispersa si
es altamente soluble en la fase continua. El proceso, por lo tanto, es lento para los
apósitos, tales como agua en aceite, sin embargo, puede ser muy rápido en el
caso de espuma de cerveza ya que el dióxido de carbono es altamente soluble en
la fase acuosa. El mecanismo también se vuelve relevante para Molecular
Gastronomy Chemical Reviews, 2010, vol. 110, No. 4 2341 productos que se
almacenan durante mucho tiempo, como los postres congelados producidos
comercialmente. En tales casos, el fenómeno puede dar como resultado grandes
cristales de hielo y texturas desagradables.218 Los sistemas donde una fase es
parcialmente soluble en el otro, pequeñas fluctuaciones en la temperatura (o
presión) causarán cambios en la cantidad de la fase dispersa cuando se alcanza
una nueva partición de equilibrio. Cuando los factores externos vuelven al estado
original y se restaura la cantidad neta de fase dispersa, la distribución de tamaño
de partícula cambiará a tamaños más grandes. El fenómeno puede verse como
una mejora del proceso de maduración de Ostwald. Este tipo de proceso es
particularmente importante para el almacenamiento de postres congelados ya
que la fluctuación de temperatura en los congeladores puede conducir al
crecimiento irreversible de grandes cristales de hielo. Para concluir, si bien los
chefs tienen algunas herramientas disponibles para combatir los procesos de
separación de fases que inevitablemente desestabilizan el producto que fabrican,
nunca es posible eliminar la tendencia a que las pequeñas gotas de fases
dispersas crezcan con el tiempo. Todo lo que podemos hacer es estar al tanto de
las escalas de tiempo involucradas y asegurarnos de que los productos
permanezcan lo suficientemente estables durante un período lo suficientemente
largo como para que el comensal pueda disfrutarlos en la mayor medida posible.
Quizás es por esta razón que puede ser particularmente difícil transferir los platos
gastronómicos preparados en los restaurantes a la industria alimentaria en
general. En un ambiente de restaurante, es posible producir y servir platos que
duran toda la vida, mientras que la industria minorista comercial demanda
productos con una vida útil en la región de días o incluso meses. Para
proporcionar vidas tan largas, a menudo es necesario introducir compuestos
estabilizadores adicionales. Los estabilizadores a su vez introducen sus propios
gustos y texturas, que a menudo cambian el carácter de los platos originales,
haciéndolos a menudo menos atractivos. Sin embargo, como veremos en la
sección de geles, algunos chefs ahora están comenzando a usar algunos de estos
estabilizadores y los usan para mejorar la gama de platos gastronómicos que
preparan. Por lo tanto, existe la esperanza de que en el futuro con excelentes
chefs creativos que usen regularmente los tipos de aditivos alimentarios que
fueron vistos como solo aptos para alimentos procesados hace unos años, pronto
podamos ver alimentos de calidad gastronómica que aparecen en los estantes de
los supermercados.
4.3.2.4. Ingredientes y compuestos que mejoran la estabilidad coloidal.
Existe una amplia gama de moléculas de alimentos que pueden usarse para
aumentar la estabilidad de espumas, soles y emulsiones. Generalmente, estas
moléculas se agrupan en dos categorías: emulsionantes y tensioactivos, así como
estabilizadores. Están ampliamente presentes en los ingredientes alimentarios. Los
ejemplos
típicos
incluyen
lípidos
polares
(monoglicéridos,
diglicéridos,
fosfolípidos, glicolípidos, etc.) y proteínas globulares (tales como beta-lactoglobulina); En la Tabla 6 se dan algunos ejemplos de alimentos comunes. Estas
moléculas tienden a reducir la tensión superficial entre las fases. El exceso de
energía superficial reducida disminuye la fuerza impulsora para la separación de
fases. Esto afecta tanto la facilidad de formación de las emulsiones como la
estabilidad de la preparación final. La presencia de un emulsionante disminuye el
trabajo asociado con la deformación y la división de gotas más grandes en
pequeñas. Esto generalmente da como resultado una distribución de tamaños
desplazada a tamaños más pequeños y, por lo tanto, se reduce la velocidad del
proceso de cremosidad / sedimentación. La cinética del proceso de separación de
fases en fases masivas también se modifica por la presencia de componentes
tensioactivos. La disminución de la tensión superficial también disminuye las
diferencias de concentración / presión responsables de la maduración de Ostwald.
La acumulación de tensioactivo en las superficies internas de los alimentos
coloidales también modificará en la mayoría de los casos las fuerzas que actúan
entre las partículas dispersas. Lo más destacado es la acumulación de tensioactivo
cargado, que da lugar a una repulsión electrostática de largo alcance entre
partículas dispersas y, por lo tanto, a una estabilización cinética contra los
fenómenos de agregación. En la Tabla 7 enumeramos algunos ejemplos de
alimentos preparados que se estabilizan utilizando tales moléculas junto con los
estabilizadores utilizados. En los restaurantes y la cocina doméstica, los alimentos
solo deben ser estables el tiempo suficiente para ir de la cocina a la mesa y ser
consumidos. Por lo tanto, es posible preparar y usar alimentos que se encuentran
en un estado metaestable e incluso inestable. Un ejemplo interesante, del Fat
Duck, es el de un limpiador para el paladar de espuma de té verde (para ver una
receta y una fotografía, consulte la página 133 del Libro de cocina de The Big Fat
Duck). El concepto básico surgió una vez que se observó que una mezcla de té
verde y vodka en una espuma de clara de huevo actúa como un excelente
limpiador del paladar. Al ser una espuma que desaparece rápidamente, se puede
servir justo al comienzo de una comida sin riesgo de estropear el apetito, como
podría suceder con una versión más grande y más densa de los mismos
ingredientes. Sin embargo, existe un problema de estabilidad: la espuma se
colapsa muy rápidamente, dejando algo de líquido en el fondo del vaso en el que
se sirve. Por lo tanto, debe prepararse directamente en la mesa y consumirse de
inmediato. Sin embargo, no todos son cooperativos; algunas personas lo dejarán
en reposo (tal vez para saborearlo), pero la estabilidad es insuficiente. Al final, se
encontró una solución congelando la espuma en nitrógeno líquido para hacer una
pequeña esfera de merengue escalfado que se puede poner en la boca donde
desaparece instantáneamente, limpiando el paladar.
4.3.3. Estado cristalino en los alimentos
Muchos de los ingredientes que utilizamos en nuestras cocinas son materiales
total o parcialmente cristalinos (por ejemplo, azúcares, grasas, muchos
carbohidratos y sal). Durante la preparación de los alimentos, estos materiales a
menudo pasarán a través de otros estados líquidos o amorfos debido a la acción
del calor o solventes como el agua. Eventualmente, los ingredientes originales
pueden, a través de la eliminación del solvente durante la cocción y cocción y al
enfriar después del tratamiento térmico, convertirse en nuevos materiales que en
muchos casos también involucran (nuevas) estructuras cristalinas. A menudo
pueden coexistir múltiples formas cristalinas competidoras. La recristalización de
una forma metaestable en una forma más estable termodinámicamente es parte
del envejecimiento (generalmente no deseado) de los alimentos. En general, la
comprensión de estas transiciones de fase de ingredientes alimentarios puede
permitirle al chef obtener una amplia gama de texturas utilizando la combinación
correcta de ingredientes, calentamiento y secado.
4.3.3.1. Agua.
De todas las moléculas de alimentos que se presentan en forma cristalina, el agua
es la más común. El hielo se usa en muchos postres, como helados y sorbetes. El
hielo también está presente en todos los alimentos congelados, por lo que el
crecimiento de los cristales de hielo es importante al considerar su
almacenamiento a largo plazo. En sorbetes y helados es importante que haya una
fase líquida presente para proporcionar suficiente fluidez para que el plato sea
suave y fácil de comer. Sin fase líquida, el hielo permanecería duro y
desagradable. Esto se logra mediante la adición de sacarosa, otros azúcares u
otros solutos como el etanol para crear una depresión suficiente del punto de
congelación para dejar una porción sustancial de solución acuosa no congelada a
la temperatura de servicio típica de -13 a -6 ° C e incluso a temperaturas de
almacenamiento convencionales de -15 a -20 ° C. En muchos helados, el
contenido de azúcar es tan alto como 15%, algo más alto que el contenido de
azúcar típico de otros postres. Sin embargo, a bajas temperaturas nos volvemos
menos sensibles al sabor dulce. Algunos postres congelados, como los granitos,
están hechos con cantidades limitadas de azúcar u otros solutos, y la textura
nevada final de estos platos depende del tratamiento mecánico del hielo
inicialmente bastante sólido y duro. Recientemente, los nuevos mezcladores para
usar con alimentos congelados (como el Paco Jet, ver más adelante, sección
4.4.2.5) han sido explotados en restaurantes para hacer partículas de hielo
finamente dispersas y expandieron el rango de posibilidades dentro de los postres
congelados. Cuando consideramos el almacenamiento de alimentos congelados,
debemos notar primero que la congelación inicial crea cristales de hielo que
pueden dañar la textura de los alimentos congelados, por lo que generalmente es
mejor congelar lo más rápido posible para crear los cristales más pequeños
posibles. Discutimos cómo las temperaturas y tasas de cristalización afectan el
tamaño de los cristales más adelante. En segundo lugar, es importante darse
cuenta de que estos pequeños cristales de hielo no son termodinámicamente
estables. Los cristales más grandes crecerán a expensas de los cristales más
pequeños que desaparecerán en un proceso comparable al de la maduración de
Ostwald descrito anteriormente. Tal recristalización también es promovida por la
presencia de una fase líquida. En la mayoría de los alimentos hay algunas sales y
azúcares presentes en la fase acuosa. Al congelarse, a medida que se forma hielo,
aumenta la concentración de azúcares y sales, pero dado que las temperaturas
eutécticas de la mayoría de las mezclas de sal están por debajo de las que se
encuentran en la mayoría de los congeladores domésticos, en los alimentos
congelados queda algo de solución acuosa.
4.3.3.2. Carbohidratos
Los azúcares simples generalmente se refinan en polvos cristalinos y gránulos de
alta pureza química. Estos son esencialmente materiales de un solo componente,
de modo que, en principio, poseen transiciones de fusión termodinámicas bien
definidas y definidas. Sin embargo, la mayoría de los azúcares no son
químicamente estables; Sufren reacciones de deshidratación al calentarse, lo que
afecta el comportamiento de fusión. Estas reacciones de caramelización se han
discutido previamente. Hay varios platos (como la creme burlé) donde los sabores
y el color de las reacciones de caramelización son deseables. Sin embargo,
también es frecuente que los chefs deseen producir productos azucarados que no
tengan el sabor o el color caramelizados pero que, sin embargo, deban calentarse;
Los ejemplos incluyen azúcares hilados y fl ujos de caramelo. Dos soluciones son
posibles. Primero, es posible seleccionar azúcares que sean más estables; Hay
algunos azúcares, en particular, los alcoholes de azúcar, el xilitol, el sorbitol y el
maltitol, que son estables frente a las reacciones de deshidratación y pueden
fundirse sin un ennegrecimiento significativo. En segundo lugar, se pueden usar
mezclas de azúcares diferentes para reducir el rango de temperatura de fusión.
Por ejemplo, los dulces hervidos se basan en una combinación de sacarosa y
glucosa (en algunos países, jarabes de glucosa). La preparación implica hervir la
solución a una temperatura creciente (la temperatura aumenta a medida que el
agua hierve debido a la elevación pronunciada del punto de ebullición de las
soluciones altamente concentradas). El proceso se detiene a una temperatura de
aproximadamente 146-154°C, lo que indica un contenido de agua muy bajo. Sin
embargo, debido a la presencia de dos o más azúcares (u oligómeros de glucosa),
así como a la eliminación de la mayor parte del agua, la cristalización de sacarosa
y glucosa en el enfriamiento posterior se suprime cinéticamente, 222 de modo
que el proceso proporciona directamente un azúcar superenfriado (vítreo)
derretirse sin entrar en las regiones de alta temperatura utilizadas para derretir
azúcares que aceleran la reacción de deshidratación del azúcar. El efecto de la
glucosa, los oligo o polímeros de glucosa en la cristalización de la sacarosa se ha
estudiado sistemáticamente mediante calorimetría de barrido diferencial.223
Como veremos más adelante, los azúcares también pueden enfriarse para formar
materiales vítreos. Los azúcares cristalinos son deseables en muchos platos y
productos (incluyendo chocolate, fondant, dulce de azúcar, merengues secos),
mientras que los azúcares vidriosos se requieren en otros platos (como los
caramelos duros). La presencia de azúcares cristalinos no solo contribuye a un
sabor dulce sino que también cambia la textura del producto dependiendo de la
cantidad y distribución de tamaño de los cristales. Algunos azúcares,
principalmente xilitol y, en cierta medida, sorbitol, se disuelven rápidamente en
agua a través de un proceso fuertemente endotérmico y pueden usarse para crear
una sensación de frío en la boca. Como veremos en detalle en la sección de geles,
los almidones están presentes en muchos ingredientes básicos como harina y
papas, etc., en forma de pequeños gránulos de almidón micrometersizados,
parcialmente cristalinos. Las partes cristalinas consisten principalmente en las
macromoléculas amilopectina y amilosa. Debido a la acción de una combinación
de agua y calor, las partes cristalinas de los gránulos se derretirán y el gránulo
absorberá agua y se hinchará; eventualmente todo el gránulo puede
desintegrarse. El proceso se llama gelatinización de almidón. La fusión de las
regiones cristalinas se produce a temperaturas cada vez más altas con un
contenido de agua decreciente.224 La temperatura de fusión alcanza su nivel más
bajo
(aproximadamente
58°C
en
el
caso
del
almidón
de
papa)
independientemente del contenido de agua si hay exceso de agua.
4.3.3.3. Grasas y Aceites: Triglicéridos.
Las grasas y los aceites son materiales multicomponentes con multitud de fases
cristalinas que pueden coexistir, haciendo que su comportamiento de
cristalización y fusión sea significativamente más complejo que los sistemas
simples como los azúcares. Las mezclas de triglicéridos en estado líquido se
denominan normalmente aceites, mientras que las mezclas de triglicéridos pura o
principalmente cristalinas se denominan grasas. Los triglicéridos muestran una
riqueza en formas polimórficas, que se pueden agrupar en tres tipos principales,
R, ′ y. Termodinámicamente, estos polimorfos se distinguen por el aumento de la
estabilidad (disminución de la energía libre) y el aumento del punto de fusión en
el orden R, ′ y. En un nivel estructural, difieren en los arreglos de
empaquetamiento de grupos de metileno según los experimentos de difracción
de rayos X de ángulo amplio.226 Los tamaños de los cristalitos individuales son
típicamente de unos pocos micrómetros. En las grasas con un contenido de
triglicéridos líquidos, los cristales de grasa pueden formar una red que penetra en
los materiales, formando un sistema similar a un gel con deformabilidad plástica,
dando lugar a la conocida textura y capacidad de extensión de ingredientes como
mantequilla, margarina, y grasa de cerdo. Para la mayoría de los tipos de grasa,
los cristales metaestables de tipo ′ dan lugar a la distribución de tamaño de cristal
y la red de cristal más óptimos y, por lo tanto, se desean en ingredientes como
mantequilla, margarina y algunas formas de chocolate. Una excepción de base
cultural a esto es el ingrediente del Medio Oriente, el ghee de mantequilla (una
grasa de mantequilla sin agua y proteínas), donde se prefiere una textura
granulada a base de cristales. Se han determinado diagramas de fase de algunas
mezclas de triglicéridos. Sin embargo, en general, las grasas pueden considerarse
mezclas multicomponentes, así como materiales multifásicos. Para sistemas tan
complejos, la derivación de diagramas completos de fases de temperatura de
composición es casi imposible. En cambio, para una grasa específica o una
combinación de triglicéridos, el SFI (índice de fracción sólida), la fracción de
material cristalino presente, puede derivarse en función de la temperatura
utilizando técnicas como DSC o espectroscopía de resonancia magnética nuclear
(RMN) de bajo campo. En tales estudios, la conexión detallada entre el
comportamiento de la fase subyacente y el perfil de fusión SFI sigue sin estar
clara. Sin embargo, está claro que la incompatibilidad entre cristales de diferentes
triglicéridos puede conducir a fenómenos eutécticos. El número de fases
presentes es comparable al número de triglicéridos diferentes, que para la
mayoría de las grasas pueden ser grandes (> 10), lo que hace que la ciencia
detallada de los materiales de las grasas sea extremadamente compleja. En
general, todo lo que se puede decir es que generalmente tienen rangos de fusión
muy amplios. Sin embargo, en algunos sistemas con menos triglicéridos y donde
tienen composiciones que se encuentran cerca de las proporciones eutécticas, se
puede ver una temperatura de fusión comparativamente aguda. La manteca de
cacao, una grasa químicamente simple, tiene tres componentes principales: POS,
POP y SOS (utilizando la notación definida en la sección 4.3.2). Cuando la manteca
de cacao está en el llamado estado V, un polimorfo ′ (el polimorfo deseado para el
chocolate), tiene una temperatura de fusión justo por debajo de la temperatura
corporal. Esta forma de manteca de cacao se encuentra cerca de la composición
eutéctica para el sistema templado de los tres triglicéridos POS, POP y SOS, lo que
explica la agudeza del proceso de fusión del chocolate negro. El intervalo de
fusión mucho más amplio de la mantequilla y la grasa de cerdo se puede
entender en este contexto en términos de una composición de triglicéridos más
alejada de la composición eutéctica de los triglicéridos relevantes. Finalmente,
deberíamos mencionar que la presencia de polimorfos metaestables complica aún
más la medición y observación del comportamiento de la fase ya que el
comportamiento de fusión se vuelve fuertemente dependiente de la historia
térmica. Por ejemplo, a menudo se encuentra que partes de un material se
cristalizarán y liberarán calor al calentarse. Los polimorfos inestables se derriten a
temperaturas relativamente bajas al calentarse (por ejemplo, en un calorímetro
diferencial de barrido (DSC)) para formar masas fundidas superenfriadas que
posteriormente cristalizan en polimorfos más estables y finalmente se funden
nuevamente.
4.3.3.4. Nucleación, crecimiento y otros aspectos dinámicos de las fases
cristalinas en la gastronomía.
Uno de los problemas más importantes con los sistemas alimentarios cristalinos es
el tamaño de los cristales individuales. La tasa de cristalización general y la
distribución de los tamaños de cristal están determinadas por las tasas de
nucleación de nuevos cristales y el crecimiento de los cristales existentes. Ambas
tasas aumentan con la fuerza motriz termodinámica (que depende, entre otras
cosas, del sobreenfriamiento o sobresaturación), y ambas disminuyen a medida
que disminuye la movilidad de las moléculas. El resultado suele ser una curva en
forma de campana para las tasas en función de, es decir, la temperatura, con tasas
que al principio aumentan y luego pasan a través de un máximo antes de
disminuir a medida que baja la temperatura. Sin embargo, la tasa relativa de
nucleación con respecto a la del crecimiento tiende a aumentar a medida que
aumenta la fuerza motriz termodinámica, lo que conduce a la formación de
cristales significativamente más pequeños en los super enfriamientos más altos (y
para la cristalización de la solución en las sobresaturaciones más altas). El
conocimiento cualitativo implícito es a menudo inherente a los procedimientos
gastronómicos clásicos. En la fabricación de fondants y chocolate, a menudo la
masa fundida / solución de azúcar caliente o partes del chocolate derretido se
vierten y amasan sobre un bloque de mármol, lo que garantiza un enfriamiento
rápido y con él la formación de cristales muy pequeños.
Al hacer helado, la mezcla de helado generalmente se agita vigorosamente
mientras se enfría para maximizar el sobreenfriamiento y romper los cristales
grandes que pueden crecer para producir una dispersión muy fina de cristales de
hielo, lo cual es muy importante para la textura percibida de este. Postre
congelado. Los merengues secos se cuecen durante mucho tiempo a una
temperatura suficientemente baja (105°C, muy por debajo del punto de fusión,
aproximadamente 185°C, de sacarosa) para garantizar que la sacarosa se cristalice
a medida que se elimina el agua. En los casos en que se desea prevenir la
cristalización, como en la fabricación de dulces duros, explotamos el hecho de que
la cristalización se puede extinguir mediante enfriamiento suficientemente rápido
a través del intervalo de temperatura de la cristalización rápida general y en una
región de temperatura más cinéticamente estable. Sin embargo, debe tenerse en
cuenta que la cristalización de dicho material impuro debe implicar la acumulación
de impurezas y la difusión a distancias cada vez más largas a medida que avanza
la cristalización (en lugar de formar una fusión supersaturada / sobreenfriada que
eventualmente será vítrea).
4.3.4 Estado vítreo en los alimentos
Algunos de los macrocomponentes de los alimentos, como los azúcares, los
carbohidratos más grandes y, en cierta medida, las proteínas, se forman vidrios
cuando las masas fundidas o las soluciones de estos componentes alimenticios se
enfrían o secan lo suficientemente rápido como para evitar los procesos de
cristalización. La formación de vidrio es importante para la descripción y la
comprensión de los caramelos duros, el dulce de azúcar, las galletas, las costras y
las galletas, etc. De hecho, casi todos los alimentos crujientes están en estado
vítreo. Brevemente, un vidrio es, desde un punto de vista estructural, un material
molecularmente desordenado que se comporta desde un punto de vista
mecánico simple como un sólido, caracterizado por un alto módulo de corte del
orden. Sin embargo, los vasos de comida son a menudo más como líquidos muy
viscoelásticos que muestran procesos de relajación muy lentos (con tiempos de
relajación, τ, de muchas horas y, por lo tanto, también se les puede asignar
formalmente una viscosidad. Las gafas también son frágiles, lo cual es muy
importante para las texturas crujientes percibidas que producen.
Las tasas de los procesos de relajación, así como la viscosidad de los vasos de
alimentos, dependen en gran medida de la temperatura, con una dependencia de
la temperatura muy distinta de Arrhenius. Al enfriar materiales alimenticios
amorfos, la dependencia muy pronunciada de la temperatura da lugar a una
transición moderadamente bien definida del comportamiento líquido al
comportamiento sólido a la llamada temperatura de transición vítrea, Tg. La
calorimetría
diferencial
de
barrido
utilizando
velocidades
de
barrido
estandarizadas de 5-10 grados / min es la técnica preferida para la determinación
de las temperaturas de transición vítrea en los sistemas alimentarios, aunque
pueden emplearse otros métodos.231 La fuerte dependencia de la temperatura de
la viscosidad cerca de la transición vítrea es más comúnmente descrito por la
expresión de Williams-Landell-Ferry (la ecuación WLF): ln (η (T)) ⁄ (η (T0))) (- C1 (TT0)) ⁄ (C2 + (T-T0)) donde η es la viscosidad, T0 es alguna temperatura de
referencia, y C1 y C2 son constantes pertinentes a la combinación del material
formador de vidrio y la temperatura de referencia. Si no hay conocimiento
específico disponible del material bajo investigación, se puede emplear una
combinación de una temperatura de referencia de Tg y los llamados valores
universales de C1 (17.44K) y C2 (51.6 K). Aunque la predicción numérica precisa
dentro de la gastronomía no es relevante en la mayoría de los casos, la ecuación
WLF da una impresión de los cambios en las propiedades del material a medida
que los materiales alimenticios se enfrían durante el procesamiento gastronómico.
Un conjunto de constantes, cercanas a los llamados valores universales, predicen
que la viscosidad cambiará en 10 órdenes de magnitud en un intervalo de
temperatura de aproximadamente 20 ° C. La Tabla 8 muestra que la temperatura
de transición vítrea (medida calorimétricamente) depende en gran medida de la
naturaleza de los componentes de los alimentos. Para azúcares, la transición vítrea
calorimétrica oscila entre -29 ° C para xilitol y 110 ° C para trehalosa. La
temperatura de transición vítrea del almidón seco y los componentes de almidón
seco es alta desde el punto de vista de la cocina (> 200 ° C). La temperatura de
transición vítrea del agua ha sido muy debatida e informada en un rango de
temperatura que puede considerarse irrelevante desde el punto de vista de la
gastronomía. La diversidad de temperaturas de transición vítrea ofrece al chef
creativo la posibilidad de manipular las texturas de los alimentos intercambiando
componentes y cambiando la composición de los ingredientes. A diferencia de los
componentes alimenticios puros de la Tabla 8, los alimentos generalmente están
hechos de mezclas. La temperatura de transición vítrea de tales mezclas se puede
calcular como un promedio ponderado de las temperaturas de transición vítrea de
los componentes individuales. Se han informado varias expresiones para el cálculo
de la temperatura de transición vítrea de las mezclas.231 Lo más importante es
que los componentes con bajas temperaturas de transición vítrea deprimen
fuertemente la temperatura de transición vítrea de las mezclas; El efecto se
conoce como plastificación. El agua solvente siempre presente es el plastificante
más prominente y eficiente en los sistemas alimentarios. La absorción de
humedad es responsable de la pérdida de crujientes en muchos alimentos, por
ejemplo, galletas, que pueden tratarse como compuestos a base de almidón con
regiones vítreas. En la cocina, muchos platos dulces incluyen el jarabe de azúcar
hirviendo en varias etapas. Esencialmente, a medida que el agua es expulsada, la
concentración de la solución aumenta con un aumento correspondiente en el
punto de ebullición (y una disminución en la plastificación). El progreso del
proceso generalmente se controla mediante la medición de la temperatura de
ebullición y se termina a una temperatura específica para obtener la consistencia
requerida. Por supuesto, la temperatura de transición vítrea y la viscosidad tanto
de la solución / fusión en caliente como del producto enfriado dependen del
contenido de agua. Las diversas etapas de los jarabes generalmente se
denominan hilo, bola blanda, bola firme, bola dura, grieta blanda y grieta dura.
Las temperaturas de transición vítrea y las viscosidades de las diversas etapas se
dan en la Tabla 9.
Tabla 8. Temperatura de transición del vidrio de inicio determinado por calorimetría
de varios componentes de alimentos secos
componente Tg / ° C xilitol -29, sorbitol -9, fructosa 5, glucosa 31, sacarosa 62,
trehalosa 110, lactosa 101, agua sin azúcar -133, almidón 243, gelatina 100.
4.3.5. Geles y gelificación
4.3.5.1. Introducción a los geles.
Las gelatinas originales son las gelatinas a base de carne que surgen naturalmente
de los jugos de carnes y huesos hervidos. Reciben su nombre del gelare latino
(para congelar), presumiblemente a medida que los jugos de carne clarificados
calientes eventualmente se convierten en un sólido transparente al enfriarse. Por
lo tanto, cuando se descubrió que la estructura subyacente era que una solución
de moléculas largas formaba una red tridimensional al enfriarse, no es
sorprendente que las moléculas identificadas como responsables de la formación
de la gelatina se llamaran gelatina. Hoy entendemos que un gel es un sistema
donde un gran volumen de líquido se estabiliza en forma sólida mediante una red
de moléculas de polímero de cadena larga parcialmente disueltas. Siempre que
estas moléculas largas formen una red tridimensional completa en todo el
sistema, tendrá un comportamiento sólido y se convertirá en un gel. Las
propiedades del gel dependen en gran medida de las propiedades de esta red
polimérica. Dado que esta red normalmente es muy diluida y está formada por
moléculas que son, más o menos, aleatorias (aunque están hinchadas por la
presencia del líquido circundante), es razonable en muchos casos tratar la red
como un sistema similar al caucho.
Las temperaturas de transición vítrea se estimaron usando la ecuación de GordonTaylor a partir de las temperaturas de transición vítrea del agua y sacarosa seca. La
viscosidad se estimó utilizando la ecuación WLF y el conjunto de constantes
universales. La mayoría de los geles comienzan como una solución de moléculas
poliméricas en un fluido (en geles alimenticios casi siempre agua, aunque también
son posibles geles a base de aceite y alcoholes). Se produce algún proceso por el
cual las moléculas se reticulan; Esto puede ser químico o físico. A medida que se
forman más y más enlaces cruzados, el peso molecular efectivo de las moléculas
de
polímero
disuelto
aumenta
y
la
viscosidad
aumenta
de
manera
correspondiente. A medida que las moléculas forman enlaces entre sí, pronto se
hace posible construir una red tridimensional completa en toda la solución, en
cuyo punto se forma un gel. La densidad de reticulación a la que se produce esta
red tridimensional completa se denomina a veces límite de percolación.234 En un
caucho, la rigidez y la extensibilidad se determinan por el peso molecular entre los
reticulados y la longitud de segmento equivalente de los polímeros. . Las teorías
más simples suponen que las moléculas entre los enlaces cruzados adoptan
configuraciones aleatorias con una longitud de segmento equivalente (l) que es la
longitud de un segmento de una molécula hipotética de la misma longitud total
(L) que la molécula real, lo que garantizaría su finalización. hasta la distancia final
(r) es la predicha por la de una caminata aleatoria simple. La rigidez, G, del caucho
viene dada por G ≈ (3kT) / (2Ll) y la máxima extensibilidad λmax por λmax) n1 / 2,
donde n es el número de segmentos en la molécula. Por lo tanto, un gel hecho de
una molécula más rígida tendrá una longitud de segmento equivalente más larga
y, por lo tanto, para la misma densidad de reticulación será correspondientemente
más rígida y menos extensible. Del mismo modo, para el mismo sistema, si la
densidad de reticulación es menor, el gel será más suave y más extensible. Otra
complicación es que no todos los enlaces cruzados son estables. En algunos geles
son lábiles, de modo que el gel puede fluir en cierta medida y, si se rompe, tiene
la posibilidad de reformarse.
4.3.5.2. Métodos de gelificación.
Existe una amplia gama de posibles mecanismos de gelificación según el tipo de
uniones o enlaces cruzados y su relativa estabilidad. Podemos dividir las uniones
en dos grandes categorías: química y física. Las uniones químicas son irreversibles,
mientras que las uniones físicas generalmente se pueden deshacer tan fácilmente
como se hacen. Los ejemplos de geles con uniones químicas en los alimentos
están bien ilustrados en la cocción de los huevos. Tanto la clara de huevo como
las yemas pueden formar geles a medida que se calientan. En ambos casos, los
enlaces cruzados covalentes se crean entre las proteínas una vez que se han
desnaturalizado. Tanto la desnaturalización como la reticulación son procesos
activados térmicamente con diferentes temperaturas de activación para diferentes
proteínas. Las claras de huevo formarán un gel debido a la desnaturalización y la
reticulación de las proteínas de la albúmina a temperaturas superiores a aprox.
52°C, mientras que las proteínas en las yemas de huevo requieren una
temperatura más alta (a 58°C). Convenientemente, esto proporciona un método
para preparar huevos hervidos suaves perfectos: simplemente coloque los huevos
en un baño de agua con temperatura controlada durante un tiempo prolongado,
lo suficiente como para que alcancen el equilibrio térmico (∼30 min) a una
temperatura superior a la temperatura de albúmina se entrecruzará pero debajo
de aquello en lo que las proteínas de la yema lo hacen. Sin embargo, la mayoría
de los geles que encontramos en la cocina son de naturaleza física más que
química. El más común es probablemente el gel de gelatina. A pesar de la
naturaleza común de los geles de gelatina, los detalles de los mecanismos por los
cuales las moléculas de gelatina individuales se asocian todavía son, en el mejor
de los casos, poco conocidos. Parece que la mayoría, si no todas las uniones,
involucran varias moléculas y pueden ser semiorderizadas. Es probable que en
realidad exista un rango de diferentes tipos de uniones, enredos moleculares
simples, regiones donde pares de moléculas interactúan quizás entrelazándose
mutuamente, y zonas donde varias moléculas se unen para formar estructuras
semiordernadas. Además, no todas las gelatinas son iguales; provienen de
diferentes fuentes y tienen pesos moleculares muy diferentes, por lo que el rango
de posibles tipos de unión puede diferir significativamente entre los productos. En
general, esto deja una situación compleja para el chef. La concentración mínima
de gelatina requerida para hacer un gel del sistema depende de la capacidad de
formar una red reticulada tridimensional; entonces, las moléculas más cortas (peso
molecular más bajo) necesitan concentraciones más altas. Así, los geles de
gelatina pueden formarse y fundirse en rangos de temperatura bastante grandes.
Por ejemplo, la concentración de gelatina parece afectar la temperatura de fusión,
los geles más concentrados tienden a tener rangos de fusión más altos. Sin
embargo, otras propiedades de la solución (p. Ej., PH) también pueden afectar la
propensión a que se formen uniones al igual que la temperatura. Algunas uniones
solo se forman a temperaturas comparativamente bajas, y otras se forman muy
lentamente, por lo que un gel puede cambiar sus propiedades durante el
almacenamiento, generalmente al aumentar la densidad de reticulación, por lo
tanto, ambos hacen que el gel sea más rígido y menos extensible, en términos
alimentarios, lo que proporciona una mayor resistencia gel más resistente Las
únicas reglas duras y rápidas son que cuanto más gelatina se use, más rígido será
el gel resultante. Otras moléculas de alimentos que forman gel utilizan una
variedad de mecanismos para crear las uniones. Estos incluyen enredos simples,
fuerzas electrostáticas, por ejemplo, el uso de contraiones para unir sitios
específicos (alginatos), precipitación local causada por cambios de pH y
cristalización. En los últimos años, una amplia variedad de agentes gelificantes han
encontrado nuevos usos en la gastronomía en restaurantes. Aquí damos solo un
par de ejemplos. Primero, trabaje en El Bulli por Ferran Adria usando el hecho de
que los alginatos pueden convertirse en gel al cambiar el ambiente de contraión
condujo al proceso que se ha dado a conocer en los círculos gastronómicos como
esferificación. El proceso se puede utilizar, por ejemplo, pequeñas esferas con una
piel externa resistente y un centro líquido que se ve y tiene una textura similar a
las fotografías de caviar de algunos ejemplos, y el proceso se puede encontrar en
Un día en el Bulli,
pero que tienen cualquier sabor elegido. Se prepara una
solución de alginato con el sabor deseado y luego se vierte en un baño de agua
con una solución adecuada de una sal de calcio, a medida que la solución cae y se
forma en pequeñas esferas, a medida que caen en la solución de calcio, la capa
externa se gelifica rápidamente para crear El caviar. Un ejemplo del uso de esta
técnica en el restaurante son las “aceitunas” verdes esféricas servidas en una
cuchara en El Bulli. Otra aplicación de las propiedades de los agentes gelificantes
es explotar el hecho de que pueden ser bastante resistentes a la temperatura; A
diferencia de los geles de gelatina que normalmente se funden alrededor de 3040 ° C, algunos geles como el agar pueden tener una temperatura de fusión de
hasta casi 100 ° C. Dichos geles se han utilizado como capas con sabor en platos
calientes para mantener separados los diferentes alimentos. Sin embargo, quizás
el uso más espectacular es el sorbete flameante inventado en el Fat Duck. Aquí un
sorbete está dopado con un agente gelificante adecuado (pectina) para que
mantenga su forma incluso cuando el hielo se derrita. Tal sorbete se puede
revolver en la mesa, proporcionando un sorbete que está realmente caliente en el
exterior y completamente congelado en el medio.
4.3.5.3. Geles
Propiedades
Los geles pueden caracterizarse por sus propiedades principales, por ejemplo,
duras, elásticas, quebradizas, fluidas, etc. La mayoría de estas propiedades son
inherentes a un sistema particular; dentro de un sistema particular, el grado de
reticulación a veces puede controlarse (hasta un límite), y la concentración del
agente gelificante puede variar. Estas dos variables generalmente proporcionan
control sobre la rigidez del gel, pero no sobre quebradizo o elástico&; tales
propiedades están determinadas por la rigidez de los propios agentes gelificantes.
Hay una gran cantidad de agentes gelificantes ahora disponibles para el cocinero.
Por lo tanto, es posible hacer geles que retienen la resistencia incluso cuando
están muy calientes (usando, por ejemplo, agar como agente gelificante), así
como geles que forman costras en pequeñas gotas líquidas (usando, por ejemplo,
alginatos que gelifican bajo cambios en el contenido de contraiones). Las
posibilidades son casi infinitas. En la Tabla 10 se proporciona una lista de agentes
gelificantes fácilmente disponibles que están aprobados para uso alimentario
junto con algunas notas sobre el tipo de geles que producen y las condiciones
bajo las cuales forman geles. Es lamentable que las condiciones precisas bajo las
cuales cualquier agente gelificante formará un gel siempre dependa del peso
molecular del material específico, pero los fabricantes rara vez proporcionan esta
información vital, por lo que el chef generalmente se ve reducido a realizar
algunos experimentos de prueba y error, para establecer las mejores condiciones
para cada aplicación específica. Una clase particularmente interesante de geles
son los formados por almidones; estos no solo se pueden hacer en la cocina, sino
que con mayor frecuencia ocurren dentro de los alimentos mientras se cocinan.
En la siguiente sección veremos la estructura de los gránulos de almidón y cómo
forman pequeñas partículas de gel cuando se hinchan y se calientan.
4.3.5.4. Almidón hinchado, que incluye papas, arroz y harina.
El almidón está formado por muchas plantas en pequeños gránulos; un gránulo
típico puede tener unos pocos micrómetros de ancho. Dentro de un gránulo, la
planta coloca anillos sucesivos, cada uno con una mayor o menor proporción de
amilopectina. En los anillos con un menor contenido de amilopectina, las
moléculas se empaquetan muy juntas en una forma bien ordenada, lo que hace
que estas partes de los gránulos sean más resistentes a ataque de enzimas; tales
capas a menudo se denominan cristalinas. Los gránulos no son puramente
amilopectina y amilosa; Las plantas también incorporan algunas proteínas a
medida que hacen los gránulos. Es importante destacar que diferentes plantas (y
diferentes variedades de la misma planta) incorporan cantidades muy diferentes
de proteínas en sus gránulos de almidón. La cantidad de proteína y dónde se
encuentra en los gránulos de almidón es crucial cuando se cocina con alimentos
ricos en almidón. El agua fría añadida a los gránulos de almidón será absorbida
por las proteínas, pero apenas penetrará en la amilosa y la amilopectina. En
consecuencia, los gránulos ricos en proteínas absorben cantidades significativas
de humedad a temperatura ambiente en comparación con los almidones bajos en
proteínas. La absorción de agua puede ser importante ya que afecta en gran
medida la forma en que se utilizan los gránulos de almidón. Si hay suficientes
proteínas alrededor del exterior de un gránulo de almidón y absorben suficiente
agua, pueden unir los gránulos. Una vez que un gran grupo de gránulos se une,
es improbable que los que se encuentran cerca del centro se hinchen aún más
con agua adicional; Este puede ser el origen del “bulto” en salsas, etc.
Mientras que el agua fría no afectará en gran medida la amilosa o la amilopectina
en un gránulo de almidón, el agua caliente ciertamente lo hará. Cuando los
gránulos de almidón se calientan, las capas cristalinas ordenadas comienzan a
derretirse a medida que la temperatura supera los 60 ° C. La temperatura de
fusión real depende de las cantidades relativas de amilopectina y amilosa y de qué
tan bien se empaquetan las moléculas de amilosa para formar pequeños cristales
dentro de los gránulos. Este desorden y apertura de la estructura de los gránulos
permite que el agua penetre. Las moléculas de amilosa lineal son bastante
solubles en el agua y la amilopectina ramificada se disuelve con menos facilidad. A
medida que las moléculas se superponen entre sí en un grado significativo, no se
disuelven completamente en el agua, sino que forman un gel suave. Los gránulos
de almidón pueden absorber una enorme cantidad de agua sin perder su
integridad; Esta es una de las razones por las que son tan buenos agentes
espesantes. Por ejemplo, los gránulos de almidón de papa pueden hincharse
hasta 100 veces su volumen original. Esta hinchazón proporciona el efecto
espesante de los almidones utilizados en la cocina. El espesamiento de una salsa
con ingredientes como la harina o el almidón de maíz es un ejemplo de la
gelatinización de gránulos de almidón en un estado óptimo de inflamación.
Cocinar en exceso la salsa puede resultar en una desintegración completa de los
gránulos, liberando amilopectina y amilosa en solución con la consecuencia de un
adelgazamiento no deseado de la salsa. Enfriar una suspensión de almidón
gelatinizado da como resultado geles en los que las regiones cristalinas sirven
para unir la amilopectina y la amilosa en una estructura no líquida global. El
almacenamiento adicional de dicho gel puede conducir a la denominada
retrogradación, generalmente no deseada, que es causada por la recristalización
de amilopectina en una forma termodinámicamente más estable. El gel expulsa
agua y se vuelve más denso y más estable al calor durante este proceso. La
cocción de panes implica la gelatinización de gránulos de almidón; Durante el
enfriamiento y el almacenamiento inicial del pan fresco, la amilosa cristaliza
parcialmente y transforma la textura pastosa de la miga de pan muy fresco o
todavía caliente en la textura más deseada de un pan fresco. El almacenamiento
adicional conducirá a la cristalización de la amilopectina y a la formación de pan
duro, que tiene una sensación seca y dura a pesar de que el envejecimiento no
necesariamente implica la pérdida de agua. Las papas proporcionan un excelente
sistema para ver qué se puede hacer con un sistema de gelificación de almidón.
Uno simplemente puede cocinar las papas y luego triturarlas (romper
mecánicamente las estructuras principales) para permitir que las moléculas de
almidón absorban cualquier líquido presente; Por lo general, las papas pueden
contener fácilmente más de tres veces su propio peso de líquido adicional sin
dejar de ser lo suficientemente firmes como para comerlas con un tenedor. Por lo
tanto, es posible crear una amplia gama de platos de papa con sabor;
Tradicionalmente, las grasas como la mantequilla o la leche a menudo se agregan
para proporcionar una textura cremosa y los aromatizantes como el ajo para
proporcionar una nota sabrosa adecuada. Sin embargo, en la práctica, es posible
usar más o menos cualquier líquido para hacer puré de papas, por lo que el agua
de las coles rojas proporciona un puré rosado claramente aromatizado o el uso de
una cerveza oscura proporciona un puré marrón ligeramente amargo y maltoso.
Sin embargo, si el contenido de agua es lo suficientemente bajo, como hemos
visto anteriormente, el componente almidonado puede volverse vidrioso;
entonces tenemos una textura crujiente, como en chips (chips en el Reino Unido).
Un refinamiento adicional es crear una Tabla 10. Algunos Agentes gelificantes
utilizados en la preparación de alimentos 250–252 condiciones de agente
gelificante para conjuntos de alginatos de gelificación en presencia de conjuntos
de agar de contraiones divalentes en enfriamiento; el mecanismo termorreversible
implica la formación de geles de carragenano de doble hélice cuando se mezclan
con proteínas geles de goma de algarrobo al agregar varios contraiones, incluidos
geles arábigos de goma de boratos a altas concentraciones y en entornos ácidos
por precipitación parcial de moléculas enredadas, xantano proporciona geles
diluyentes de cizallamiento; gelificación gelificante termorreversible geles de
pectina de formación de doble hélice termorreversibles a pH bajo y con iones
divalentes derivados de celulosa, diversos derivados forman geles por
hinchamiento, o incluso gelatina absorbente que forma geles termorreversibles
sobre textura vítrea refrescante en el exterior, dejando un gel cremoso suave en el
interior. Esto se puede hacer en platos muy procesados, como las papas de
croqueta, donde el puré de papas se enrolla en formas adecuadas y luego se fríe
para eliminar el agua de la capa externa, o en trozos de papa donde no se ha
agregado líquido adicional, como las papas fritas. La clave para las papas fritas
crujientes es evitar que el agua del almidón gelificado interior migre a la capa
vítrea exterior y, por lo tanto, reduzca su temperatura de transición vítrea y la
empape. Una solución notable, iniciada en el Fat Duck, es comenzar cocinando las
papas fritas en agua hasta que estén a punto de separarse; habrán absorbido algo
de agua durante esta etapa y formarán geles firmes al enfriarse. A continuación,
las papas fritas se secan colocándolas en un desecador de vacío; durante esta
etapa, las capas externas se secan bastante al tacto pero, por supuesto, aún
retienen cantidades significativas de agua. Estas papas fritas se ponen en aceite a
una temperatura de alrededor de 110 ° C para hervir el agua en las capas externas
y volverlas vidriosas. Luego, en una tercera etapa, las papas fritas se ponen en
aceite más caliente a aprox. 190 ° C; En esta etapa, la capa externa vítrea se
ablanda temporalmente y, a medida que se genera vapor del gel dentro, empuja
gran parte de la capa vítrea ahora ablandada fuera del interior, dejando una
naturaleza hinchada distinta a las papas fritas. En el posterior enfriamiento y
servicio, el pequeño espacio de aire entre el interior y el exterior ralentiza la
difusión del agua, asegurando que la textura crujiente permanezca durante al
menos el tiempo que le toma al comensal comer las papas fritas. Un fenómeno
interesante similar es el estallido de granos de cereales; Todos estamos
familiarizados con las palomitas de maíz. Al calentar, la capa externa del maíz, que
inicialmente es de naturaleza vítrea, se ablanda para volverse gomosa. Al mismo
tiempo, se acumula presión dentro de los granos a medida que parte del agua en
el almidón ligeramente hinchado se convierte en vapor. Si el equilibrio es correcto,
entonces hay suficiente presión dentro de los granos para hacerlos explotar justo
cuando la capa externa vítrea es lo suficientemente suave como para que ya no
pueda soportar la presión. La clave del proceso es asegurar que haya suficiente
agua en el interior de los granos para generar la presión y poca agua en las capas
externas para que permanezcan vítreos hasta que la temperatura sea lo
suficientemente alta como para convertir suficiente agua en vapor para permitir
que los granos hacer estallar. Se pueden hacer estallar más o menos granos si se
cocinan inicialmente en agua para aumentar el contenido de agua en el centro y
luego se secan en un horno frío (a aproximadamente 50°C) para reducir el
contenido de agua de las capas externas mientras se deja el interior bien
hidratado
4.3.6. Cocción de carne
4.3.6.1. Desnaturalización de proteínas y los cambios texturales asociados.
Al comienzo de la cocción, la carne tiene una sensación fluida. Durante el proceso
de cocción, los cambios más obvios son la contracción del volumen muscular con
la consiguiente pérdida de líquido y el desarrollo de una rigidez ausente en la
carne cruda. Los cambios de textura en la carne están relacionados con todas las
etapas en la desnaturalización de la fibra y las proteínas del tejido conectivo. La
miosina comienza a coagularse a aproximadamente 50 ° C, lo que le da a la carne
algo de firmeza. La miosina exprime algunas de las moléculas de agua que la
vaina de tejido conectivo expulsa aún más de la célula. En filetes y chuletas, el
agua también se escapa de los extremos cortados de las fibras. En esta etapa, la
carne es firme y jugosa. Alrededor de 60 ° C, más proteínas dentro de la célula se
coagulan y las células se vuelven más segregadas en un núcleo sólido de proteína
coagulada y un líquido circundante. En este rango de temperatura, la carne
progresivamente se vuelve más firme y más jugosa. A 60-65 ° C ocurre la
desnaturalización del colágeno en el tejido conectivo. El colágeno se contrae y
obliga al líquido a salir de las células. En esta etapa, la carne libera mucho jugo, se
encoge y se vuelve más masticable y seca. Una cocción continua conduce a una
carne más seca y continuamente más compacta. Sin embargo, a unos 70 ° C, el
colágeno del tejido conectivo comienza a disolverse en gelatina y las fibras
musculares se separan más fácilmente. En esta etapa, la carne parece más tierna,
aunque las fibras todavía están rígidas y secas porque las fibras ya no forman una
masa sustancial y porque la gelatina proporciona una jugosidad por sí sola.
4.3.6.2. Ternura de la carne y métodos de cocción apropiados.
La cocción ideal de la carne minimizaría la pérdida de humedad y el
endurecimiento de la fibers a la vez que maximizaría la conversión de colágeno en
gelatina. En la práctica de la cocina ordinaria esto es difficult, y por lo tanto, el
método de cocción se suele ajustar a la ternura de la carne. La principal diferencia
entre los cortes tiernos y menos tiernos de la carne es la cantidad relativa de
tejido conectivo. La carne tierna tiene una pequeña y la menos tierna proporción
del tejido conectivo. Cuando se cocina la carne con un alto contenido de tejido
conectivo el objetivo es provocar la hidrólisis del colágeno y dejar el fibers libre
para que se desmorone, en cuyo caso la carne parece ser tierna. Esto se puede
lograr cocinando la carne en presencia de agua. Si se añade un poco de ácido, el
proceso hidrolítico se acelera. El vapor es aún más efficient que el agua, y si está
bajo presión de manera que la temperatura está por encima de la de ebullición, la
hidrólisis se produce rápidamente. Los métodos que utilizan agua o vapor
incluyen la cocción al vapor y el estofado. Para los cortes tiernos se utilizan los
métodos de calor seco de asar a la parrilla y asar a la parrilla, ya que estos
presumiblemente tienen tan poco tejido conectivo que no es necesario quitarlo
para que la carne se ablande. La cocción de la carne tierna puede ser un desafío
ya que el rango de temperatura deseado es muy estrecho y es difficult para
obtener una temperatura uniforme en un trozo de carne. Cuando se fríe o se asa
la carne a una temperatura alta, habrá un gradiente de temperatura desde el
exterior hasta el centro, lo que significa que la carne se secará en el exterior antes
de alcanzar la temperatura deseada en el centro. Utilizando un largo tiempo de
cocción a una temperatura más baja este problema puede ser eliminado; sin
embargo, se necesita una temperatura alta para las reacciones de dorado
deseadas en el exterior. Este problema lleva al procedimiento común de cocina de
calentar la carne a alta temperatura por un corto tiempo para obtener las
reacciones de dorado (Maillard) y finish la cocción a una temperatura más baja. El
cocinero también puede retirar la carne del fuego antes de que esté
completamente cocinada y confiar en el calor posterior a finish la cocción de
forma más gradual. El tiempo de cocción ideal se ve afectado por una serie de
factores como la temperatura inicial de la carne, la temperatura de cocción,
flipping de la carne, el contenido de grasa de la carne y la extensión de los huesos
en la carne. Por lo tanto, no hay manera de hacer una predicción precisa del
tiempo de cocción ideal.
4.3.6.3. Efecto de las condiciones de cocción en la textura de la carne.
Para determinar las condiciones óptimas de cocción de la carne scientifically es
necesario
comprender
los
procesos
inducidos
por
el
calor
como
la
desnaturalización de las diversas proteínas y las consecuencias de la textura, como
se ha descrito anteriormente. En varios estudios se ha investigado el efecto del
tiempo y la temperatura en la sensibilidad de la carne y los cambios de
textura255-257. La calorimetría diferencial de barrido (DSC) se está utilizando para
investigar la desnaturalización de las proteínas mediante la medición de la entrada
de energía al calentar la muestra de carne.
El método de Warner Bratzler, que mide la fuerza de cizallamiento al cortar la
carne, se ha utilizado a menudo para determinar objetivamente la ternura. Sin
embargo, los resultados no suelen corresponderse con una evaluación sensorial.
4.3.6.3.1. Descripción detallada de los procesos durante el calentamiento.
El aumento de la fuerza de cizallamiento con el aumento de la temperatura se
produce en dos fases distintas. La first se produce a 45-50 °C y se ha asociado con
la desnaturalización de las proteínas myofibrillar (actina y miosina). La
desnaturalización de la actinomiosina conduce a una liberación de tensión y fluid
es forzada a salir del espacio entre el endomio y el myofibrils desnaturalizado, lo
que explica la pérdida observada de fluid a estas temperaturas. El aumento de la
temperatura (65-70 °C) en la fuerza de cizallamiento se atribuye a la contracción
del colágeno perimisional. El fibers está desnaturalizado y puede verse que
cambia de un fiber opaco e inelástico con un patrón de bandas característico a un
fiber hinchado con propiedades elásticas. El grado de contracción y pérdida de
fluid depende de la naturaleza de los enlaces cruzados intermoleculares, que
estabilizan el colágeno perimisional fibers. Por esta razón, el grado de contracción
es mayor en los animales más viejos. El calentamiento durante períodos
prolongados a temperaturas superiores a los 70°C causa finalmente una reducción
del valor de cizallamiento, probablemente debido a la ruptura de los enlaces
peptídicos en la molécula. La fuerza residual de fibers que une el músculo
contribuye a la dureza de la carne, además de la tensión generada por la
contracción térmica del colágeno perimisional. En general, la masa de la carne
depende de la cantidad de proteína myofibrillar desnaturalizada, mientras que la
textura está determinada principalmente por el colágeno fibers del perimio. Se
producen dos efectos: la compresión de los haces musculares durante la
contracción del colágeno y la unión de los haces musculares debido a la fuerza
residual del colágeno desnaturalizado fibers. En cada caso, los efectos están
determinados por la naturaleza y la extensión de la reticulación del colágeno.
4.3.6.3.2. Cambios en la textura debido a la desnaturalización (tiempo y
temperatura).
Martens investigó los cambios de textura de la carne de vacuno durante la
cocción. La tabla 11 muestra los resultados interpretados en términos de
desnaturalización térmica de las tres principales proteínas.
De la Tabla 11 se puede ver que tanto la desnaturalización de la miosina como de
la actina resulta en un aumento de firmness, de la fuerza de mordida y del trabajo
de masticación total (normalmente referido como dureza). La desnaturalización de
la actina también da lugar a un aumento de las cantidades de bolo residual y tiene
un efecto negativo en la jugosidad y la impresión de textura total (la carne se
vuelve más seca). La desnaturalización del colágeno conduce a una reducción de
la cohesividad, la fuerza de mordida, el bolo residual, la jugosidad y el trabajo de
masticación total y un aumento de la impresión de textura total (en términos
cotidianos, la ternura). Esto significa que para lograr una experiencia alimenticia
óptima la carne debe calentarse a una temperatura en la que el colágeno esté
desnaturalizado pero la actina siga siendo autóctona, es decir, entre 62 y 65 °C. La
tasa de desnaturalización de la actina depende tanto del tiempo como de la
temperatura; a 66 °C la desnaturalización del 10% de la actina se logra en
aproximadamente 10 min, el 50% de la desnaturalización en aproximadamente 40
min, y el 90% de la desnaturalización en aproximadamente 100 min. Tornberg
sugiere que la desnaturalización de las proteínas sarcoplásmicas tiene un gran
impacto en la textura de la carne, ya que la desnaturalización por debajo de 50 °C
causa un aumento de la dureza de la carne, pero en el rango de temperaturas de
50-65 °C hace que la carne parezca más tierna, ya que estas proteínas forman un
gel en el espacio que rodea los paquetes fibers y fiber. A temperaturas superiores
a los 65 °C este gel es mucho firmer y conduce por lo tanto a una textura menos
tierna. Esto está de acuerdo con los resultados encontrados por Martens
4.3.6.3.3. Presión.
Ma y Ledward estudiaron el efecto de la presión (0-800 MPa) en la textura del
músculo de la carne. Encontraron que una presión de 200 MPa causó una gran
disminución significant de la dureza, la masticabilidad y la gomosidad (evaluada
por el análisis de la textura profile: Tipo de micro sistema estable) en el rango de
temperatura de 60-70 °C. Usando DSC los cambios de textura fueron analizados
más a fondo. El colágeno era, como se esperaba, inerte a la presión, mientras que
la miosina se desplegó tanto por la presión como por la temperatura. De los
resultados obtenidos se concluyó que es poco probable que los cambios
inducidos estructuralmente sean una causa importante de la significant pérdida de
dureza observada cuando la carne es tratada a 60-70 °C y 200 MPa. En su lugar,
se sugiere una proteólisis acelerada en estas condiciones.
4.3.6.3.4. Transferencia de calor.
Los procesos inducidos por el calor, como se ha descrito anteriormente,
dependen todos ellos de la transferencia de calor en un trozo de carne al
cocinarse. Algunos estudios han trabajado en la modelización de la transferencia
de calor en la carne. La mayoría de los estudios se refieren principalmente a la
cuestión de la seguridad (es decir, cuándo alcanza la carne los 75 °C en el centro,
pero se han realizado algunos estudios sobre el impacto de la transferencia de
calor en las propiedades de la textura. Modelar la transferencia de calor en la
carne es una tarea inmensamente difficult. La carne rara vez es uniforme en
tamaño o forma; consiste en varias fracciones de proteína, cada una con sus
propias propiedades térmicas, y un gran número de procesos ocurren durante el
calentamiento. Estos procesos provocarán cambios en las propiedades térmicas,
por ejemplo, cambios en la capacidad de calor, la conductividad térmica, etc., y
cambios en las dimensiones, la capacidad de retención de agua, etc. Además,
durante el calentamiento, se transporta agua en la carne, lo que provoca el
transporte de calor y, si la temperatura es suficientemente alta, la evaporación del
agua en la superficie. Para complicar aún más las cosas, la dirección fiber también
juega un papel en la transferencia de calor. Sin embargo, la comprensión de los
fundamentos de la transferencia de calor en la carne (y el uso de un termómetro
al cocinar) puede conducir a una mejor calidad gastronómica de la carne
cocinada, ya que esto reducirá el riesgo de sobrecocción. Califano y otros
simularon la transferencia de calor durante el proceso de cocción de la carne y los
cambios de textura relacionados. Proponen un modelo para el proceso de cocción
como herramienta para analizar el efecto de las operaciones de cocción en la
textura de la carne. Se estudió el efecto de la transferencia de calor coefficient, la
temperatura del medio de cocción y el tamaño del trozo de carne en la dureza
(por el método de Warner Bratzler) de la carne cocinada. Si el medio de cocción
estaba por encima de 85 °C la dureza media era alta independientemente del
tiempo de procesamiento. Por el contrario, una temperatura baja da un producto
más tierno.
4.3.6.3.5. Marinar la carne:
Ablandamiento.
Marinar, sumergir la carne en un medio fluid, se ha utilizado durante muchos años
para flavor carne, así como ablandar en la cocina doméstica. El marinado de la
carne puede considerarse como un método químico para ayudar a ablandar la
carne, lo que también cambia el flavor de la carne. Sin embargo, la literatura sobre
este tema está impulsada principalmente por la demanda de la industria
alimentaria para ablandar la carne. Las soluciones de adobo pueden mejorar la
percepción de jugosidad y ternura de la carne, así como aumentar el peso del
producto. Sin embargo, hay un problema particular con el adobo de la carne en el
sentido de que el adobo penetra en la carne muy lentamente y por lo tanto sólo
funciona en las capas externas. Este problema a veces se supera inyectando el
adobo en la carne.
Varios estudios han investigado las propiedades de los agentes de ablandamiento,
centrándose en la obtención de la jugosidad y ternura óptimas sin causar ningún
efecto indeseable en el color o flavor. Los mecanismos para aumentar la ternura y
la jugosidad suelen estar relacionados con una mayor capacidad de retención de
agua (WHC) y la hinchazón de myofibrils.
Los ácidos, como el vinagre, el jugo de limón o el vino, son ingredientes muy
comunes en un adobo. Se ha descubierto que el adobo ácido de la carne mejora
la ternura y la jugosidad y aumenta el peso del producto debido a la retención de
agua. Sin embargo, también se ha encontrado que el marinado ácido afecta al
flavor, dando un desagradable sabor ácido. Se ha demostrado que el mecanismo
que subyace a la acción de ablandamiento de los adobos ácidos implica un
aumento de la proteólisis y una mayor conversión de colágeno en gelatina. Tanto
el pH bajo como el alto del músculo después del adobo tienen efectos positivos
en la textura y dan un aumento de la capacidad de unión al agua y la hinchazón
de la proteína myofibrillar. A medida que el pH se aleja del punto isoeléctrico, la
capacidad de retención de agua aumenta debido a un incremento en la cantidad
de cargas negativas en las proteínas de la carne que pueden ligar el agua.
Dado que en la proteína myofibrillar se observa un aumento del WHC a ambos
lados del punto isoeléctrico, las soluciones alcalinas también tienen propiedades
de ablandamiento. El marinado alcalino es un método común de ablandamiento
en la cocina china, y también se utiliza comúnmente como marinado en la cocina
casera en la India.
Un estudio de Hsieh y otros en 1980 demostró que ese tratamiento con
bicarbonato causaba hinchazón y fusión del myofibrils y oscurecía las estructuras
dentro del sacómero. Aunque en Occidente se ha pasado por alto el marinado
alcalino en general, los trabajos recientes se han centrado en el uso del
bicarbonato para reducir al mínimo el problema de la carne de cerdo pálida,
blanda y exudativa (PSE).
Wynveen encontró que la inyección postmortem de bicarbonato de sodio y
fosfato de sodio mejoró el WHC y el color en la carne de cerdo. Del mismo modo,
Yang encontró que la inyección postmortem de bicarbonato de sodio en la carne
dio un aumento en el WHC y la solubilidad de la proteína myofibrillar así como la
disminución de la pérdida de goteo, la pérdida de peso durante la cocción, y la
fuerza de cizallamiento. Sheard comparó el efecto del bicarbonato de sodio con el
de la sal y el fosfato, que también son agentes de ablandamiento comunes en la
industria alimentaria. Todas las soluciones dieron un mayor rendimiento
significantly y una disminución de la fuerza de cizallamiento. El efecto del
bicarbonato de sodio en la fuerza de cizallamiento y la pérdida de cocción fue tan
grande como el de la sal y el fosfato. Sin embargo, las muestras tratadas con
bicarbonato contenían bolsas de aire-filled entre fibers, dando un aspecto inusual
que podría no ser apreciado por los consumidores. Este problema podría ser
causado por la generación de dióxido de carbono producido durante la cocción,
que probablemente también sea un factor que contribuya al cambio de textura.
Un estudio reciente de Anna y otros investigó el efecto sinérgico del bicarbonato
de sodio y la ablandamiento de la hoja en la ternura de la carne del rumen del
búfalo. Descubrieron que el bicarbonato de sodio daba una mayor ternura basada
en el análisis analítico y sensorial.
Las técnicas de marinado alcalino utilizadas en algunos lugares de Asia pueden
compararse con la forma tradicional sueca/noruega de preparar la carne seca fish
(lutefisk). El secado era una forma común de preservar fish (puede mantenerse
durante años en el clima del Ártico), y la preparación de lutefisk era una forma
primitiva de reconstituir el resistente fish sin humedad. Lutefisk se hace
sumergiendo el bacalao seco en agua dulce durante una semana, luego se
sumerge en una solución alcalina durante varios días más y se vuelve a sumergir
en agua dulce durante otros dos días. Originalmente se utilizaron las cenizas de
una madera fire (rica en carbonato y minerales) o piedra caliza (carbonato de
calcio) y más tarde lejía (hidróxido de sodio). El fish se vuelve muy blando después
de la cocción, lo que puede explicarse por las proteínas del fish que acumulan una
carga positiva en la solución alcalina. Esto hace que las proteínas se repelan entre
sí, y sólo se forman enlaces débiles entre el músculo fibers, dando una textura
suave. Otra forma química de ablandar la carne es mediante el uso de enzimas.
Durante muchos años los indígenas mexicanos han sabido que el látex de las
hojas de papaya tiene un efecto ablandador en la carne durante la cocción. Se ha
investigado la enzima principal, la papaína (una cisteinil-proteinasa). Tiene poco
efecto a temperatura ambiente, por lo que la acción principal se produce durante
la cocción. Por encima de los 50 °C la estructura del colágeno se afloja y es
vulnerable al ataque de la proteinasa; a menos que se desactive la enzima, ésta
seguirá atacando al colágeno hasta que no quede ninguno y la carne se haya
deshecho. Ashie y otros, en 2002, compararon el uso de la papaína y una proteasa
aspártica (expresada por Aspergillus oryzae) por su efecto de ablandamiento en la
carne. Encontraron que la proteasa aspártica tiene una ventaja sobre la papaína al
tener un specificity limitado sobre las proteínas de la carne y ser fácilmente
inactivada por la cocción. Además, se ha informado del uso de proteasas ficina de
kiwi y bromelina de piña.
4.4. La mayoría de las técnicas de cocina han existido de una forma u otra durante
muchos siglos, pero a menudo no son bien comprendidas por quienes las utilizan.
En esta sección tratamos de describir la física y la química básicas de las técnicas
tradicionales de cocina utilizadas en la cocina para que los cocineros puedan
evitar estos errores de "colegiales". Luego pasaremos a describir cómo se pueden
introducir "nuevos" métodos adaptando el equipo que se encuentra en el
laboratorio de ciencias. De hecho, este proceso ya ha comenzado a tener un
impacto real en algunas cocinas donde, por ejemplo, la introducción de los baños
de agua con temperatura controlada de estilo de laboratorio permite mucho finer
control del proceso de cocción y, por lo tanto, al mismo tiempo, mejora la
consistencia y reduce los desechos.
4.4.1. 4.4.1. Métodos de cocción tradicionales
4.4.1.1. 4.4.1.1. Uso del calor.
Muchos métodos de cocción u operaciones de unidades gastronómicas implican
el calentamiento del material alimentario para inducir cambios químicos y/o físicos
que favorezcan el desarrollo de flavors y texturas agradables y creen alimentos
microbiológicamente seguros. Sin embargo, también solemos calentar los
alimentos simplemente para servir una comida caliente. Los alimentos
gastronómicos se sirven a menudo por encima de la temperatura ambiente (por
ejemplo, ensaladas calientes) incluso cuando no hay specific razones físicas,
químicas o microbiológicas para el calentamiento. Sin embargo, calentar la
comida aumenta la liberación de compuestos de aroma, cambia la percepción de
la comida y puede crear la sensación directa de calor. Durante el calentamiento las
temperaturas elevadas modificarán la estabilidad termodinámica de los
componentes de los alimentos y harán posibles los cambios químicos y
especialmente las transiciones de fase (por ejemplo, la fusión, la evaporación, la
gelatinización, la desnaturalización de las proteínas). Mediante esas transiciones se
puede transformar el propio alimento: se pueden romper las paredes celulares de
las plantas, ablandar los vegetales, desnaturalizar la proteína de la carne, hacerla
más resistente, etc. Para el cocinero gastronómico es importante ser consciente de
la gama de posibles transformaciones y su impacto en la flavor y la textura del
alimento que se calienta.
Las temperaturas elevadas cambian las tasas de las reacciones químicas; los
compuestos químicos que de otra manera son metaestables pueden volverse
inestables, y pueden producirse cambios severos en la escala de tiempo del
proceso de cocción (de minutos a días). Por ejemplo, las proteínas pueden
hidrolizarse en péptidos y aminoácidos durante la cocción de las calderas, las
reacciones de Maillard tendrán lugar durante el proceso de fritura a temperaturas
elevadas, etc. Las transiciones de fase que se producen en los alimentos son en su
mayoría fuertemente endotérmicas. La demanda de significant cantidades de calor
puede a su vez influence el proceso de cocción perturbando la dinámica de
transporte de calor y humedad. Dado que la mayoría de los alimentos tienen un
contenido de agua bastante elevado, la evaporación del agua es un fenómeno
especialmente importante para comprender la mayoría de los métodos de
cocción.
El agua tiene un calor specific particularmente alto (capacidad de calor), 4,19 kJ/K.
Por consiguiente, la energía necesaria para calentar 100 mL de agua desde la
temperatura ambiente hasta el punto de ebullición (normal) es de unos 31 kJ. Sin
embargo, una cuestión mucho más importante es el alto calor latente de
evaporación del agua (2,26 MJ/kg). Así, la energía necesaria para evaporar 100 mL
de agua es aproximadamente 222 kJ; se necesita aproximadamente 7 veces más
calor para evaporar el agua en comparación con el calentamiento de la misma
desde la temperatura ambiente hasta la temperatura de ebullición. Este gran
requerimiento de calor es uno de los factores limitantes más importantes en la
cocina, especialmente cuando se escalan las recetas.
La distribución de la temperatura en los alimentos durante la preparación puede
ser fuertemente influenced por los fenómenos de evaporación. Dado que muchos
ingredientes de los alimentos son muy húmedos, su comportamiento térmico
puede ser modelado, con una aproximación a first, por el comportamiento del
agua pura. En las operaciones de cocción en las que la temperatura de la
superficie puede superar los 100 °C (por ejemplo, en la fritura) es necesario
desarrollar una corteza seca para que la temperatura local sea superior a la del
agua hirviendo; la pérdida de agua permite una alta temperatura y la consiguiente
aceleración de las reacciones químicas, como las reacciones de Maillard specific al
proceso de fritura.
La presencia y la evaporación del agua afectan al transporte del calor a través de
los alimentos mientras se están cocinando. En particular, tienden a reducir la
velocidad a la que aumenta la temperatura en el centro de los alimentos que se
están cocinando y, por lo tanto, también aumentan los gradientes de temperatura
dentro de los alimentos.
4.4.1.2. Métodos de calentamiento.
4.4.1.2.1. Hervir.
Hervir (calentar en agua hirviendo) es quizás la más simple de todas las técnicas
de cocina. Para la mayoría de las hortalizas podemos suponer que la temperatura
está cerca de los 100 °C (por supuesto, la adición de sal o los cambios en la
presión atmosférica afectarán a la temperatura de ebullición, pero tales cambios
son generalmente pequeños). Podemos entonces tratar el proceso de cocción
como un problema de transferencia de calor relativamente sencillo con las
condiciones límites de una temperatura constante uniforme (100 °C) en la
superficie de los alimentos. Así, los tiempos de cocción serán reproducibles.
El tiempo necesario para cocinar diferentes alimentos variará enormemente; la
temperatura real requerida diferirá entre los alimentos. En muchos casos, los
alimentos se cocinan durante un corto tiempo en agua hirviendo, creando un
gradiente de temperatura significant a través de los alimentos. Consideremos, por
ejemplo, las judías verdes cocinadas durante 3 o 4 min. La temperatura de la
superficie será de 100 °C, mientras que el centro tendrá una temperatura de sólo
unos 30 °C. A medida que la comida se deja en un plato, el calor continúa en flow
para reducir (y eventualmente eliminar) este gradiente de temperatura.
En algunos alimentos queremos asegurarnos de que algún proceso físico o
químico proceda. En tales casos, la escala de tiempo del proceso de cocción
puede ser mucho más larga que la del transporte de calor, lo que da lugar a
menos gradientes de temperatura dentro del alimento durante el proceso de
cocción. Entre los ejemplos en que se utilizan tiempos de cocción más largos
figuran la necesidad de gelatinizar el almidón en la cocción del arroz (y en menor
medida de las patatas) y la hidrólisis de las proteínas, que es necesaria para
proporcionar el flavor de las existencias.
Algunos platos completos se preparan en agua hirviendo. Podemos considerar los
guisos y algunas salsas simplemente como una solución diluida con solutos de
bajo peso molecular (sales, aminoácidos, etc.). La ebullición se produce cerca del
punto de ebullición normal del agua (cualquier elevación del punto de ebullición
debido a las sales disueltas no tiene ninguna importancia práctica). La temperatura
se mantendrá uniforme mientras no se acumule material sólido en el fondo de la
olla cerca de la fuente de calor, en cuyo caso puede comenzar a recalentarse y
"quemarse"; es necesario remover para evitar que esto suceda.
En la cocina hay muchas formas diferentes de describir el agua hirviendo. Las
principales diferencias están simplemente en la tasa de entrada de calor. La
entrada mínima de calor es la que sólo mantendrá la temperatura a 100 °C con la
mínima cantidad de evaporación de vapor. A medida que aumenta la entrada de
calor, también aumenta la tasa de creación de vapor y la rapidez de las burbujas
que suben a la superficie; en alguna entrada de calor el flow causado por las
burbujas se vuelve bastante caótico, lo que provoca un violento movimiento y
mezcla de alimentos en la olla.
La ebullición suave con una mínima entrada de calor, lo suficiente para asegurar la
ebullición del agua, se suele denominar "cocción a fuego lento". Algunos chefs
afirman que el hervido a fuego lento causa menos endurecimiento de la carne
que un hervido más "rápido", aunque hasta donde sabemos no hay pruebas
reales de tal efecto. Sin embargo, puede ser que la entrada de calor en estos
casos no sea sufficient para mantener el agua en el punto de ebullición y la
temperatura real fuera significantly más baja, en cuyo caso un producto más
tierno podría ser muy posible.
En el extremo opuesto, con un alto aporte de calor, los cocineros suelen decir que
el agua está en un "hervor rodante", lo que indica los movimientos a gran escala
del agua. Si se añade comida a una olla a un "hervor"... hervir" la entrada de calor
puede ser sufficient para evitar una caída de temperatura significant ya que la
comida fría tiene que ser calentada, reduciendo así el tiempo de cocción, y el
movimiento violento del agua puede asegurar que la comida se mantenga en
movimiento e impedir que se pegue a sí misma. Sin embargo, no hay ninguna
literatura donde se hagan distinciones claras, y la experiencia personal sugiere que
estos no son efectos importantes.
4.4.1.2.2. Vaporización.
En el proceso de cocción al vapor, los alimentos (como las verduras, fish, o la
masa de pan) están en contacto con el vapor por encima del agua hirviendo. El
calor se transfiere al alimento a medida que el agua gaseosa se condensa en la
superficie del alimento y libera su calor latente. El vapor es, por lo tanto, un medio
muy eficaz para transferir el calor en contraposición al aire caliente a la misma
temperatura (como se ve en el proceso de cocción). Se podría considerar que el
vapor es lo opuesto a la cocción, ya que condensa en lugar de evaporar el agua
en la superficie de los alimentos. No se forma una corteza, y el alimento no se
deshidrata, lo que crea resultados muy diferentes. En la cocción al vapor la
temperatura de la superficie es de 100 °C debido al equilibrio entre los dos
estados del agua. La cocción al vapor se parece en muchos aspectos a la
ebullición y al hervor, aunque algunas diferencias pueden ser importantes. Los
alimentos no se sumergen en agua, por lo que probablemente se pierden menos
compuestos solubles de los alimentos. Generalmente se cree que el vapor crea
texturas con un mejor mordisco y es una forma de calentamiento más suave en
comparación con la ebullición.
4.4.1.2.3. Fritura y fritura profunda.
En la fritura se utiliza una temperatura mucho más alta que cuando se cocina en
agua. En la fritura profunda, la temperatura del aceite suele ser de unos 160-180
°C. La temperatura de la superficie de los alimentos es, por lo tanto, muy superior
al punto de ebullición del agua, y se produce una ebullición rápida. Esta ebullición
requiere una gran cantidad de calor, por lo que la temperatura del aceite de
cocina normalmente baja rápidamente, lo que lleva a una reducción de esta
ebullición superficial. En la práctica, la cantidad de comida que se pone en una
freidora de grasa profunda afectará en gran medida la forma en que se cocina. Si
se introduce demasiada comida de una sola vez, la temperatura se reduce por
debajo de los 100 °C y la comida no se volverá "crujiente".
En la fritura superficial (o seca) se utiliza una temperatura alta (de superficie)
(normalmente de 200 a 240 °C) y, por lo general, algo de aceite de fritura para
asegurar una buena conducción del calor. La temperatura de la superficie se
controla (a diferencia de la ebullición) mediante un equilibrio entre el calor
necesario para evaporar el agua y el calor suministrado por la estufa. A diferencia
de la ebullición del agua, no hay una transición de fase para controlar la
temperatura del aceite de fritura o la superficie de la sartén. La temperatura
permanece no uniforme durante todo el proceso de fritura debido a la
evaporación del agua.
Se producen dos procesos de transporte principales: la conducción del calor
desde la superficie caliente hacia el centro y el transporte del agua hacia la
superficie donde se evapora el agua (por supuesto, puede evaporarse desde
cualquier superficie, pero la mayor parte de la evaporación vendrá de la superficie
caliente en contacto con la sartén). Se forma una corteza de fritura seca, caliente y
relativamente biendefined. Justo por debajo de la corteza se espera que la
temperatura esté cerca de los 100 °C debido a la evaporación del agua. Así, se
crea un gran gradiente de temperatura sobre la corteza de fritura.
La temperatura de la superficie de la corteza es comparable a la del aceite de
fritura. Si la temperatura en la corteza es lo suficientemente alta, las reacciones de
oscurecimiento pueden tener lugar a velocidades considerables. Sin embargo, la
temperatura en el centro del alimento sólo aumentará lentamente con el tiempo,
a medida que el calor se conduce hacia el interior. Por ejemplo, en el caso de la
fritura de filetes, el proceso termina cuando la temperatura ha alcanzado los 4060 °C, dando al centro un color rojo apropiado. Esto puede tomar (para un típico
bistec de 3 cm de espesor) entre 5 y 12 min.
Durante el calentamiento, los alimentos (especialmente la carne) liberan
cantidades considerables de agua (debido a los cambios de la carne a
temperaturas superiores a la temperatura de desnaturalización de las proteínas
musculares). El aporte de energía debe corresponder a esta liberación para
evaporar rápidamente toda el agua y mantener la temperatura de la superficie del
alimento muy por encima de los 100 °C. Una energía demasiado escasa dará lugar
a un proceso de cocción y asado en el que la temperatura de la superficie será
cercana a los 100 °C, lo que dará lugar a un menor oscurecimiento y a una
formación diferente de flavor. A menudo los cocineros olvidan que no deben
intentar cocinar demasiados filetes (o dorar demasiada carne) a la vez. La cantidad
que puede ser cocinada está limitada por la potencia del quemador utilizado en
su estufa. La potencia del quemador debe ser significantly mayor que la necesaria
para hervir el agua que se libera de la carne que se está cocinando. Este problema
es particularmente importante cuando se amplían las recetas. Una receta que
funciona bien cuando se cocina para cuatro puede fallar completamente cuando
se duplica para una cena de ocho personas, porque la temperatura de la olla no
puede superar los 100 °C con el aumento de la cantidad de carne.
La potencia de los quemadores de las modernas estufas domésticas suele ser de
hasta 2,5 kW, mientras que las estufas de los restaurantes a menudo pueden
proporcionar hasta 8 kW. La potencia limita la cantidad de carne que puede ser
dorada a la vez; para una estufa doméstica el límite es de alrededor de 800 g, y
para una estufa comercial es más cercano a los 2,5 kg.
En un wok o cuando se utiliza cualquier proceso de agitación continua las
superficies en contacto con la sartén se calentarán briefly. Las superficies que
están alejadas de la sartén se enfriarán rápidamente debido a la evaporación del
agua. La temperatura media de la superficie durante la fritura por agitación es, por
lo tanto, bastante baja (por debajo de 100 °C). La conducción del calor hacia la
verdura es, por lo tanto, bastante lenta y suave a pesar de la alta temperatura
superficial del wok. La temperatura central del producto final será baja en
comparación con una verdura hervida; esto asegurará una menor transformación
de los carbohidratos de la pared celular, etc. Sin embargo, las verduras están
sujetas a una severa deshidratación. La combinación de calentamiento suave y
deshidratación le da al producto su textura o mordida. En las carnes, las
reacciones de Maillard y la pirólisis en la superficie aseguran el desarrollo de los
compuestos de sabor y aroma.
4.4.1.2.4. La cocción.
En un horno de cocción la temperatura del aire se mantiene fixed en el rango de
150-250 °C mediante un sistema de termostato. El aire circula por el horno por
convección
o
circulación
forzada.
Confusamente,
algunos
fabricantes
(particularmente en los Estados Unidos) se refieren a los hornos en los que el aire
circula utilizando un ventilador como hornos de "convección".
Las superficies y elementos de calefacción de los hornos pueden tener
temperaturas mucho más altas, por lo que también puede producirse algún tipo
de calentamiento por radiación.
a) Levadura de pasteles, panes y Souffle´s's. La expansión de diversos productos
de panadería durante el calentamiento puede crearse mediante varios tipos de
procesos endotérmicos en los que el equilibrio termodinámico se ve desplazado
por el aumento de la temperatura. Por ejemplo, en la descomposición
endotérmica del polvo de hornear en compuestos gaseosos se forma dióxido de
carbono a partir del bicarbonato de sodio (bicarbonato de sodio) o dióxido de
carbono y se crea amoníaco a partir del bicarbonato de amonio. Los gases
disueltos pueden liberarse y el agua puede evaporarse. A temperaturas elevadas,
el equilibrio de estos procesos se desplazará hacia la formación de más
compuestos gaseosos, de modo que los productos de panadería se elevan debido
al aumento del contenido de gas. Industrialmente, pero no tanto en la cocina
casera, se utilizan ácidos leudantes. Estos ácidos leudantes (como el sodio sulfato
de aluminio, fosfato dicálcico dihidratado, tartrato ácido de potasio, o δgluconolactona) permiten la descomposición del bicarbonato a una temperatura
más baja y evitan la elevación del pH y el enjabonado flavors debido a la
formación de iones de carbonato. La acción de los ácidos leudantes está
determinada cinéticamente y puede ser classified en reacción lenta, media y
rápida.
b) Papel de la evaporación del agua para la expansión de las tortas de pan y
Souffle´s. La masa o la base de souffle´' es muy húmeda con una actividad del
agua (humedad relativa) cercana a 1. Por lo tanto, en muchos aspectos se pueden
tratar como si se comportaran como el agua. Las masas pertenecen a la categoría
coloidal de espumas que contienen muchas pequeñas burbujas de aire. El aire
está atrapado dentro de un material blando y, por lo tanto, está aproximadamente
sometido a una presión muy cercana a la presión externa, que suele ser cercana a
1 atm. El aire seco atrapado puede ser el resultado del tratamiento mecánico de la
masa, de la levadura o de la levadura en polvo para hornear. En el caso de souffle,
dado que no se utiliza levadura o polvo de hornear, la evaporación del agua es
particularmente importante y la causa principal del aumento de la souffle.
Durante el proceso de horneado, el transporte macroscópico de calor y humedad
a través de distancias comparables al tamaño de la torta/pan/souffle´ es la tasa
que limita y es responsable de la duración total del proceso de horneado. En una
escala de tiempo mucho más corta podemos esperar que el agua se evapore en
las burbujas de aire de la masa para lograr un equilibrio local entre el agua
gaseosa y la líquida. Se perderá algo de agua de la superficie de la souffle´', pero
el interior seguirá siendo una estructura muy húmeda. Es razonable suponer que
la presión del agua alcanzará su valor de saturación de equilibrio dentro de las
burbujas.
A una temperatura elevada, la presión del agua saturada aumentará y finalmente
se acercará a la presión externa (1 atm a 100 °C). De la misma manera, la fracción
molar y de volumen de agua en la fase gaseosa aumenta (en última instancia a 1).
Debido al efecto de dilución de los componentes gaseosos ya presentes (N2,O 2,
Ar, etc.) una gran cantidad de agua tiene que evaporarse, haciendo que la fase
gaseosa global se expanda. Bajo estas suposiciones algo simplified el volumen de
gas en principio divergirá cuando la presión parcial de equilibrio del agua se
acerque a la presión externa (a la temperatura del punto de ebullición del agua)
Vg,total(T))Vg(T0) T T0(1-pw o(T)⁄pex) donde Vg(T0) es el volumen de gases secos
a baja temperatura (T0), pw o(T) es la presión de vapor saturado dependiente de
la temperatura del agua, pex es la presión externa, y T es la temperatura absoluta.
El volumen total de gas es proporcional al volumen inicial de los gases secos. El
mecanismo de expansión debido al agua sólo funcionará si hay otros
componentes gaseosos presentes. En otras palabras, la evaporación del agua
impulsará otros mecanismos de levadura. En un souffle´', el cocinero bate el aire
en la clara de huevo antes de cocinar; durante la cocción, este aumento del
volumen de aire es potenciado aún más por la evaporación del agua. El volumen
de gas normalizado en función de la temperatura para un modelo idealizado de
aire/agua souffle´' se muestra en la Figura 17. La expansión trivial de la
temperatura del aire seco contribuye en sí misma con una expansión casi
insignificante, mientras que la evaporación del agua contribuye de manera
dramática cuando se acerca a la temperatura de ebullición.
Todos los diversos mecanismos de elevación asistida por el calor de los productos
de panadería, no funcionan de manera independiente sino que se complementan
mutuamente se impulsan mutuamente. Por ejemplo, la expansión debida a la
evaporación del agua influence el equilibrio entre el dióxido de carbono disuelto y
químicamente unido y el dióxido de carbono gaseoso. La expansión debida a la
evaporación reduce la presión parcial del dióxido de carbono y, por lo tanto,
favorece la liberación de más dióxido de carbono gaseoso para restablecer el
equilibrio. Al mismo tiempo, el dióxido de carbono liberado aumenta la expansión
debida a la evaporación del agua.
4.4.2. "Nuevas" técnicas de cocina
4.4.2.1. Microondas.
Es la naturaleza dipolar de las moléculas de agua lo que permite que sean
calentadas por microondas. La alternancia de field (típicamente 2,45 GHz en un
horno microondas doméstico) hace que los dipolos giren; la incapacidad de los
dipolos para mantenerse al ritmo de field provoca el efecto de calentamiento.
Cualquier material dipolar se calentará en un horno de microondas, pero el agua
que tiene los dipolos más fuertes en los alimentos comunes muestra el mayor
efecto de calentamiento. En general, cualquier material con grupos hidroxilo
mostrará un calentamiento dipolar en un microondas field; así, los aceites,
azúcares, proteínas y carbohidratos pueden calentarse en mayor o menor medida
con un horno de microondas. Sin embargo, los materiales en los que los dipolos
no pueden girar (como el hielo) son mucho menos susceptibles al calentamiento
por microondas.
Vale la pena darse cuenta de que la energía de las microondas siempre será
absorbida desde el exterior hacia el interior (en general, cuanto mayor sea la
constante dieléctrica mayor será la absorción). En los alimentos húmedos, la
profundidad de penetración típica de las microondas es de unos pocos
centímetros. El mito común de que las microondas calientan de adentro hacia
afuera probablemente surge del recalentamiento de alimentos como las rosquillas
de mermelada, donde las regiones externas tienen significantly un contenido de
agua más bajo que el centro, de manera que el centro puede llegar a ser más
caliente que el exterior.
Un ejemplo interesante del uso de un horno microondas para producir un nuevo
alimento fue descrito por Nicholas Kurti en su altamente influential 1969 Royal
Institution lecture9 que tal vez puede ser rastreado como el origen de la ciencia
moderna de la Gastronomía Molecular. En la conferencia demostró el concepto de
una Alaska cocida "de adentro hacia afuera", congelando el hielo crema a bajas
temperaturas, dejando muy poca agua líquida, y colocando en el centro una
mermelada de muy alto contenido de azúcar que conserva un significant
contenido líquido; pudo utilizar un horno microondas de manera que las
microondas apenas fueron absorbidas por el hielo y pasaron por el calentamiento
del centro de la mermelada, produciendo así un novedoso postre con un exterior
frío y un centro caliente.
Sin embargo, a pesar de este posible y temprano uso novedoso de un
microondas, el dispositivo no ha encontrado muchas aplicaciones gastronómicas
reales, quizás debido a la falta de uniformidad del calentamiento (siempre hay
nodos y antinodos separados por unos pocos centímetros en un horno de
microondas) o quizás al hecho de que es muy difficult para alcanzar temperaturas
superiores a los 100 °C de manera que no suelen producirse reacciones de
pardeamiento y de Maillard. Por supuesto, se han introducido diversos métodos
para permitir el dorado en los hornos de microondas: el uso de recipientes que se
calientan por sí mismos o el uso de hornos combinados que tienen calentamiento
tanto convencional como de microondas.
Es instructivo observar que el agua hirviendo en un horno de microondas es (en
ciertos casos) muy diferente del agua hirviendo en una tetera. En un hervidor
convencional el elemento (o para un hervidor en una estufa la base) se calienta a
una temperatura muy por encima de los 100 °C y el agua comienza a hervir
fácilmente en esta superficie caliente. Sin embargo, en un horno microondas el
agua se calienta directamente, de modo que puede recalentarse si no hay
burbujas nucleadas. En la práctica, el agua del grifo tiene una buena cantidad de
aire disuelto que comienza a salir de la solución a medida que el agua se calienta
(la solubilidad del gas es menor a temperaturas elevadas), y esto conduce a la
nucleación de las burbujas y permite que el agua comience a hervir tan pronto
como la temperatura alcanza los 100 °C. Sin embargo, en el agua previamente
hervida en la que no hay aire disuelto, es muy posible que el agua se recaliente
significantly. Si esto ocurre y se retira del microondas una taza de café recalentada
que se ha recalentado y aún no ha comenzado a hervir, puede producirse el
último trastorno (por ejemplo, la adición de un poco de azúcar) y hervirla de
forma explosiva.
4.4.2.2. Alta presión.
Algunos procesos útiles en la cocción, como la extrusión, la cocción a presión y la
homogeneización, utilizan presiones moderadamente elevadas. En estos casos es
el aumento de la temperatura de ebullición del agua con presión lo que
proporciona los efectos útiles. En esta sección nos ocupamos de los efectos de la
cocción a presiones mucho más elevadas, donde se pueden encontrar efectos
más interesantes.
El uso de técnicas de alta presión en el rango de presión de 2000 a 10 000 atm,
donde los efectos de la presión se convierten en significant, ha sido limitado por
razones técnicas; la exploración de la técnica no es nueva. Hite216 utilizó la
presión como medio de control microbiano en la leche ya en 1899. El tratamiento
por presión normalmente no tiene efecto sobre los enlaces covalentes pero
desnaturaliza las proteínas, ya que las proteínas desnaturalizadas tienen un
volumen molar parcial más pequeño que las proteínas nativas debido a las
diferencias en la disolución. Los alimentos procesados a alta presión que se
comercializan hoy en día incluyen jugos con flavor no cocidos pero con una larga
vida útil, jamones curados secos, en los que la contaminación microbiana residual
después del corte se ha eliminado sin tratamiento térmico, y productos como el
guacamole, en los que las enzimas de oscurecimiento se desactivan por presión. El
equipo para el procesamiento a alta presión se está volviendo menos costoso y
con el tiempo find llegará a la cocina del restaurante, abriendo posibilidades para
nuevos tipos de platos. Las carnes pueden ser descontaminadas por tratamiento
de presión antes de un tratamiento térmico más corto, como en un wok o un
tratamiento térmico a temperaturas más bajas. Los huevos pueden ser
endurecidos por tratamiento de presión en lugar de hervirlos, pero con la
conservación del huevo fresco flavor. La leche puede ser solidified por presión sin
necesidad de acidification y la adición de azúcares, creando nuevos tipos de
desiertos de pH neutro. Los efectos de la presión en la cristalización de la grasa
merecen una mayor atención para optimizar la untura y la suavidad. Los
inconvenientes parecen pocos, excepto por el costo del equipo. Un posible
inconveniente es que los lípidos de las aves de corral muestran una oxidación
creciente tras el tratamiento a presión y la posterior cocción. Sin embargo, debería
ser
posible
define
ventanas
de
presión-temperaturatiempo,
donde
la
descontaminación microbiana es aceptable sin la oxidación de lípidos inducida
por presión.
Los efectos de la presión sobre el hielo son únicos, ya que la presión disminuye el
punto de fusión del hielo normal hasta casi -20 °C alrededor de 2000 atm. La
congelación asistida por presión implica la presurización hasta 2000 atm seguida
de un enfriamiento a bajo cero. Al liberarse la presión, el agua en el alimento
líquido bajo cero solidifies de una sola vez, no sólo desde el exterior, forma
cristales de hielo más pequeños que los métodos normales. El descongelamiento
asistido por presión, que ya se ha utilizado para preparar platos crudos de fish a
partir de fish congelados sin descongelamiento prolongado a temperatura
ambiente o descongelamiento a alta temperatura, depende de una presurización
inicial del fish congelado durante la cual el hielo se derrite a baja temperatura
seguida de una liberación de presión controlada con compensación simultánea de
temperatura para alcanzar la presión y la temperatura ambiente. La técnica
produce un fish que se descongela de manera uniforme y sin dominios de alta
temperatura.
Las técnicas de alta presión deben find su camino a la cocina para la creación de
nuevos platos, donde la frescura y el crudo flavor pueden combinarse con el
cambio de textura.
4.4.2.3. Mejora del control de la temperatura.
Un área en la que las cocinas comerciales ya han aprendido del laboratorio de
ciencias es en el uso de baños de temperatura controlada con precisión. Hasta
hace poco, un "baño maría" de cocina era simplemente un baño de agua caliente;
la temperatura puede haber estado entre 40 y 80 °C. El control de la temperatura
(si lo había) se hacía mediante un termostato bimetálico crudo de tipo tira, y las
temperaturas se fijaban utilizando una simple resistencia variable, normalmente
sin ninguna calibración. Sin embargo, en la última década, más o menos, muchas
cocinas de restaurantes han comenzado a utilizar baños de agua recirculada con
controladores de temperatura modernos y precisos (los mismos que se
encuentran
en
cualquier
buen
laboratorio).
Los
resultados
se
notan
inmediatamente. El control preciso de la temperatura permite todo tipo de
cocción que no es posible de otra manera. Por ejemplo, un huevo puede
cocinarse en agua a 52 °C, una temperatura en la que la clara se fijará pero la
yema permanecerá fluid; así, se pueden servir huevos escalfados o huevos
blandos perfectos a pedido con confidence completo que el producto en el plato
será bastante perfecto.
Otro uso de estos baños es para cocinar carnes en sous vide. La carne se coloca
en una bolsa de plástico y se sella al vacío para excluir todo el aire y proporcionar
una barrera entre ella y el agua circundante (u otro medio de transferencia de
calor). Por supuesto, se tiene cuidado de asegurar que cualquier bacteria sea
eliminada antes de la cocción a baja temperatura, ya sea por pasteurización rápida
en un baño caliente (85°C) durante un par de minutos o pasando el flame de un
soplete sobre la superficie de la carne antes de ponerla en la bolsa. A
continuación, la carne se cocina a baja temperatura, donde las proteínas de
miosina y actina apenas se desnaturalizan, pero durante un largo tiempo
sufficiently que el colágeno se ablanda lentamente. Las temperaturas y tiempos
requeridos varían según el tipo y el corte de la carne. Así, por ejemplo, un cordero
fillet podría requerir 90 minutos a 56 °C, mientras que la panza de cerdo puede
tardar 6 h a 60°C. Los mejores resultados se encuentran por ensayo y error, pero
los chefs que utilizan la técnica find significant diferencias en la textura y flavor de
las carnes cocinadas a temperaturas que difieren en tan sólo 1°C.
4.4.2.4. Bajas temperaturas.
Otra área en la que el equipo de laboratorio moderno puede ser de utilidad real
en la cocina es en la refrigeración. Los congeladores utilizados en la cocina
normalmente sólo pueden alcanzar temperaturas de hasta -20 °C. Sin embargo,
muchos procesos exigen temperaturas más bajas. Por ejemplo, para matar
algunos parásitos, etc., en algunos fish es necesario enfriarlos por debajo de -30
°C. Se necesitan temperaturas bajas similares para preparar hielos con alto
contenido de alcohol y alimentos para liofilización. En este contexto, los
liofilizadores también son aparatos de cocina potencialmente útiles (y ya se
utilizan en algunos restaurantes).
El nitrógeno líquido puede ser particularmente útil en la cocina; no sólo
proporciona un acceso rápido y fácil a las bajas temperaturas, sino que también
permite el rápido enfriamiento de todo tipo de alimentos y así se evita el
crecimiento de grandes cristales de hielo que tan a menudo dañan los alimentos
congelados. Dos usos particulares del nitrógeno líquido son permitir la fácil
molienda de las hierbas; simplemente mezclando las hierbas con algo de
nitrógeno líquido en un mortero las congela rápidamente en sólidos quebradizos,
y moliéndolas con el mortero las convierte en un polvo útil que puede ser
utilizado para proporcionar un golpe instantáneo de flavor fresco en cualquier
plato. Sin embargo, tal vez el mejor uso del nitrógeno líquido se inició en 1901,
poco después de que el nitrógeno fuera first liquefied por Wroblewski y
Olszewscki en Varsovia en 1887 por la Sra. Agnes Marshall. La Sra. Marshall fue la
célebre cocinera de su época, dando demostraciones a gran escala y vendiendo
sus recetas, libros y equipo a lo largo del camino. Desafortunadamente para
nosotros, a su muerte, todos los derechos de su trabajo fueron comprados por los
editores de la Sra. Beeton y nunca más vieron la luz del día. Sin embargo, ella
describe con cierto detalle cómo usar gases líquidos en la mesa para preparar
helados. El principio es extremadamente simple: sólo hay que añadir nitrógeno
líquido a la mezcla del helado y removerlo mientras se congela; es posible
congelar un litro de helado en menos de 20 s de esta manera. La ventaja es que la
velocidad es tan grande y la temperatura tan baja que sólo se pueden formar
cristales de hielo muy pequeños, haciendo un helado maravillosamente suave.
4.4.2.5. Máquinas mezcladoras y cortadoras de alta potencia.
Otro grupo de artículos de equipo moderno que es finding mayor uso en la
cocina son potentes herramientas de mezcla, molienda y corte. Una de las más
interesantes es una que fue diseñada para la cocina, el Paco Jet. El Paco Jet
consiste en un cuchillo muy afilado que gira a unas 2.000 rpm y se introduce
lentamente en un bloque sólido congelado de comida, raspando capas de grosor
(aprox. 1 µm) en cada revolución.301 La máquina se utiliza más comúnmente para
producir helados y sorbetes. Puede producir hielos particularmente suaves
asegurando que los cristales se mantengan muy pequeños. Para asegurar que
todos los cristales de hielo se corten en trozos lo suficientemente pequeños como
para que apenas podamos detectarlos, es importante que el bloque sea
completamente sólido (es decir, congelado a una temperatura inferior al punto
eutéctico para los solutos, azúcares y proteínas, presentes), lo que para la mayoría
de los hielos significaría una temperatura inferior a unos -18 °C. La máquina tiene
un espacio de cabeza adecuado por encima del bloque sólido para permitir la
aireación de la mezcla resultante, mientras aún está totalmente congelada para
producir hielos ligeros.
Otra técnica útil de alta potencia puede ser el uso de la agitación ultrasónica para
inducir emulsification. Una simple sonda ultrasónica colocada en un pequeño
contenedor de aceites y líquidos acuosos emulsionará muy rápidamente la
mezcla; siempre que se disponga de un emulsifiers adecuado, las emulsiones
resultantes pueden ser muy estables. Esta es una forma particularmente fácil de
preparar pequeñas emulsiones; las sondas típicas tienen diámetros de 1 cm o
menos, por lo que se pueden preparar volúmenes de 1 ó 2 mL a pedido.
5. Disfrute y placer de comer: Percepción sensorial del sabor, la textura, la delicia,
etc. En esta sección comenzamos a desviarnos de la química y nos adentramos en
la psicología y la ciencia sensorial. En particular, queremos empezar a entender
qué factores influence nuestra percepción del "placer" y nuestro disfrute de la
comida.
5.1. Liberación de sabores
La química de la formación y formulación de las moléculas de flavor en los
alimentos es importante en casi todas las prácticas culinarias. Sin embargo, la
presencia de estos componentes de flavor por sí sola no es sufficient para
describir la percepción de los alimentos flavor. Las moléculas de sabor necesitan
ser entregadas a los sentidos químicos durante la comida para crear sensaciones y
percepciones. Por consiguiente, la unión, la liberación y el transporte de estas
moléculas son factores importantes que contribuyen a la percepción de flavor. El
flavor que se percibe durante la alimentación surge de una compleja pauta
dependiente del tiempo de liberación de componentes volátiles y no volátiles de
la matriz alimentaria, proceso que tiene características diferentes para
determinados alimentos. Los compuestos no volátiles pueden disolverse en la
saliva que rodea a los receptores gustativos y estimular las células receptoras
mediante una unión reversible a las proteínas receptoras gustativas. Los
compuestos volátiles son transportados de vuelta a través de la nasofaringe a la
cavidad nasal. El transporte de los volátiles se facilita mediante los movimientos de
la boca, la deglución y la respiración, que permiten que el aire se mueva por vía
retronasal desde la boca a la nariz. Además de la liberación en la boca, la
liberación de los volátiles de los residuos del bolo que queda en la faringe
después de la deglución es también una vía importante.
5.2. Interacciones de la matriz y termodinámica
Aspectos
La liberación de sabores de un alimento durante la comida sólo se producirá si se
altera el equilibrio de partición entre las fases de gas-producto. Un factor
importante es el movimiento horizontal de la lengua que presiona y libera el
alimento del paladar durante la masticación. Este proceso crea diferencias de
presión y la generación temporal de una "fresca" o nueva superficie aire-agua,
estimulando así la liberación cinética de los volátiles de la fase de producto a la
fase de gas.
La interacción de los componentes con la matriz alimentaria tiene un impacto
significant en la variación de flavors en los alimentos. Un factor importante en la
relación que rige la percepción de flavor es la relación entre la concentración en
algún disolvente (aceite o agua) y la presión parcial de equilibrio de algún
componente del aroma. Debido al carácter no polar de la mayoría de los volátiles
de los aromas, incluso una pequeña concentración en el agua generará una
presión parcial relativamente grande y, por lo tanto, las moléculas de olor pueden
considerarse muy volátiles en los alimentos de carácter acuoso. Por el contrario,
cuando el disolvente es el aceite, se necesita una mayor concentración para
generar la misma presión parcial.
Hasta donde sabemos,
un análisis
termodinámico detallado del olor en el agua y el aceite en términos del tamaño
de la constante de la ley de Henry, partiendo de coefficients, y la no idealidad no
está disponible en la literatura. Las diferencias entre las interacciones con el aceite
y el agua como disolventes pueden observarse en el hecho de que la
concentración umbral de reconocimiento de olores en general es mucho más alta
en el caso del aceite como disolvente en comparación con el agua. Muchos
alimentos son sistemas dispersos que contienen fases acuosas y lípidas, y el efecto
del contenido de lípidos en la liberación de flavor reducirá la concentración de
volátiles del espacio de cabeza, pero la eliminación de los lípidos en los alimentos
de bajo contenido graso también puede dar lugar a una mayor liberación.
Además de una interacción similar a la de los disolventes, flavors puede estar
ligado a componentes de alimentos y, dado que sólo las moléculas de flavor
disueltas libremente ejercen una presión de vapor, fixation de flavors puede tener
un efecto significant sobre la percepción de flavor. Un ejemplo de fixation es la
incrustación de las moléculas de flavor en materiales vidriosos, como los dulces y
los cereales. Ciertos compuestos de flavor, por ejemplo, los aldehídos, también
pueden unirse covalentemente a las proteínas durante el almacenamiento. Otros
tipos de unión incluyen interacciones físico-químicas como la de van der Waals, la
unión de hidrógeno, la unión iónica y las interacciones hidrofóbicas en las
proteínas y las bobinas hidrofóbicas de los carbohidratos. Los niveles
relativamente altos de monosacáridos y sales aumentan la liberación de los
volátiles menos polares, un fenómeno que se atribuye como efecto de "salazón".
Una temperatura de servicio más alta generalmente cambiará el equilibrio hacia
un olor más gaseoso, ya que las reacciones de unión y solubilización en general
son reacciones exotérmicas.
5.3. Transporte de volátiles y fenómenos cinéticos
Además de las interacciones con los componentes alimentarios, son importantes
los aspectos cinéticos del transporte de volátiles desde la matriz alimentaria a las
fases acuosa o gaseosa. Una vez que el alimento ha entrado en la boca, se
humedece por una fina capa de saliva. Incluso los fragmentos durante la
masticación serán rápidamente cubiertos por la saliva. Por consiguiente, el flavors
en los alimentos sólidos debe ser transportado a través de la capa acuosa al aire.
Es poco probable que la simple difusión por sí sola explique la liberación a través
de estas fases respectivas, ya que la masticación perturba los gradientes de
difusión y genera nuevas interfaces. Dependiendo de si el alimento es líquido,
semisólido o sólido, se aplican diferentes mecanismos de transporte y algunos de
ellos han sido modelados desde un punto de vista cinético. Una temperatura de
servicio más alta favorecerá de nuevo una mayor tasa de liberación de olor y
sabor.
5.4. En la generación de sabores vívidos
Además de los compuestos flavor presentes en la matriz alimentaria, las
actividades enzimáticas en la boca tanto de las enzimas digestivas de la saliva,
como las de los microorganismos y las presentes en los alimentos tal como se
preparan, todas desempeñan un papel significant en el modification y la
generación de componentes flavor particulares. Los tioles como el 2furanmetanotiol que se encuentra en el café sufren una rápida oxidación, lo que
provoca un cambio en el profile de los volátiles que entran en la nariz por la vía
retronasal. Del mismo modo, los ésteres se hidrolizan rápidamente por las
actividades enzimáticas de la saliva. Además, se pueden formar aldehídos durante
el proceso de masticación por las actividades de la lipoxigenasa. Por lo tanto, la
caracterización de los volátiles de los aromas en los alimentos no necesariamente
reflect los volátiles que estimulan los sentidos químicos durante la alimentación.
Los métodos instrumentales para medir la liberación de flavor en la nariz, como el
ACPI-MS y el PTR-MS, permitieron evaluar esos cambios en la concentración de
los componentes de flavor con baja sensibilidad y alta selectividad en tiempo real.
Hay muchos factores influencing la liberación y entrega de la retronasal flavor,
algunos de los cuales han sido briefly presentados aquí. Es un desafío dentro de la
gastronomía molecular llevar los principios físico-químicos a la práctica, diseñando
sistemas particulares de entrega flavor que contribuyan a la calidad y el tiempo de
la experiencia sensorial del plato.
5.5. Percepción sensorial del sabor: Complejidad y Deliciosidad
Aunque hablamos del "sabor de la comida", otros sentidos distintos al del gusto
contribuyen significantly a la experiencia sensorial que tenemos cuando comemos
alimentos. El "sabor" de una naranja, por ejemplo, es el resultado de la
integración, en áreas superiores del cerebro, del gusto, el olfato y las señales
táctiles. Además del sentido del gusto, que comienza cuando los receptores del
gusto en la lengua son estimulados con sustancias que dan lugar a la experiencia
de lo dulce, lo salado, lo ácido, lo amargo o umami; las sensaciones olfativas
(olfato), táctiles (tacto) y de química (por ejemplo, el picante) contribuyen en gran
medida al "sabor" de los alimentos. De hecho, el sentido del olfato es de crucial
importancia para la percepción y el disfrute de los alimentos, como puede
demostrarse fácilmente bloqueando su función mientras se come. Si simplemente
se pellizca la nariz (o mejor aún, la de su pareja) al comer, el conjunto flavor se
desvanece rápidamente, dejando sólo una sensación de dulzura, acidez, etc. Esta
es la razón por la cual la comida pierde su "sabor" cuando estamos sufriendo un
resfriado; la reducción de flow de las moléculas de aroma en la nariz significa que
probamos mucho menos de los compuestos de aroma y por lo tanto no somos
capaces de integrar todo el flavor. El sentido del gusto tiene five componentes
independientes (salado, dulce, ácido, amargo, umami), pero el sentido del olfato
tiene muchas más dimensiones. Los humanos tienen alrededor de 500 tipos
diferentes de receptores en la nariz, y estos abren un espacio muy rico de
experiencias olfativas y aromáticas. Además, la textura de la comida contribuye en
gran medida a nuestra percepción de su "sabor". La percepción de la dureza,
elasticidad, viscosidad, fragilidad, etc., es posible por la acción del sentido del
tacto; en el contexto de la comida, la percepción de la textura se denomina a
menudo "sensación en la boca".
Algunos platos pierden completamente su atractivo sin la percepción de lo
picante (por ejemplo, gran parte de la cocina tailandesa e india). Estas sensaciones
surgen por la estimulación del nervio trigémino (fifth nervio craneal). Los sentidos
de la vista y el oído tienen menos importancia para la experiencia real de una
comida pero pueden, a través de las expectativas que generan en el comensal,
influence cómo se percibe la comida.
El cerebro tiene una arquitectura funcional algo modular, especialmente en los
pasos de procesamiento de first hacia la extracción de información sobre el
entorno. Cada uno de los sentidos tiene su propio sistema neural en el cerebro, y
sólo más tarde a lo largo de la cadena de procesamiento hay una integración
masiva de señales de los diferentes sistemas sensoriales. Desde un punto de vista
funcional, las tareas del cerebro a menudo se subdividen en categorías de
percepción, cognición, emoción y acción. Cada uno de los sentidos realiza tareas
de cada categoría. La percepción permite al perceptor obtener conocimiento
sobre qué es, dónde y cuándo. La cognición es responsable de los estados
mentales superiores (por ejemplo, el pensamiento racional, la planificación), que
suelen ser de un tipo que permite la introspección y la conciencia. Aunque
algunos procesos cognitivos están incrustados en cada uno de los sentidos, son
mucho más centrales para los llamados "sentidos superiores", la visión y la
audición. Los procesos emocionales, por otro lado, parecen ser más centrales para
los "sentidos inferiores" del gusto, el olfato, el tacto y la química. Todo juicio sobre
el carácter agradable o la calidad hedónica de un estímulo es de naturaleza
emocional, y esos procesos son fundamentales para los sentidos que participan en
gran medida en la percepción y evaluación de los alimentos y las bebidas. La
actividad emocional en estos sentidos es de crucial importancia para todos los
animales y constituye el impulso para satisfacer las necesidades más básicas de los
seres vivos: la alimentación y el sexo. Por lo tanto, no es de extrañar que el
hombre comparta muchas de las estructuras neuronales responsables de los
procesos emocionales con animales evolutivamente más viejos. El cerebro más
grande del hombre alberga estructuras en la neocorteza, que no comparte con
otros animales y permite otras hazañas, como el lenguaje. Sin embargo, la
característica importante aquí es el hecho de que compartimos las estructuras
neurales emocionales con otros animales. Estas estructuras se encuentran en el
sistema límbico en el mesencéfalo y en varias estructuras en el cerebro anterior y
en los ganglios basales (corteza orbitofrontal, estriado y núcleo accumbens).
Los mecanismos de recompensa son de naturaleza emocional, y estos
mecanismos podrían haber evolucionado para garantizar la participación en
comportamientos importantes para la supervivencia. Un suministro variado de
energía es necesario para la supervivencia, y comer alimentos en la mayoría de los
casos conduce a sentimientos de recompensa y placer. Se sabe desde hace
tiempo que las vías dopaminérgicas del cerebro, es decir, las estructuras
neuronales que dependen de la dopamina como neurotransmisor, son cruciales
para los mecanismos de recompensa. Sin embargo, recientemente ha surgido una
nueva neurología de la recompensa en la que se sugiere que la recompensa
consiste en procesos distinguibles en sustratos neurales separables. En este relato,
el gusto (la emoción o el afecto) está separado del deseo (o la motivación), y cada
uno de ellos tiene componentes tanto explícitos como implícitos. Los procesos
explícitos son subjetivamente conscientes para nosotros, mientras que los
procesos implícitos ejercen su influence sin ser conscientes para nosotros.
Contrariamente a lo que se creía, el placer de comer alimentos apetitosos no está
mediado por la dopamina sino por la transmisión de opiáceos en una red
neuronal que incluye el núcleo accumbens, el pálido ventral, el núcleo
parabrachial y el núcleo del tracto solitario. Por otra parte, se sugiere que el deseo
(apetito, motivación de incentivos) se base en un sistema dopaminérgico con
proyecciones desde la zona tegmental ventral hasta el núcleo accumbens y
circuitos que involucran zonas de la amígdala y la corteza prefrontal. La distinción
entre gustar y querer se basó originalmente en el trabajo con roedores, pero los
estudios psicofísicos y de neuroimagen en humanos apoyan la distinción.
Dado que comer y beber son cruciales para la supervivencia, los mecanismos de
motivación y las recompensas relacionadas con la alimentación son fuertes. Por lo
tanto, no sería muy sorprendente que los mecanismos biológicos de la
alimentación y la adicción se superpongan a lo largo de la historia evolutiva. El
trabajo en roedores ha demostrado aumentos de dopamina en el núcleo
accumbens inducidos por la comida y por la anfetamina. La respuesta de la
dopamina a ambos tipos de estimulación es cualitativamente idéntica, aunque el
tamaño de la respuesta es un orden de magnitud mayor para la anfetamina. Se
han obtenido resultados similares en estudios de neuroimágenes en seres
humanos. Además de los sistemas dopaminérgicos, varios sistemas colinérgicos
del cerebro han estado implicados en la ingestión de alimentos y drogas.
Comer conduce a la saciedad y a la terminación de una comida. Los humanos
tienen un número de mecanismos de saciedad, todos eventualmente controlados
por el cerebro, pero el clásico mecanismo homeostático de saciedad comienza
con eventos en el sistema gastrointestinal. La saciedad homeostática es un sistema
biológico de retroalimentación negativa que funciona de manera muy parecida a
un termostato. El hambre se señala con un número de sustancias hormonales
como la grelina en el estómago y la NPY, la orexina y la AgRP en el hipotálamo.
Se cree que diferentes núcleos en el hipotálamo controlan el hambre y la saciedad
y los comportamientos relevantes asociados. La ingesta de alimentos deprime las
señales de hambre y conduce a un aumento de las señales de saciedad
comoCCK,GLP-1,PYY,insulina y leptina. Sin embargo, la ingesta de alimentos no
puede ser totalmente controlada por los circuitos reguladores homeostáticos en el
hipotálamo. Si este fuera el caso, no se esperaría que el peso medio hubiera
aumentado de forma constante en el mundo occidental durante muchos años
hasta el punto de que en muchos países la mitad de la población adulta tiene
actualmente sobrepeso o es obesa (IMC > 25). Berthoud ha argumentado que el
control de la ingesta de alimentos por parte de los seres humanos está guiado por
aspectos cognitivos y emocionales más que por aspectos metabólicos en el
entorno
obesogénico
de
las
sociedades
affluent.
Como
ha
declarado
sucintamente: "La mente gana al metabolismo en el actual mundo alimentario de
affluent". Esta situación se suele denominar "la epidemia de la obesidad" y
constituye un grave problema para el individuo que la padece, así como graves
desafíos para la sociedad, tanto en lo que respecta a la pérdida de años de trabajo
como al aumento de los gastos para tratar los efectos de la obesidad.
El sistema hipotalámico, del que clásicamente se cree que controla la ingesta de
alimentos, tiene abundantes conexiones con otras partes del cerebro implicadas
en el procesamiento sensorial y de recompensa, y las pruebas parecen sugerir que
estos procesos cortico-límbicos pueden dominar los circuitos reguladores
homeostáticos del hipotálamo. Una comprensión más precisa de las interacciones
entre estos diferentes sistemas que participan en el control de la ingesta de
alimentos es importante y necesaria para el desarrollo de estrategias de
comportamiento e intervenciones farmacológicas para frenar la ingesta
inapropiada de alimentos.
Además del sistema de saciedad homeostático, los humanos poseen los llamados
mecanismos de saciedad sensorial específica. La saciedad sensorial específica,
denota la disminución del gusto por un alimento consumido hasta la saciedad sin
efectos en la apreciación de otros alimentos. Un animal dotado de tales
mecanismos tenderá a comer una dieta variada, lo que a su vez contrarrestará el
riesgo de malnutrición. Estos mecanismos también ponen de relieve la
importancia de la recompensa por la ingesta de alimentos. Por consiguiente, el
trabajo para comprender los fundamentos neurobiológicos y psicológicos de la
alimentación inapropiada tendrá importancia para los esfuerzos por producir
experiencias y placeres magníficos a partir de las comidas y viceversa. En resumen,
una mejor comprensión de qué es lo que en una comida puede hacer que las
personas experimenten un gran placer y cómo transformar física y químicamente
las materias primas para llegar a ese producto final puede contribuir en gran
medida a la tarea de desarrollar estrategias para superar la epidemia de obesidad.
Trabajos recientes han demostrado que existen diferentes tipos de mecanismos
de saciedad sensorial specific. Algunos son de producto specific, otros de
categoría de producto specific, y otros son genuinamente sensoriales specific,
determinados por atributos sensoriales básicos como el dulzor, la acidez y la
gordura. Estos conocimientos pueden utilizarse para orientar la composición de
las comidas preparadas para producir la máxima satisfacción, así como las
comidas que producen la máxima saciedad con la menor cantidad de contenido
energético. El trabajo de neuroimagen también ha comenzado a delinear las
estructuras neurales subyacentes y los mecanismos responsables de la saciedad
sensorial y el placer hedónico relacionados con la alimentación. Estrechamente
relacionado con estos esfuerzos está el trabajo que ha demostrado los efectos de
las especias calientes (irritantes como la capsaicina, la piperina) en el metabolismo,
así como la sensación de saciedad. El uso de especias calientes no sólo puede
aumentar el placer de las comidas, sino que también puede conducir a un mayor
metabolismo y a un aumento de la sensación de saciedad. Los alimentos que
comemos están en gran medida determinados por nuestras preferencias. Otros
factores como el precio, el contexto social, etc., también son importantes, pero
dentro de los límites establecidos por estos factores, comemos lo que preferimos
o nos gusta.
Las investigaciones han demostrado que nacemos con muy pocas preferencias
specific. Los recién nacidos tienen una fuerte preferencia por el sabor dulce y
graso y una aversión por el sabor amargo. Desde el punto de vista del desarrollo,
la preferencia por lo dulce y lo graso facilita la lactancia. La aversión por lo
amargo se ha interpretado como una defensa innata contra los alcaloides tóxicos
de sabor amargo en la naturaleza. La mayoría de la gente tiene que llegar a la
edad adulta antes de aprender a apreciar el sabor amargo de la cerveza, el café y
muchas verduras. Por lo tanto, además de estos pocos ejemplos, todas las demás
preferencias se aprenden incidentalmente al exponerse a ellas en la cultura
alimenticia en la que uno nace. Este sistema permite al hombre ser omnívoro y
adaptarse a cualquier material comestible que se encuentre en su entorno. No hay
diferencias entre los sistemas nerviosos de las diferentes razas y culturas humanas,
pero las diferentes culturas han desarrollado, sin embargo, cocinas o culturas
alimentarias radicalmente diferentes basadas en lo que la naturaleza proporciona.
Esto demuestra claramente que las preferencias alimentarias se aprenden y no se
nacen.
El aprendizaje comienza en el estado fetal y durante la lactancia330 y continúa a
lo largo de la infancia y la vida posterior. El aprendizaje condicionado, en el que
un estímulo incondicional (que se aprecia incondicionalmente) se combina con un
estímulo condicionado, es un mecanismo importante en la formación de las
preferencias humanas por los alimentos. El aprendizaje (y la memoria) desempeña
un papel importante no sólo en la formación de las preferencias, sino también en
el comportamiento de elección cuando se han formado las preferencias. Los
trabajos recientes sobre la memoria de los alimentos han demostrado que las
personas de edad tienen recuerdos tan vivos de los alimentos como los jóvenes,
en consonancia con el aprendizaje incidental y la naturaleza implícita de los
recuerdos. Estos recuerdos también parecen basarse en una especie de "detección
de novedades", en la que las personas son especialmente hábiles para detectar
cambios leves de un estímulo alimentario al que han estado expuestos
anteriormente, en lugar de determinar que la presentación del estímulo anterior
es realmente idéntica al estímulo aprendido. Los recuerdos de estímulos y eventos
son importantes para aumentar las expectativas y pueden tener un fuerte
influence sobre lo que se percibe y cómo se evalúa hedonísticamente, como
exemplified en un estudio de neuroimagen realizado por De' Araujo y Rolls, en el
que demuestran que una misma sustancia química utilizada como estímulo
olfativo activa diferentes partes del cerebro olfativo, dependiendo de si se hace
esperar a los sujetos el olor del "queso cheddar" o el "olor corporal".
El aprendizaje y la memoria en los sentidos químicos, importantes para el
comportamiento alimentario, podrían funcionar de manera muy diferente al
aprendizaje y la memoria en los sentidos superiores, la visión y la audición, y esto
podría tener importantes implicaciones en la forma de producir alimentos que o
bien se fabrican para dar el máximo placer o se producen más teniendo en cuenta
las preocupaciones sobre la salud.
¿Qué hace que una comida en particular sea placentera? A medida que se
aprenden las preferencias y tenemos nuestros propios recuerdos codificados
idiosincrásicamente, deberíamos esperar llegar a una "comida definitiva" que
atraiga a los miembros de todas las culturas alimenticias, pero podría haber, sin
embargo, principios subyacentes más fundamentales que determinen qué es lo
que da placer a los humanos. El desarrollo de tales principios requerirá muy
probablemente diferentes materiales y procesos físico-químicos en las distintas
culturas alimentarias, pero podría haber determinantes más fundamentales de lo
que activa más los sistemas de recompensa en nuestros cerebros.
Varias líneas de trabajo psicológico reciente y neuroscientific sugieren que esto es
realmente posible. La complejidad percibida como defined por Berlyne es un
concepto general que se ha aplicado recientemente al estudio de (cambios de) la
apreciación de los alimentos. Existe, en un sentido muy general, una relación de U
invertida entre la "complejidad percibida" y el gusto (de la mayoría de los
estímulos) como se muestra en la figura 18. Este es el caso de las ratas, los monos
y los seres humanos. La complejidad percibida es, pues, un importante
determinante del placer, y se están realizando continuos intentos de desarrollar
formas de cuantificarla con precisión.
La novedad parece ser otro concepto general que podría estar fuertemente
relacionado con la recompensa. Las recientes imágenes neuronales findings
indican que las regiones del cerebro medio responden preferentemente a la
novedad y sugieren que la novedad puede servir como su propia recompensa. La
mera anticipación de la novedad parece reclutar sistemas de recompensa. La
novedad en sí misma, por supuesto, no garantizará por sí misma una recompensa.
Es fácil imaginar nuevos alimentos que generen una sensación de asco en lugar
de placer. En un experimento reciente se ha demostrado que los nuevos platos
con una clara relación o referencia a platos familiares son más apreciados que los
que no lo son.
Como
parte
integral
de
los
estudios
de
gastronomía
molecular
de,
presumiblemente universal, los principios de cómo unir diferentes sensaciones en
el espacio y el tiempo para obtener un placer óptimo son centrales. La aplicación
de la física y la química al estudio de los materiales blandos pero muy complejos
que componen los alimentos, junto con los modernos estudios psicofísicos y
neurofisiológicos del placer y la saciedad, podrían contribuir a una comprensión
más profunda de los sistemas de recompensa del ser humano, así como al
desarrollo de nuevos alimentos que podrían aportar más placer y estilos de vida
más saludables al comensal.
6. Resumen y el futuro
Para cualquiera que haya leído todas las secciones anteriores, debería ser evidente
que el efecto general de cualquier alimento individual, y mucho menos de un
plato o comida completa, es influenced por un conjunto diverso y complejo de
factores que comienzan con la producción de los ingredientes y a través de su
procesamiento, tanto físico como químico, para producir moléculas de aroma y
sabor, así como para cambiar la textura y el color, terminan cuando el alimento se
come y se digiere con las sensaciones enviadas por todos nuestros sentidos a
nuestro cerebro, donde decidimos si disfrutamos o no de la experiencia y el grado
de placer impartido. Por consiguiente, si queremos ser capaces de predecir a
priori lo delicioso que puede ser un alimento, será necesario que los científicos de
todas las disciplinas químicas (y otras) colaboren seriamente.
Como hemos visto, algunas áreas se entienden mucho mejor que otras. Algunas
de las reacciones químicas se entienden generalmente bien. Otras, como las
reacciones de Maillard, son mucho menos comprendidas; aunque existen
esquemas generales, los detalles completos de estas reacciones siguen siendo
demasiado complejos para permitir una descripción completa. Más adelante en
esta sección esbozaremos algunos de los principales desafíos que creemos que es
posible abordar a corto plazo, así como establecer una posible estrategia a largo
plazo para el futuro desarrollo de la Gastronomía Molecular como una disciplina
scientific por derecho propio.
Sin embargo, antes de que nos dejemos llevar por esquemas grandiosos,
deberíamos volver a un tema más básico y más importante. Deberíamos abordar
la cuestión de por qué debería valer la pena seguir con toda esta investigación.
¿Es necesaria la gastronomía molecular? Para responder a esta pregunta,
describimos en las siguientes secciones algunos aspectos en los que MG podría
hacer contribuciones a significant en un futuro próximo. Estas van desde
preguntas que preocupan a los chefs y cocineros, como por ejemplo por qué
algunos maridajes de alimentos mejoran flavor mientras que otros pueden ser
bastante desagradables, hasta cuestiones de importancia social, como por
ejemplo cómo podríamos persuadir a la gente para que adopte dietas más
saludables y cómo podemos animar a más jóvenes a hacer carreras en las
ciencias.
6.1. Complejidad y saciedad: Relaciones entre el gusto, la calidad y la
ingesta
Es evidente que la medida en que los individuos disfrutan de los alimentos que
consumen depende de una serie de factores relacionados con los propios
alimentos, así como de su propio conjunto de experiencias y recuerdos
individuales. También es evidente que si se les da la oportunidad de elegir, los
individuos tenderán a comer lo que les gusta. Así pues, si podemos comprender
mejor cómo se relaciona el disfrute con la preparación de la comida en sí, debería
ser posible que influence la dieta de los individuos sea positiva y más saludable.
No hay ninguna razón inherente por la que la alta palatabilidad deba conducir
necesariamente a una mayor ingesta. Se puede argumentar fácilmente que es al
revés: si comer es tanto una actividad que se realiza para obtener placer como un
medio para asegurar la ingesta energética necesaria, la alta palatabilidad en una
comida conducirá a una menor ingesta energética porque la satisfacción de
sufficient se obtiene con tamaños de porción más pequeños. Si esto pudiera
demostrarse en varios casos, de modo que la "cantidad" pudiera sustituirse por la
"calidad", sería posible fomentar un comportamiento alimentario más adecuado
en un entorno de gran disponibilidad de alimentos. Más trabajo para investigar la
evidencia anecdótica existente de que comemos y bebemos menos de productos
de alta calidad que de productos más mediocres podría, de hecho, proporcionar
evidencia para tal posible sustitución de "cantidad" por "calidad".
Pensamos que la Gastronomía Molecular es particularmente adecuada para hacer
una contribución aquí debido a la precisa definition y la alta calidad sensorial de
los alimentos con los que trabajamos en la Gastronomía Molecular. Por ejemplo,
las dimensiones sensoriales particulares pueden ser defined mucho más precisas
mediante los métodos utilizados en la Gastronomía Molecular. Experimentar con
nuevos métodos físicos y químicos que se utilizan en las cocinas y laboratorios de
la Gastronomía Molecular nos permite adquirir muchos nuevos conocimientos
sobre la contribución de los sentidos individuales a la satisfacción y la saciedad. A
lo largo del camino también tendremos que desarrollar nuevos métodos para
cuantificar la "satisfacción", tanto psicofísica como neurológica, fisiológicamente y
mediante mediciones bioquímicas y neurofarmacológicas. De esta manera se
podría esperar que la MG también se convierta en un motor de desarrollo en los
aspectos más psicológicos, neurológicos y bioquímicos del comportamiento
alimenticio.
Un área de cierto potencial inmediato es la investigación de la relación entre la
complejidad de los alimentos y la saciedad. En particular, mediante el uso de
comidas muy apetecibles, reales y completas, en lugar de los enfoques más
habituales de un solo alimento (como los zumos de fruta o los yogures), creemos
que debería ser posible influir directamente en la elección y la ingesta de
alimentos.
En los últimos 50 años la dieta occidental ha cambiado enormemente. Por
ejemplo, la población británica come menos carne roja, más aves de corral y más
alimentos procesados que hace 30 años. Aunque las estadísticas del Gobierno
británico sugieren que el consumo de grasas, carbohidratos y proteínas está
disminuyendo y que el de vegetales y frutas está aumentando, todavía se ha
producido un aumento del 10% en la incidencia de la obesidad en los últimos 10
años. Los datos de los Estados Unidos sugieren que un determinante clave del
aumento de la obesidad es el consumo de alimentos procesados y "rápidos"; el
aumento de peso se asocia con un mayor número de alimentos consumidos fuera
de casa. En el Reino Unido, alrededor del 30% del gasto en alimentos se destina a
los alimentos consumidos fuera del hogar. Cuando se come fuera, las personas
tienden a consumir porciones más grandes y más calorías. En consecuencia,
debemos preguntarnos si hay oportunidades para que la Gastronomía Molecular
proporcione rutas para mejorar la dieta y, por consiguiente, a través de ella la
salud de las personas.
Los alimentos varían enormemente en su densidad energética. Durante la
alimentación debemos predecir cuánta comida consumir para satisfacer las
necesidades actuales y futuras a corto plazo. Una posibilidad es que el tamaño de
la comida esté gobernado por un simple mecanismo de retroalimentación, como
una hormona intestinal que se libera o alcanza un nivel crítico cuando se ha
absorbido suficiente energía. Sin embargo, el sistema debe ser más adaptable
porque la terminación de la comida se produce mucho antes de que una
proporción de significant alimentos se vacíe del estómago para su absorción. En
parte, superamos este problema aprendiendo a predecir las probables
consecuencias de consumir alimentos individuales (para una revisión, ver ref 352).
Sin embargo, además de estas asociaciones de foodspecific, el tamaño de la
comida también parece ser influenced por una serie de otros factores, como la
palatabilidad de los alimentos, el tamaño de la porción354 y el número de
personas presentes en una comida, independientemente de la comida specific
que se esté consumiendo.
La complejidad de los alimentos no es un concepto sencillo y puede ser defined
de muchas maneras. Si la complejidad es defined como experiencia sensorial,
podría argumentarse que el aumento de la complejidad de flavor podría
proporcionar un aumento del disfrute y la saciedad. Por el contrario, podría
argumentarse que los alimentos altamente procesados, a pesar de ser
potencialmente menos valiosos desde el punto de vista nutricional, también
pueden ser extremadamente complejos, pero en términos de sus constituyentes
más que de su flavors. Por ejemplo, una simple salsa para pasta preparada en casa
podría contener aceite de oliva, cebolla, ajo, tomate, puré de tomate y
condimentos (sal, pimienta, tal vez algunas hierbas), mientras que una salsa
preparada de antemano también podría contener azúcar, modified almidón de
maíz, un regulador de la acidez como el ácido cítrico, vinagre de vino blanco,
extracto de cebolla y otros nonspecified flavorings.
Además del posible efecto de flavor o de la complejidad de los componentes en
la ingesta de alimentos y la saciedad, hay una dimensión adicional de la
experiencia sensorial de la alimentación que es la complejidad de la textura y la
palatabilidad. En cuanto al control de la calidad del sabor, se ha informado de una
disminución del deseo de comer alimentos "duros" después de consumir un
almuerzo "duro", y otros trabajos sugieren que la saciedad puede verse afectada
por características somatosensoriales (textura, tacto, calidad) además de la calidad
del sabor. No está nada claro cómo las diferentes complejidades de los alimentos
pueden contribuir a la ingesta de alimentos y a la saciedad.
Sobre la base de las líneas de pruebas mencionadas, es por lo menos posible que
los diferentes aspectos de la complejidad de los alimentos desempeñen un papel
importante en la determinación de la calidad saciante de los alimentos y que el
efecto specific de la complejidad pueda mediar a través de determinados tipos de
sabor profiles. En los últimos años nuestro afecto por los alimentos procesados y
manufacturados ha aumentado notablemente. Sin embargo, se sabe poco sobre
la complejidad de estos alimentos en relación con sus equivalentes "preparados
en casa". Al dilucidar un papel para la complejidad, podríamos estar mejor
situados para explicar la opinión comúnmente sostenida de que los alimentos
procesados se consumen en exceso y se consideran poco saludables sobre esta
base. Por supuesto, este es un enfoque muy simplista de la saciedad y el disfrute
de los alimentos; la complejidad es, en el mejor de los casos, sólo uno de los
muchos factores que afectan a nuestra apreciación de los alimentos que
comemos. Sin embargo, el papel de la complejidad sensorial no ha sido medido ni
explorado previamente con respecto al placer, la palatabilidad, la ingestión de
alimentos y la saciedad.
Por lo tanto, es evidente que los vínculos entre la complejidad sensorial, por un
lado, y el placer, la palatabilidad, la ingestión de alimentos y la saciedad, por el
otro, son áreas que merecen una investigación adecuada scientific. Un estudio de
este tipo podría ser una excelente oportunidad para que la Gastronomía
Molecular demuestre un papel útil para la sociedad.
6.2. Si bien ya existen algunos modelos en la literatura que intentan describir la
transferencia de calor en los alimentos mientras se cocina, éstos no son, en
general, de mucha utilidad para el cocinero doméstico o el chef de un restaurante.
Sin embargo, estas personas son las que más a menudo necesitan una guía simple
y clara sobre la temperatura y el tiempo óptimos para cocinar determinados
alimentos. Esta situación proporciona una gran cantidad de oportunidades para la
investigación con el objetivo de producir modelos de uso sencillo que puedan ser
utilizados en la cocina. Por ejemplo, podemos prever un paquete informático que,
con las dimensiones, el tipo y el corte de un trozo de carne, puede sugerir una
gama de diferentes métodos de cocción (tiempos y temperaturas e incluso la
temperatura profiles) que dará una gama de diferentes texturas, colores y flavors
en el producto finished. Tal herramienta podría resultar invaluable en cualquier
cocina ocupada.
Tal sistema podría ser desarrollado desde un punto de vista puramente teórico o
por un enfoque puramente experimental. Sin embargo, ninguno de los dos por sí
solo es probable que tenga éxito. La teoría pura find será difícil de tratar con la
variabilidad de las carnes, el diferente transporte masivo que ocurrirá con los
diferentes cortes, y las formas y tamaños extraños de los trozos de carne reales. Al
mismo tiempo, un enfoque puramente empírico implicaría la necesidad de probar
una gama tan amplia de ejemplos diferentes que es poco probable que pueda
proporcionar todos los ejemplos posibles que se encuentran en una cocina real.
Sólo mediante una combinación de teoría y experimentación y la colaboración
entre cocineros y científicos que trabajen juntos se podrán producir modelos y
sistemas verdaderamente útiles.
Sin embargo, no es sólo en el área de la cocina de la carne donde los modelos
predictivos de cocina pueden resultar útiles; todo el área de los geles y la
gelificación (bajo qué condiciones la diversa gama de agentes gelificantes
aprobados por los alimentos formarán realmente los geles, qué propiedades
tendrán estos geles y cuán estables permanecerán) es otra área que está madura
para el desarrollo de un detallado conjunto de modelos. Aunque mucha de esta
información está en la literatura de scientific, mucha no lo está y todavía necesita
ser descubierta. Por ejemplo, la mayoría de los diagramas de fase de los sistemas
de gelificación se producen para un solo ejemplo del agente gelificante; es
probable que otros lotes (o lotes de una fuente diferente) tengan pesos
moleculares y distribuciones de pesos moleculares bastante diferentes, lo que
hace que sus características gelificantes sean bastante diferentes. La formulación
de un esquema que permita realizar mediciones sencillas (como la viscosidad
intrínseca) y utilizarlas para predecir el comportamiento gelificante en la cocina
sería otro paso adelante.
Otra área en la que MG puede contribuir significantly y directamente a la cocina
es la de los emparejamientos de alimentos. Los chefs buscan continuamente
alimentos novedosos e interesantes y combinaciones flavor. Actualmente, gran
parte de este trabajo es un éxito y un fracaso, aunque han comenzado a surgir
varios modelos empíricos que han llevado a sitios web que ofrecen sugerencias de
maridajes de alimentos basados en un concepto de sinergia entre alimentos que
contienen componentes similares. Es interesante observar que aquí los chefs están
empezando a proponer modelos que los científicos deberían poder probar a
medida que se desarrolla la MG.
La gastronomía molecular intenta salvar las distancias entre el trabajo en física y
química sobre la tecnología y la preparación de alimentos y la percepción
sensorial y el placer. Dentro de este marco hay un amplio espacio para
experimentar con efectos perceptivos bien conocidos (y menos conocidos) en el
espacio y el tiempo. Bajo este encabezamiento, los estudios de los "principios de
flavor", en el sentido más general de la frase, son de gran interés. ¿Por qué
algunos alimentos van bien con algunos otros pero no con todos? ¿Cuáles son los
principios químicos y perceptivos no bien comprendidos que subyacen a estos
fenómenos? ¿Trascienden los "principios de flavor" a las "culturas alimentarias"?
No de tal manera que los mismos platos sean muy apreciados en todo el mundo,
sino de tal manera que ciertas combinaciones de percepciones sensoriales básicas
sean disfrutadas universalmente. La elucidación de estos problemas no sólo sería
muy interesante desde el punto de vista de scientific, sino que también podría
contribuir en gran medida a que los comportamientos alimentarios fueran más
apropiados en todo el mundo.
6.3. Lenguaje de las propiedades sensoriales: Sin embargo, no basta con
preparar la comida; queremos preparar la mejor y más deliciosa, nutritiva y
saludable comida que podamos. Sin embargo, ¿cómo podemos explicar que la
comida realmente sabe bien? ¿Cómo podemos describir flavor? ¿Es posible crear
un lenguaje del gusto y flavor de modo que entendamos cómo diferentes
personas aprecian la misma comida de manera diferente? Hemos visto que la
percepción de flavor no sólo depende de las moléculas de sabor y aroma
presentes en los alimentos, sino también de la forma en que se liberan en la boca,
lo que a su vez depende de la persona que come el alimento.
Todas estas son preguntas difíciles e involucran no sólo a la comunidad de
scientific sino también a los chefs, cocineros y, por supuesto, al público en general.
Aquí hay oportunidades para involucrar al público directamente en la
investigación. En la ciencia sensorial se han hecho muchos progresos en la
denominación de las características de los alimentos y finding descripciones y
materiales de referencia para las percepciones sensoriales. Además, se han
realizado muchos estudios para describir las relaciones entre los estímulos físicos y
químicos de los alimentos y las percepciones, aunque principalmente en
condiciones estrictas de control en un laboratorio sensorial.
A medida que aumentamos la comunicación entre quienes cocinan y quienes se
interesan por la base scientific de lo que sucede mientras cocinamos (y
consumimos) nuestros alimentos, así puede surgir la comunicación mutua
benefits. Los cocineros harán persistentemente preguntas dificiles que pueden dar
lugar a nuevas oportunidades de investigación: ¿por qué algunos pares de
alimentos funcionan tan bien juntos y otros no? ¿Hay alguna forma de predecir si
un par de alimentos en particular hará una "buena" combinación flavor o un
emparejamiento de alimentos? El hecho de que los chefs se hayan hecho esta
pregunta ha llevado a algunos a formular la hipótesis de que si un par de
alimentos comparten moléculas de aroma similares hacen buenas combinaciones
en un plato. Aunque no es más que una simple hipótesis, el concepto ha obtenido
una considerable aprobación en la comunidad gastronómica; actualmente hay
varios sitios web dedicados a tratar de sugerir maridajes de alimentos basados en
análisis detallados de los principales compuestos de aroma que se encuentran en
los ingredientes. Sin embargo, no hay pruebas contundentes a favor o en contra
de un modelo tan simple; he aquí, pues, otra área que está madura para una
investigación adecuada, una investigación que por necesidad implicaría degustar
algunos alimentos muy fine de hecho!
Luego está la cuestión de cómo se perciben los ingredientes como naturales o
artificiales tales términos pueden tener significados muy diferentes para los
científicos y el público en general. Parece obvio para la mayoría de la comunidad
científica que si una molécula de alimento es saludable de usar e imparte
características deseables a un plato, entonces no importa si se extrae de una fruta
o se sintetiza en un laboratorio. Aquí, aquellos que practican MG quizás deberían
interactuar con el público y ayudarlos a comprender que, por ejemplo, el
chocolate es un alimento altamente procesado que está lejos de la percepción
pública general de un alimento natural, mientras que el muy difamado y a
menudo percibido como artificial. El glutamato monosódico (E621) se produce
naturalmente en una amplia gama de alimentos, desde la leche materna y los
tomates hasta el queso.
6.4. Educación científica usando los alimentos como ejemplos
Un área donde la gastronomía molecular ya está teniendo un impacto es en las
escuelas. En el Reino Unido, las clases de química ahora a menudo toman
ejemplos experimentales del mundo de la ciencia de los alimentos. Esto ha sido
muy alentado y mejorado ya que algunos de los mejores chefs (especialmente
Heston Blumenthal) no solo han reconocido la utilidad de la química en su propia
cocina sino que han producido materiales que pueden usarse en las escuelas. Por
ejemplo, la Royal Society of Chemistry ha producido un libro de texto para uso en
las escuelas que se basa en gran medida en una serie de televisión; Kitchen
Chemistry presentada por Heston Blumenthal. La legislación actual sobre salud y
seguridad a menudo dificulta el uso de experimentos tradicionales en las escuelas,
y muchos maestros desconfían del uso de productos químicos nocivos potenciales
en el entorno escolar. Sin embargo, los alimentos no se consideran químicos
nocivos, por lo que los alumnos pueden demostrar muchas reacciones y procesos
e incluso reproducirlos en un laboratorio escolar. Devolver la química en las
escuelas a una experiencia práctica solo puede ser algo bueno. El respaldo de los
chefs famosos es un claro camino a seguir para el compromiso de los jóvenes con
la química, que a veces se considera aburrida, difícil y, lo más importante, poco
agradable. En el Reino Unido hay cada vez más evidencia anecdótica de las
escuelas de que los estudiantes están encontrando la química más accesible y
claramente genial. Los siguientes son ejemplos del uso de la gastronomía
molecular en las clases de química escolar. El uso de sal en la cocina (que ilustra la
elevación del punto de ebullición, la titulación, las reacciones de color, los iones
monovalentes y divalentes). ¿Por qué se pegan las bandejas (que proporcionan
una introducción a la química de polímeros y la estructura de grasas y aceites)? La
ciencia del helado (ilustrando la estructura del hielo y el agua e introduciendo
conceptos de entalpía de fusión, nucleación, cristalización y cambios de fase).
Debe seguir siendo un objetivo de la investigación de Gastronomía Molecular
mantener el vínculo con la educación y, siempre que sea posible, desarrollar más
recursos educativos para alentar a los jóvenes a las ciencias químicas.
6.5. ¿Qué es la gastronomía molecular? ¿Dónde terminará?
Finalmente, deberíamos preguntarnos a dónde podría conducir la gastronomía
molecular. Quizás el objetivo más importante de MG debería ser delinear los
principios esenciales que sustentan nuestro disfrute individual de la comida.
Presumimos que hay una serie de condiciones que deben cumplirse antes de que
la comida se vuelva realmente agradable, algunas triviales (p. Ej., La comida debe
tener cierto sabor), algunas muy sutiles (p. Ej., Es posible que debamos estar en el
estado de ánimo correcto. Para disfrutar de una comida), y muchos altamente
especulativos (por ejemplo, es posible que necesitemos un número mínimo de
diferentes estímulos simultáneos o relacionados temporalmente antes de que un
plato en particular se vuelva interesante). Los objetivos a largo plazo de la ciencia
de la MG deben ser dilucidar estas condiciones mínimas, encontrar formas en que
se puedan cumplir (a través de la producción de materias primas, en el proceso de
cocción y en la forma en que se presentan los alimentos) y, por lo tanto, poder
predecir razonablemente bien si un plato o comida en particular sería delicioso.
Podemos ver muchas áreas donde MG puede y debe desarrollarse. Por ejemplo,
hay muchos procesos tradicionales utilizados por los chefs en sus cocinas.
Podemos preguntar legítimamente por qué utilizamos estos procesos? ¿Son
realmente los mejores métodos posibles o acaban de ser transmitidos por un chef
a un aprendiz durante muchas décadas sin ningún desarrollo u optimización real?
Tales estudios sistemáticos y científicos de los procedimientos gastronómicos
podrían formar la base para la racionalización y mejora de los procesos básicos de
la cocina.
Del mismo modo, hay muchos platos clásicos o componentes de platos que se
han ganado una reputación de excelencia y permanecieron en los menús con
poco desarrollo experimental. Un estudio científico que compara platos clásicos
que han resistido el paso del tiempo con platos históricos que no lo han hecho
puede arrojar algo de luz útil para ayudarnos a entender por qué algunos platos
realmente logran la grandeza y resisten el paso del tiempo.
Otro aspecto importante de la gastronomía molecular y muy practicado por el Dr.
Herve This en INRA es la sistematización de recetas o procedimientos. De manera
similar a la sistematización de salsas por parte de esto, debería ser posible
racionalizar otros procesos. Por ejemplo, la solución de ebullición de azúcar se
describe tradicionalmente en términos
de etapas,
que quizás
podrían
racionalizarse utilizando la teoría del vidrio. Incluso puede ser posible dar una
medida cuantitativa de cuán delicioso será un plato en particular para un
individuo en particular. Por lo tanto, en el futuro, podremos servir diferentes
variantes del mismo plato a nuestros invitados a la cena para que cada uno tenga
su propia experiencia única y agradable. Si MG puede lograr tal objetivo, será de
gran ayuda para cambiar para siempre la percepción pública de la química.