la cocina ¿tiene química?
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¿Qué ve el Químico en la cocina?
Carbohidratos, Lípidos, Agua, Proteínas, Albúmina, Fibrina, Vitaminas, Aminoácidos, Sacarosa, Caseína, Amilosa, Lactosa, Porfirinas, Ácido acético, Colesterol, Minerales, Cloruro sódico,`Antocianinas, Bicarbonato sódico, Ácido esteárico, Ácido oleico.
Qué es cocinar?
cocinar. Guisar, aderezar los alimentos.
Diccionario de la Real Academia de la Lengua guisar. Preparar los alimentos sometiéndolos a la acción del fuego
Diccionario de uso del Español María Moliner
cocinar. Guisar, preparar los alimentos con el fuego.
guisar. Preparar los alimentos mediante el fuego y con diversas manipulaciones para ser cocidos
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LOS COMPONENTES DE LOS ALIMENTOS
Hay tres grandes grupos: 1) carbohidratos, 2) proteínas y 3) grasas.
Además se tienen componentes minerales Inorgánicos y sustancias orgánicas en proporciones muy pequeñas: vitaminas, Enzimas, emulsificantes, ácidos, oxidantes y antioxidantes, pigmentos y sabores. Un ubicuo componente de los alimentos es el agua.
El agua en la cocina:
1. Componente mayoritario de los alimentos Carne cruda = 75% de agua
Frutas y verduras = 80-95% agua
2. Es el medio en el cual los alimentos se
calientan para modificar sus sabores, aromas,
texturas, estabilidad, digestibilidad.
La acidez y basicidad del agua son fuentes de sabor y aromas e influyen en el comportamiento de otras moléculas presentes en los alimentos.

Los carbohidratos

En este grupo se encuentran los azúcares, dextrinas, almidones, celulosas, hemicelulosas, pectinas y ciertas gomas. Algunos alimentos que contienen Carbohidratos son el azúcar, las frutas, el pan, el espagueti, los fideos, el arroz, el centeno, etc. etcétera.

Diferentes tipos de glucosa.

Químicamente los carbohidratos sólo contienen carbono, hidrógeno y oxígeno. Uno de los carbohidratos más sencillos es el azúcar de seis carbonos llamado glucosa, que no es un azúcar sino varios azúcares. Las diferencias en la posición del oxígeno e hidrógeno en el anillo dan lugar a diferencias en la solubilidad, dulzura, velocidad de fermentación y otras propiedades de los azúcares.
Si se eliminan moléculas de agua de estas unidades de glucosa (tomando — OH de una y —H de otra) se forma una nueva molécula llamada disacárido,si se encadenan más unidades de glucosa se forma, obvio, un polisacárido, uno de éstos es la amilosa, también conocida como almidón; igual que en el caso de la glucosa no hay un almidón sino varios tipos de almidón. Cabe mencionar que el azúcar de mesa, la sacarosa, es un disacarido. Encadenando las unidades de glucosa de una manera un poco diferente se forma la celulosa, la cual es un polisacárido.
las brevas y otros alimentos se preparan con lejía o cenizas a fin de romper las cadenas de celulosa.
La importancia de los azúcares en los alimentos estriba en que son constituyentes de las dextrinas, almidones, celulosas, hemicelulosas, pectinas y gomas. El rompimiento (o digestión) de estas cadenas se logra con ácidos, enzimas o microorganismos. Y, los azúcares intervienen en la fabricación de las bebidas alcohólicas, consuelo de la humanidad doliente.
Las plantas verdes producen los carbohidratos en la reacción de fotosíntesis, que sirven como componentes estructurales (p.ej. la celulosa), reservas de alimento (p.ej. el almidón que abunda en las papas) o componentes de los ácidos nucleicos, claves de la herencia.
En los animales se halla un polisacárido, el glicógeno, semejante al almidón; está presente en los músculos y especialmente en el hígado; sirve como reserva de carbohidratos al organismo y proporciona la energía necesaria para el movimiento muscular; cuando hay glicógeno en exceso se convierte en grasa.

Las proteínas

Las proteínas están compuestas principalmente de carbono, hidrógeno, nitrógeno y oxígeno, en ocasiones con trazas de azufre, fósforo y otros elementos. Se encuentran en plantas y animales; en éstos ayudan a formar estructuras tales como cartílagos, piel, uñas, pelo y músculos. Las proteínas forman parte de las enzimas, los anticuerpos, la sangre, la leche, la clara de huevo, etc. Son moléculas extraordinariamente complejas, la más pequeña de las conocidas tiene una masa molecular de 5 000; las más grandes tienen masas moleculares del orden de los diez millones. Ejemplo de una proteína "sencilla" es la llamada lactoglobulina (presente en la leche) que tiene una masa molecular de sólo 42 000 y una fórmula aproximada de C1864H3012O576 N468 S21.
A semejanza de los carbohidratos, las proteínas están formadas de unidades más pequeñas (en este caso los llamados aminoácidos), las cuales se unen para formar cadenas más largas. Tan sólo en las plantas se cuentan más de 100 aminoácidos identificados, sin embargo hasta la fecha sólo unos 22 han sido identificados como constituyentes de las proteínas. Los aminoácidos se emplean en la digestión para construir nuevas proteínas y tienen, como podía suponerse, un grupo ácido (llamado carboxil) —COOH y un grupo amino —N H2 o imino = N H. Ambos grupos están unidos, junto con un átomo de hidrógeno, al mismo átomo de carbono (llamado carbono a). La diferencia entre los aminoácidos radica en la cadena R de átomos unida al grupo antes descrito. La complejidad del encadenamiento de los aminoácidos es extraordinaria: se puede tener cadenas rectas, enrolladas, dobladas.
Al parecer los encadenamientos se logran entre los carbonos a de los aminoácidos, eliminando agua. Las cadenas de proteínas pueden estar acomodadas paralelamente, como en la lana, el pelo o el tejido fibroso de la pechuga de pollo, o bien estar enredadas semejando una bola de estambre, como en la clara de huevo. Pueden desempeñar funcionesmuy diversas en el organismo; la miosina, por ejemplo, es una proteína contráctil presente en los músculos y también una enzima que hidroliza al ATP.

La compleja configuración de una proteína es muy delicada; puede modificarse por agentes químicos o por medios físicos, a este cambio
se le llama "desnaturalización". Así, al añadir alcohol a la clara de huevo ésta se coagula igual que al calentarla. La caseína, proteína contenida en la leche, se coagula en un medio ácido; por lo que bastan unas gotas de jugo de limón para cortar la leche, o bien esperar a que se produzca suficiente ácido en la misma leche para que se corte. Las pezuñas y huesos animales (formados principalmente por la proteína llamada colágeno) se disuelven por calentamiento con álcalis para formar la cola. La leche, además de coagularse por medio de un ácido, también lo hace por calor (flanes y natillas) y la carne, por su parte, encoge al cocerla por el colapso de la estructura del colágeno. Los fenómenos anteriores resultan de cambios en la configuración de las proteínas constituyentes.
Las soluciones de proteínas pueden formar películas y esto explica por qué la clara de huevo puede ser batida. La película formada
retiene el aire, pero si uno la bate excesivamente la proteína se "desnaturaliza " y se rompe la película.
La carne, junto con muchas otras proteínas, contiene colágeno, el cual con la temperatura se transforma en otra proteína más suave, soluble en agua caliente, la gelatina. Nuevamente, como en el caso del azúcar hay muchos tipos de gelatinas; éstas tienen masas moleculares de 100 000, en contraste con los valores de 300 000 a 700 000 del colágeno. La desnaturalización de las proteínas de la carne se logra también con un ácido (jugo de limón, vinagre, salsa de tomate) como se comprueba al "marinar" las carnes o el cebiche de pescado. Escabechar es, al menos químicamente, lo mismo que marinar: una desnaturalización ácida de proteínas que ablanda la carne y además la sazona.
Al igual que los carbohidratos las proteínas pueden descomponerse; dan lugar a peptonas, polipéptidos, aminoácidos, amoniaco, nitrógeno y unos compuestos muy olorosos como los mercaptanos,
el 3 metil-indol, también conocido como escatol, la putrescina y el ácido sulfhídrico.
El añejamiento del queso implica una degradación proteica controlada.

Las grasas

La principal diferencia entre las grasas y las proteínas estriba en que aquéllas no están constituidas por estructuras que se repiten. No son cadenas como las celulosas o proteínas en tanto que no hay una unidad básica que se presenta sucesivamente. En general son sustancias suaves y aceitosas insolubles en agua.

La molécula típica de grasa es la de glicerina. La molécula básica de grasa está formada por tres ácidos grasos y una molécula de glicerina; las grasas naturales resultan de desarrollos mucho más complejos de esta estructura básica. Sin embargo tan sólo hay unos 20 diferentes ácidos grasos que pueden ligarse a la glicerina; difieren en la longitud de sus cadenas de carbono y en el número de átomos de hidrógeno de las mismas. El ácido esteárico es uno de los que tienen cadena más larga (CH3(CH2)16COOH). Si
un ácido tiene el mayor número posible de átomos de hidrógeno se dice que está "saturado". El ácido oleico tiene cadenas de la misma longitud que el esteárico pero con dos hidrógenos menos, es decir es insaturado.
Las grasas naturales no están compuestas por un solo tipo de grasa sino que son mezclas. A medida que aumenta la longitud de la cadena de las grasas (o bien su nsaturación) disminuye su suavidad.
Un aceite no es sino grasa líquida a temperatura ambiente. En general las grasas se oxidan al estar expuestas al ambiente, esto es, se arrancian. En este proceso el hierro y el cobre de las ollas intervienen
acelerando el arranciado.
Las grasas forman emulsiones con el agua p.ej. leche, crema) y el aire (p.ej. betún para pasteles). Por sus propiedades lubricantes facilitan la ingestión de los alimentos.

MÁS COMPONENTES DE LOS ALIMENTOS

Los ácidos orgánicos

Las frutas contienen ácidos naturales tales como el cítrico (naranjas, limones, toronjas), el málico (manzanas), el tartárico
(uvas) que disminuyen el ataque de las bacterias. En general un medio ácido alarga la vida de los alimentos, razón por la cual se fermentan intencionalmente el yogurt, el vinagre, el queso, etc. Las grasas son atacadas por el oxígeno del ambiente modificando su sabor. El cobre y el hierro son fuertes promotores (catalizadores) de la oxidación, ésta es una de las razones por la que se prefiere emplear recipientes de acero inoxidable o aluminio en las baterías de cocina. Un antioxidante, como el nombre lo indica, tiende a evitar la oxidación. Ejemplos de antioxidantes son las vitaminas C (contenida en los cítricos) y E (contenida en la leche, hígado de pescado, aceites vegetales), ciertos aminoácidos con azufre y la lecitina (contenida en la yema de huevo).

Las enzimas

Todo ser viviente emplea reacciones químicas para realizar sus funciones, muchas de las cuales son promovidas y dirigidas por las enzimas que, aunque se encuentran en muy pequeña cantidad, son indispensables para fomentar y orientar los miles de reacciones químicas que ocurren en los organismos. Por ejemplo, la digestión de
los alimentos en el estómago y los intestinos depende de la actividad secuencial de enzimas como la pepsina. De estas reacciones depende que el organismo pueda oxidar los compuestos ingeridos y obtener la energía química necesaria para el movimiento muscular y la regeneración de los tejidos, reacciones también controladas por enzimas.
Muchas reacciones biológicas pueden ocurrir en el laboratorio a temperaturas y concentraciones de ácido o base adecuadas. Así, por ejemplo, las proteínas del colágeno dan lugar a la gelatina cuando se hierven con cenizas, o bien el almidón puede convertirse en glucosa. Sin embargo, todas
estas reacciones ocurren en el organismo a menos de 38°C y con condiciones mucho menos severas gracias a la participación de las enzimas. Ninguna de las casi 100 000 000 000 000 de células del cuerpo humano es ajena a la intervención de las enzimas. Y lo mismo puede decirse de los alimentos.
Los aditivos
Los productos químicos se añaden a los alimentos con dos finalidades principales: mejorar su aspecto y prolongar su vida útil. Para ello el químico de los alimentos cuenta con: conservadores, antioxidantes, acidulantes, neutralizadores, ajustadores iónicos, agentes afirmadores, emulsificantes y estabilizadores, humectantes, agentes de maduración, agentes de blanqueo, revestimientos, saborizantes, edulcorantes, colorantes y demás sustancias que le abren el apetito a cualquiera (aunque no lo parezca).
En su acepción más amplia los conservadores son agentes químicos que sirven para retardar, impedir o disimular alteraciones en alimentos. En rigor se trata de sustancias que impiden la proliferación de microorganismos, aunque no los destruyan.
El ácido benzoico (C6H5COOH) y sus sales de sodio y amonio figuran entre los agentes conservadores más usados. La acidez del medio, influye en las propiedades bactericidas y antisépticas. El papel morado con que se suelen envolver manzanas y peras se ha tratado con ácido benzoico a fin de
conservarlas.
El óxido de etileno, el óxido de propileno y el bromuro de metilo son líquidos tóxicos muy volátiles a la temperatura ambiente, por lo que estos conservadores se emplean en envases permeables. El producto por conservar se envasa con su líquido, el cual esteriliza al contenido; después el óxido de etileno volátil escapa a través del envase sin dejar residuo. Esto último es muy importante ya que estas sustancias también se emplean como fumigantes.
Por otro lado, para conservar el pescado en salmuera se suele emplear cloroformo. Tiene la ventaja, a semejanza de los conservadores del párrafo anterior, de evaporarse a la temperatura ambiente sin dejar residuos.
El anhídrido sulfuroso (SO2) se emplea mucho en las frutas y hortalizas, así como en el mosto (en la producción de vino). Es uno de los antisépticos más antiguos usados en la conservación de los alimentos.
Los alimentos que contienen grasas o aceites (mantequilla, cacahuates, galletas, etc.) suelen inutilizarse al arranciarse. En general, el sabor rancio es debido a la oxidación de los aceites, pero también puede ser provocado por la formación de peróxidos en los enlaces dobles de las moléculas con posterior descomposición para formar aldehídos, cetonas y ácidos de menor masa molecular.
Hay dos tipos de antioxidantes: uno tiene un grupo hidroxilo (OH) en su fórmula (como los fenoles) y el otro posee grupos ácidos. Curiosamente hay mezclas de ácidos que producen un efecto conservador bastante mayor que sus componentes aislados; tal efecto es conocido como sinergismo. Entre los ácidos más empleados como sinergistas están el cítrico y el fosfórico. También se usan el tartárico, el oxálico, el málico, el ascórbico, etcétera.
Muchos de los ácidos anteriores, como podrá inferirse, también se emplean como (es obvio) acidulantes; así el ácido fosfórico se utiliza en la "chispa de la vida" (también conocida como "Coca-Cola"). Al mismo fin sirven algunas sales ácidas, como el fosfato monocálcico (en el polvo "Royal") y el tartrato ácido de potasio (en el crémor
tártaro) usados en repostería. Los neutralizadores se emplean para disminuir la acidez de alimentos como el queso, la crema, las salsas, etc. Ya Shakespeare menciona el
uso de neutralizadores en el vino: Falstaff acusa al tabernero de haber echado cal al vino; y aún se emplea la cal como base de
neutralizadores que se añaden también a la leche a fin de evitar que se cuaje, El
bicarbonato de sodio, infaltable en la cocina, también se emplea como neutralizador, sobre todo en la salsa de tomate para los spaghetti.
Los emulsificantes se emplean a fin de mantener la homogeneidad de las emulsiones. Así, por ejemplo, para mejorar la textura y la apariencia de la margarina se emplea el
C17H35COOCH2CHOHCH2OOCCH2SO2ONa monoestearicosulfoacetato sódico. Muchos de los emulsificantes son, por comodidad y brevedad, más conocidos por sus nombres
comerciales: CMC, Fondin.

Y para blanquear algunos alimentos (como harina, frutos y jugos) se emplean cloro, cloruro de nitrosilo, anhidrido sulfuroso, etc. La desventaja eventual es que el blanqueo afecta en ocasiones la maduración del producto.
A fines del siglo pasado comenzó la práctica de emplear colorantes artificiales en los alimentos. Ya en 1886 se tenía una legislación sobre el uso de colorantes obtenidos de alquitrán de hulla. Actualmente se obtienen de la misma fuente pero se han
diversificado notablemente: colorantes azoicos, nitrosados, nitrados,
colorantes de pirazolona, indigoides, colorantes de xanteno, quinolina, trifenilmetano. Muchos de ellos se emplean
también en medicamentos (para hacerlos atractivos) y cosméticos (para hacerlas atractivas).
Hasta donde la ciencia ha podido comprobar que los efectos de tales sustancias artificiales no son dañinos, aunque, como es sabido, las verdades científicas no son verdades absolutas. En contraparte existe la creencia, muy generalizada, de pensar que los componentes "naturales" no son perjudiciales. Casi es sacrilegio negar la "pureza" de la naturaleza. En rigor; ningún alimento (natural o no) carece de sustancias dañinas: el azafrán, la pimienta y las zanahorias contienen substancias que inducen el cáncer así como: la col, el repollo y el palmito alteran el funcionamiento de la tiroides.
Colorante monoazoico (Rojo FD & C Núm. 1).
Prácticamente no hay alimento industrializado que no tenga algún colorante: gelatinas, margarina, salchichas, helados, refrescos, dulces, pan, fideos y espaguetis. Aunque no son más de 20 los colores aprobados para su consumo en alimentos, son suficientes para obtener los tonos necesarios. Así, para hacer apetitosas las salchichas, se emplea la sal disódica del ácido 1— seudocumilazo—
2—nafto 3, 6 —disulfónico mientras que para los refrescos de "uva" se emplea la sal disódica del ácido 5,5'—
indigotindisulfónico. Como saborizantes naturales suelen emplearse los aceites extraídos de diversas partes de las plantas. A estos componentes también se les llama aceites etéreos, esenciales o simplemente "esencias".

Son sólo cerca de 200 especies vegetales las que se explotan industrialmente para la producción de aceites esenciales. La mayor
parte de éstos está compuesta por terpenos, sesquiterpenos y una pequeña cantidad de sustancias no volátiles. Un aroma no está compuesto por una sola sustancia. Por ejemplo, en el alcanfor se han identificado... 75 sustancias. Sucede lo mismo con los sabores: resultan de la mezcla de una gran cantidad de compuestos químicos.
Por ejemplo, en el durazno se han identificado... 150 sustancias. Como podrá suponerse los saborizantes artificiales no llegan nunca a la complejidad de los naturales; si bien la industria del sabor artificial dispone de 3 000 compuestos diferentes (entre extractos y sintéticos) no resulta económico emplear más de 20 para imitar un sabor (o crearlo).

ALGUNAS FORMAS DE CONSERVAR LOS ALIMENTOS

Liofilización
La liofilización es uno de los procesos de desecación de los alimentos empleado para prolongar su vida útil. Otras forma de desecación son: por ahumado, por presión, por aire seco, por secado al Sol y salado.
La liofilización es un secado por congelación; en este procedimiento se eliminan los líquidos (generalmente agua) de los alimentos y de otros productos solidificándolos (de —10 a —40°C) a baja presión (de 0.1 a 2 torr). Se emplea en la industria farmacéutica para preparar vacunas y antibióticos, así como para conservar piel y plasma sanguíneo. En la industria de alimentos se usa principalmente para preparar café instantáneo, leche en polvo, leche condensada, entre otras.
Los costos del proceso de liofilización son 2 a 5 veces mayores que el de los de otros métodos de deshidratación, por lo que se emplea sólo en alimentos caros y delicados: fresas, camarones, champiñones,cafe, rebanados, espárragos y, en ocasiones, chuletas y bistecs. Estos alimentos, además de colores y sabores delicados, tienen atributos de textura y apariencia que no pueden conservarse con los métodos convencionales de secado por calor. Una fresa, por ejemplo, está casi completamente compuesta por agua, si se seca por calor se deforma y pierde su textura; al reconstituir la fresa añadiendo agua, tendría más apariencia de mermelada. Lo anterior se evita deshidratando la fresa congelada de manera que no se pueda deformar. El principio de la liofilización es que, bajo ciertas condiciones, el agua se evapora del hielo sin que éste se derrita. A 0° y 4.7 torr el agua permanece congelada y la velocidad con que las moléculas salen del hielo es mayor que la de las moléculas de agua del ambiente que se reincorporan, de esta manera el porcentaje de humedad disminuye a 3% del valor original. Puesto que el alimento permanece congelado y rígido durante la liofilización, la estructura
resultante es esponjosa y seca. Uno de los medios más prácticos de aumentar la velocidad de secado es emplear energía con gran capacidad de penetración como las microondas. El producto deshidratado y poroso se encuentra a una presión muy baja y si se expone a la presión atmosférica el aire entraría rápidamente destruyendo su estructura. Para evitarlo se emplea nitrógeno gaseoso, que rompa paulatinamente el vacío y, finalmente, se envasa el
producto en una atmósfera de nitrógeno.
Una forma de deshidratar las papas empleada desde tiempos precolombinos por los incas es la liofilización. La presión atmosférica es tan baja (255 torr) a tal altura que el frío de los diablos que hay en los Andes da lugar a la liofilización.
Cuando se trata de líquidos y purés se puede obtener productos aceptables secándolos a la presión atmosférica. Los líquidos se convierten previamente en espuma a fin de tener una mayor área de evaporación, en ocasiones se añade algún aglutinante (proteínas, vegetales, gomas, monoglicéridos emulsificantes).

Salado
Desde hace muchos siglos se ha acostumbrado "salar" las carnes (bacalao, ternera, caballo, etc.) para lograr que duren más tiempo sin descomponerse.
La función del "salado" es compleja. En una primera etapa, sirve para deshidratar la carne. En efecto, el fenómeno de la ósmosis
permite extraer el agua del interior de las células con lo que se prolonga la conservación de los alimentos. Por otro lado los microorganismos no pueden sobrevivir en una solución cuya concentración salina es de 30 a 40% en peso, pues la ósmosis tiende a igualar las concentraciones de las soluciones en ambos lados de una membrana. Las bacterias y microorganismos pueden contener 80% de agua en sus células; si se colocan en una salmuera o en almíbar, cuya concentración es mayor, el agua pasa de la célula a la salmuera provocándose la muerte de los microorganismos.
Desafortunadamente las levaduras y los mohos tienen mayor resistencia, con lo que frecuentemente se les encuentra en mermeladas. Los mohos llegan a producirse en
alimentos que contienen poca agua como el pan o las frutas secas.

En una proxima publicación se explicaran más metodos que se utilizan en la conservación de los alimentos, además se presentaran más razones que dejen claro que la química y la cocina tienen mucha relación.

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