Ingeniería gastronómica

Un lípido estructurado es una molécula de grasa “hecha a la medida” para una función nutricional o tecnológica específica. Esto se consigue seleccionando los tipos de ácidos grasos que componen los triglicéridos, y la posición de estos en los tres sitios posibles en la molécula de glicerol (sección 1.2). Como las enzimas pueden actuar reversiblemente tanto cortando como pegando moléculas, una lipasa actuando bajo condiciones particulares puede unir un ácido graso a una molécula de glicerol casi en la posición que se desee. Los lípidos estructurados encuentran sus mayores aplicaciones como sustitutos de manteca de cacao, grasas hipocalóricas, y en productos específicos como alimentos para la nutrición enteral y parenteral y en leches infantiles. Uno de los desarrollos comerciales más interesantes es un triglicérido estructurado llamado Betapol® que tiene la misma estructura del triglicérido mayoritario en la leche humana y que adicionado a fórmulas de reemplazo a la leche materna otorga beneficios nutricionales superiores a los de cualquier otra grasa conocida. El diseño de moléculas no-calóricas que sustituyan a las grasas se ha logrado mediante la reacción de varios grupos -OH del disacárido sacarosa con ácidos grasos (C8:0 a C12:0), lo que da un producto sin sabor y estable al calor. Olestra® es el más famoso entre estos ésteres de la sacarosa y es un sustituto no calórico del aceite que se puede usar para la fritura y en productos de horneo.

Las proteínas también se pueden cortar con proteasas o con ácidos, y se producen péptidos y aminoácidos que tienen notas de sabores a carne apreciadas en los caldos en cubitos o en salsas “de carne”. Estas moléculas aparecen listadas en los envases como “proteína de soya o de maíz hidrolizadas”. Como se ha mencionado anteriormente, es posible juntar enzimáticamente precursores de las proteínas como aminoácidos y péptidos (en una reacción química que se conoce como plasteína), y por ejemplo, a partir de una sopa de estos sería posible formar nuevas proteínas que tengan un valor nutricional superior. De las proteínas se han derivado “imitadores” de las grasas con menor contenido calórico, que son micropartículas húmedas de proteína de tamaños de entre 100 nm y 3 μm que en la boca dan la sensación de cremosidad y de que parecen derretirse. Estos productos se usan en helados, postres, etc., y al reemplazar a las grasas reducen en un 85% el contenido calórico aportado por éstas.

El desarrollo de estas moléculas diseñadas por ingeniería es una especie de farmacología alimentaria (farmafoods) en el sentido que cumpliría un rol importante en la salud, por ejemplo, reduciendo las calorías que conducen al sobrepeso cuyas consecuencias son enfermedades. El futuro de las moléculas diseñadas va a depender en gran parte de las necesidades específicas y urgentes para mejorar la salud y el bienestar, de cuán efectivas y seguras sean, del ingenio de químicos, bioquímicos y biotecnólogos para hacer alteraciones lo más naturales posibles y evaluar los posibles riesgos, y de que la regulación les dé el visto bueno. A diferencia de los productos farmacéuticos, cuyos desarrollos cuestan cientos de millones de dólares pero que se recuperan en pocos años por su gran efectividad, las moléculas diseñadas para ser usadas en alimentos deberán ser baratas, pues se emplearán en cantidades apreciables (como sustitutos), tendrán que superar múltiples sospechas sobre su utilidad e inocuidad, y deberán enfrentar mercados muy competitivos.

1.13. De dulce y agraz

El agraz es el jugo ácido de la uva sin madurar que se empleaba frecuentemente en la Edad Media para condimentar platos, y que deja un ligero sabor amargo antes de tragar. La palabra se usa coloquialmente para denotar algo que nos deja una sensación de amargura y pena. Esto es lo que ocurre al recordar traumáticas experiencias recientes que han tenido como protagonista principal a los alimentos y que causaron impacto mundial. Uno de los casos más graves ocurrió en España en 1981 cuando se puso a la venta aceite de colza o raps desnaturalizado con anilina, que estaba destinado a usos industriales. El llamado “síndrome del aceite tóxico” dio lugar a más de 24.000 casos de intoxicación y unas 580 muertes.

Los primeros casos de la llamada “enfermedad de las vacas locas” o encefalopatía espongiforme bovina (EEB) se detectaron en el reino Unido en 1986. La EEB es causada por priones y se transmite a los seres humanos a través del consumo de partes de animales infectados, sobre todo de sus tejidos nerviosos. Los priones son agregados de proteínas, normalmente componentes inocuos de células, pero que tienen la capacidad de transformarse en partículas muy estables que provocan varios tipos de enfermedades cerebrales en humanos y animales, con síntomas que incluyen el descontrol de músculos y la pérdida de memoria. El científico inglés Stanley B. Prusiner (1942) profesor de la Universidad de California, San Francisco, recibió el premio Nobel 1997 en Fisiología y Medicina por su descubrimiento de los priones, un nuevo principio de infecciones, que los agregó a la larga lista de bacterias y virus.⁴⁰

Las dioxinas son compuestos altamente tóxicos que se forman en procesos térmicos a temperaturas elevadas (200-600ºC) en presencia de cloro y, por tanto, están bastante distribuidas en el medioambiente. Las dioxinas se concentran en las grasas de los alimentos (y de nuestro cuerpo) e hicieron su aparición formal el año 1999 en Bélgica al incluirse grasa de mataderos contaminada con dioxinas y otros compuestos clorados en alimentos para animales, de donde se transmitieron a los humanos. Como en el caso anterior, sólo pasaron unos pocos meses desde que se manifestaron problemas de salud relacionados con el consumo de pollos contaminados hasta que se detectó que la causa eran las dioxinas, lo que habla muy bien de la capacidad de la ciencia actual para establecer rápidamente el origen de un problema. Este bochornoso y lamentable incidente, además del daño a las personas, provocó la caída del gobierno belga de turno.

Recientemente ha impactado el caso de la melamina añadida en la leche, que ocasionó la muerte a seis bebés en China y causó enfermedad a más de 300.000 personas, desconociéndose aún los efectos de largo plazo. La melamina, usada para hacer plásticos, fertilizantes y productos de limpieza, tiene un alto contenido de nitrógeno, lo que permite adulterar la leche y hacerla aparecer con un adecuado nivel de proteína.⁴¹ En términos comerciales, el incidente forzó a la multinacional neozelandesa Fonterra, dueña del 43% de la empresa china involucrada, a incurrir en pérdidas por más de 150 millones de dólares.

La gripe aviar y la gripe porcina están indirectamente relacionadas con los alimentos. La reciente pandemia de esta última ha causado a la fecha unas 12.000 muertes. En la naturaleza, el virus de la gripe ha existido en aves silvestres por millones de años, y no suele causarles daño. Sin embargo, al pasar a los humanos puede causar pandemias como “la gripe española” que en 1918 mató a unos 50 millones de personas en todo el mundo. Hasta la fecha, no existen datos científicos que sugieran que enfermedades virales puedan ser transmitidas a los humanos a través de los alimentos si estos se cocinan adecuadamente. Indirectamente, la crianza intensiva de aves y cerdos destinados a la alimentación en condiciones de hacinamiento, podría ser responsable de la selección y replicación de virus altamente virulentos.⁴² La Unión Europea ha puesto en marcha una serie de iniciativas destinadas a mejorar las condiciones de bienestar animal (animal welfare) en la crianza y transporte de animales y aves destinados a la producción de alimentos. Se cree que el virus ISA en el salmón del Atlántico, que no ataca a los seres humanos, se propagó en Chile por las condiciones de hacinamiento en las jaulas de cultivo.

De estos episodios trágicos y masivos relacionados con el consumo de alimentos se deduce que hay al menos tres causas que explican su ocurrencia. Por una parte está la codicia de personas inescrupulosas que desean lucrar a como dé lugar; por otra, la acumulación progresiva de sustancias tóxicas o precursores de ellas en los alimentos, por el continuo reciclaje de subproductos dentro de una cadena alimentaria; y por último, el poco conocimiento y respeto por la estabilidad de sistemas biológicos, que en el fondo son muy frágiles.

1.14. Moléculas mal repartidas

No se puede abandonar este capítulo sin abordar el hecho que a pesar de todos los avances tecnológicos que permiten producir más alimentos, todavía existen muchos seres humanos a quienes no les llega su parte. Es paradojal que cuando se producen alimentos suficientes para satisfacer las necesidades de los más de 6 mil millones de habitantes del mundo, coexistan sobre 1.200 millones de personas que están sobrealimentadas y al mismo tiempo 850 millones que no comen lo adecuado, y 250 millones que padecen de hambre. Ya en 1994 los agricultores de EE.UU. producían alimentos suficientes para satisfacer casi una vez y media los requerimientos diarios de toda la población de ese país, a pesar de los subsidios desincentivando la producción de algunos cultivos.⁴³

El artículo 25 de la Declaración Universal de los Derechos Humanos en su punto 1 establece que “toda persona tiene derecho a un nivel de vida adecuado que le asegure, así como a su familia, la salud y el bienestar, y en especial la alimentación”. Se estima que anualmente mueren en el mundo unos 6 millones de niños como consecuencia directa o indirecta del hambre y la desnutrición. En términos duros de aceptar, se trata de un problema económico: la mayor parte de esta gente es muy pobre para poder siquiera comprar alimentos y viven con menos de un dólar al día. Esta violación de los derechos humanos ocurre de manera flagrante en nuestros días, sin que haya jueces que recorran el mundo subdesarrollado buscando a los responsables y los lleven a las cortes internacionales para ser juzgados.

Otro tanto ocurre con las deficiencias de micronutrientes que aunque no causan la muerte, reducen de manera importante la calidad de vida y limitan el potencial de las personas. Los micronutrientes son indispensables para la acción de enzimas, hormonas y otros compuestos esenciales para el crecimiento y desarrollo. La deficiencia de vitamina A es la principal causa prevenible de ceguera en niños y mujeres embarazadas de países pobres, y a su vez aumenta el riesgo de enfermedad y muerte por infecciones graves. Este es un problema en más de la mitad de los países del mundo, especialmente en África y el sudeste de Asia, estimándose que entre 250.000 y 500.000 niños que sufren esta deficiencia quedan ciegos cada año. A nivel mundial la deficiencia de yodo es la causa más frecuente del daño cerebral y el retardo mental, y su solución cuesta anualmente menos de 5 centavos de dólar por persona: la sal yodada. A pesar de esto, actualmente hay más de 50 países donde prevalece esta carencia. Pero es la deficiencia de hierro el trastorno nutricional más extendido en el mundo, estimándose que sobre del 30% de la población mundial, unos 2.000 millones de personas, sufren de algún grado de anemia. Aquí la solución no es tan sencilla como en el caso de la sal, pues el hierro suministrado por fortificación (agregar hierro donde no hay) o suplementación (agregar más), debe estar en una forma que sea absorbible por el organismo.⁴⁴ Otra limitación no menor es el aspecto cultural que en algunas partes no ve con buenos ojos el consumo de píldoras.

Materiales y estructuras gastronómicas

2. Materiales y estructuras gastronómicas

La naturaleza se encarga de transformar moléculas en estructuras comestibles, y la cocina de convertirlas en platos y comidas. En este sentido los alimentos son materiales y así los solemos describir: duros o blandos, suaves o fibrosos, crujientes, etc. La ciencia de los materiales alimentarios proporciona el marco científico para la conversión de materias primas en estructuras con propiedades que apreciamos en nuestro paladar y también para aquellas estructuras sorprendentes que vendrán.

2.1. Estructuras naturales

Los alimentos provienen de tejidos que deben realizar una función específica en la naturaleza. A través del tiempo se han ido seleccionando aquellas plantas más fáciles de domesticar y seguras, y cuyas partes comestibles tienen sabores, olores y texturas que encontramos agradables. Es así que comemos flores (como la coliflor, el brócoli y la alcachofa) o sus partes (los estigmas que dan el azafrán), hojas (en el caso de la lechuga, la endivia y la espinaca) e incluso tallos (representados por el palmito y el espárrago). También están las frutas dulces que todos apreciamos en postres y jugos, aquellas que consideramos hortalizas, como los pepinos, el tomate y las paltas, y las aceitunas de las que también se obtiene su aceite. Se ha mencionado que frutos secos denominados cereales o granos, como el trigo, maíz y arroz, tienen una importancia culinaria y nutricional fundamental. Nuestros menús se enriquecen con semillas como las legumbres y algunas pseudo-raíces como las zanahorias, betarragas y los rabanitos, y con tallos engrosados que crecen bajo el suelo como las papas.⁴⁵

Simplificando, las “estructuras naturales” que constituyen las materias primas de los alimentos pueden clasificarse en cuatro grandes grupos: i) estructuras ensambladas a partir de pequeñas moléculas (glucosa) o macromoléculas (proteínas) en tejidos que tienen una funcionalidad específica, por ejemplo, los haces de celulosa presentes en las paredes celulares de vegetales y las fibras musculares en carnes y pescados; ii) materiales carnosos de plantas que son agrupaciones de células que presentan hidratación interna y cuyas paredes permiten la turgencia, como es el caso de tubérculos, frutas y hortalizas; iii) embriones encapsulados que contienen paquetes discretos de almidón, proteínas y lípidos, como sucede en granos y leguminosas, y donde entran también los huevos, y; iv) un complejo y particular líquido llamado leche, destinado a la nutrición de las crías de los mamíferos, que contiene los nutrientes básicos en un estado de dispersión coloidal o solución acuosa.

La manera que tiene la naturaleza para derivar funcionalidad a partir de un número limitado de moléculas pequeñas es asociarlas como macromoléculas o polímeros, los que a su vez se ensamblan dando lugar a estructuras jerárquicas que son cada vez más complejas: organelos, células, tejidos, órganos y organismos. Por ejemplo, la elasticidad de los tendones se consigue por una cadena de estructuras que va desde la molécula de colágeno hasta los haces fibrosos que componen el tendón. Aquellas moléculas que carecen de fines “nobles” o funcionales son simplemente acumuladas como reserva en estructuras pequeñas como los gránulos de almidón, los glóbulos de aceite y los cuerpos proteicos (agrupaciones de proteínas) que existen en cereales, legumbres y en las oleaginosas. Lo curioso es que tanto el almidón como algunas proteínas (por ejemplo, las del gluten de trigo) juegan roles importantes en las comidas, roles que no tienen en las plantas, cuales son el de espesante y matriz elástica, respectivamente. Es evidente que la naturaleza no ha tenido presente nuestro deleite y nutrición al diseñar y fabricar los tejidos y órganos de las plantas, sino que hemos ido descubriendo sus bondades en un lento proceso de prueba (¡literalmente!) y error.

Un mecanismo de control muy utilizado por la naturaleza es compartimentar a grupos de moléculas distintas que si estuvieran juntas reaccionarían a destiempo. También se suele mantener en forma pasiva a moléculas reactivas las que son activadas cuando es necesario. Este es el caso de las enzimas y los sustratos o moléculas específicas sobre los cuales estas actúan. En el interior de las células del ajo existen micro-compartimentos separados por finas membranas biológicas donde residen por un lado la enzima alinasa y por otro la aliína, una molécula inofensiva compuesta por aminoácidos. Al romper un diente de ajo se pierde la compartimentación y la enzima se pone en contacto con la aliína produciéndose la alicina, que da el olor pungente del ajo que todos reconocemos y apreciamos.

Si bien es cierto que comemos moléculas, ciertamente no las masticamos. En los alimentos encontramos a las moléculas formando parte de estructuras naturales en tejidos de plantas y animales, y en formas derivadas del procesamiento o la acción culinaria. Aunque el tema de la estructura de los alimentos se trata más adelante en varias secciones de este capítulo es pertinente referirse a cómo la naturaleza organiza las moléculas en complejas estructuras jerárquicas para que cumplan sus roles y, a su vez, cómo se derivan las propiedades culinarias de ellas. Se abordarán tres ejemplos: el almidón, las paredes celulares de plantas y los tejidos musculares (figura 2.1).

El almidón no es una molécula en sí, sino que es un minúsculo gránulo producto del ensamblaje de dos tipos de polímeros que tienen como monómero al azúcar glucosa: la amilosa, que tiene la forma de una hebra helicoidal y está compuesta por unas 200 a pocos miles de unidades de glucosa, y la amilopectina, que es una macromolécula ramificada en varios puntos y que puede llegar a tener varios miles de moléculas de glucosa. Como la función primordial del almidón es el almacenaje de energía, la naturaleza no se hace problema y compacta una gran cantidad de ambos tipos de moléculas en gránulos de almidón, donde se alternan capas cristalinas y ordenadas con otras desordenadas y amorfas (figura 2.1, izquierda). Al microscopio los gránulos de almidón son como pequeños granitos sólidos de tamaño máximo inferior al grosor de un pelo (figura 3.3). Todo el almidón que encontramos en la naturaleza está en forma de estos densos gránulos que miden desde 5 hasta aproximadamente 50 μm y varían en forma, desde redondos a elipsoidales. El almidón de la papa (chuño) o del maíz (maicena) se produce luego de una molienda y dispersión en agua, seguida por la centrifugación o filtración fina de la suspensión acuosa donde se separan los gránulos aprovechando las diferencias de densidad o sus tamaños, respectivamente. Un secado posterior da origen al almidón “en polvo” que se usa para diversos fines, desde hacer jarabes endulzantes hasta biocombustibles.

Cuando la naturaleza no puede derivar las cualidades deseables a partir de un solo material, lo combina con otros de manera que la estructura resultante tenga una propiedad superior a cada uno de los materiales por separado. En ingeniería se denomina compósito a una estructura que está formada por una matriz continua y tiene elementos dispersos que le proporcionan propiedades superiores. Un ejemplo son las planchas de plástico reforzadas con fibra de vidrio para una mayor resistencia y su analogía con las estructuras vivas son las paredes celulares de plantas. Los “ladrillos” de las estructuras vegetales son las células provistas de paredes celulares semi-rígidas (porque contienen agua) que circundan al citoplasma o todo el contenido interior de una célula, y dentro de este se encuentra una vacuola o globo que contiene una solución acuosa, ambos confinados por una membrana celular. Una célula vegetal mide unos 100 μm. La pared celular es un compósito donde una matriz amorfa es reforzada por moléculas de pectina (35%), celulosa (30%), hemicelulosas (20%) y algunas proteínas (figura 2.1, centro). Un cemento conocido como lámina media, mantiene unidas a células adyacentes por la parte externa de las paredes celulares, y juega un rol fundamental en el ablandamiento de los tejidos vegetales durante la maduración y la cocción.

FIGURA 2.1. Estructuras jerárquicas que dan origen a los gránulos de almidón, los vegetales y la carne. Partiendo de moléculas relativamente pequeñas la naturaleza fabrica progresivamente estructuras cada vez más complejas, que son básicas para entender el comportamiento de los alimentos durante el procesamiento y la cocción. Las dimensiones que se pueden leer en el eje vertical son muy aproximadas, y la escala cambia en un factor de un millón, desde 1 nanómetro (nm) a 1 milímetro (mm).

La celulosa es una cadena lineal de unidades de glucosa (¡igual que la amilosa del almidón!) pero pegadas con un enlace distinto que favorece la asociación lateral entre cadenas, formándose hebras largas y resistentes o fibrillas celulósicas de unos 3,5 nm de diámetro, que no se rompen fácilmente por calor ni por enzimas (figura 2.1 al centro). Esta propiedad de la celulosa permite a la naturaleza construir estructuras duras y resistentes como las cáscaras de las nueces. Las paredes de células vegetales van acumulando con el tiempo lignina, un polímero tridimensional en forma de malla que no es fácil de romper ni disolver y se asocia con la dureza del tejido. La lignificación se aprecia bien en los espárragos, que se vuelven más fibrosos y duros con el tiempo, e indirectamente en las legumbres viejas que no se suavizan durante la cocción (ver sección 3.8). Las paredes celulares de la madera contienen celulosa y lignina, ambas duras e indigestibles, pero que permiten a los árboles vivir muchos años y resistir los avatares de la naturaleza. Las células vegetales de productos frescos tienen la característica de ser células jóvenes con paredes celulares blandas (que forman parte posteriormente de la fibra dietética), y de estar hidratadas, donde los solutos presentes en el contenido acuoso de la vacuola ejercen una presión osmótica que es responsable de la turgencia de frutas y verduras. Se ha mencionado a la membrana celular que rodea al citoplasma. Las membranas biológicas son estructuras complejas que se autoensamblan formando una doble capa lipídica donde se insertan algunas proteínas. La naturaleza separa distintos compartimentos intracelulares por medio de estas membranas cuyo rol principal es controlar el transporte de moléculas desde y hacia el interior de los compartimentos. Mantener las membranas celulares es muy importante en aquellos alimentos que deben seguir realizando su metabolismo, como frutas y vegetales frescos, pues se destruyen fácilmente por el calor. Hay también una ventaja tecnológica en conservar las paredes celulares y membranas casi intactas en algunos procesos para que actúen como filtros moleculares. Este es el caso de la extracción de azúcar de la remolacha donde los tubérculos se cortan en forma de largos fideos que tienen en su interior muchas células intactas que dejan pasar sólo las moléculas de azúcar y retienen el material intracelular no deseado. Los “fideos” de remolacha extraídos se secan y son un buen alimento animal llamado coseta.

La estructura del músculo esquelético de los animales está formada por células alargadas o fibras musculares, que no poseen paredes celulares como las de plantas (figura 2.1, derecha). La capacidad de contracción de los tejidos musculares se basa en el ensamblaje de dos proteínas, la actina y la miosina que constituyen más del 20% de las células musculares, y que dan origen a estructuras jerárquicas a niveles superiores. Ambas proteínas en el interior de las células están inmersas en un fluido llamado sarcoplasma y se entrecruzan y deslizan entre sí en forma paralela para dar la capacidad al músculo de estirarse y contraerse. Las células musculares se agrupan en cilindros alargados llamados miofibrillas de 1 a 2 μm de diámetro, que posteriormente se ensamblan formando haces de fibras musculares hasta llegar al tejido completo. Los haces de fibras son fácilmente separados con la ayuda de un tenedor en pescados y carnes que han sido bien cocidos. Toda la estructura fibrilar del músculo se mantiene unida por envolturas de tejido conectivo, compuesto principalmente por la proteína llamada colágeno, las que confluyen en los tendones que unen al músculo con el hueso (figura 2.1, derecha arriba). El colágeno está formado por tres cadenas de proteínas enrolladas en forma de hélice y estabilizadas por uniones intermoleculares. Cuanto más viejo es un animal, más abundante, entrecruzado y resistente a la cocción es el tejido conectivo, y de ahí su dureza culinaria. La gelatina proviene de la hidrólisis del colágeno de cueros y huesos.

De todo lo anterior se concluye que los denominados componentes y nutrientes de los alimentos no se encuentran distribuidos homogéneamente sino que forman parte de estructuras bastante complejas que les otorgan propiedades identificables por nuestros sentidos. El conocimiento preciso de estos arreglos, en que participan microscopistas y bioquímicos, ha permitido entender el origen de ciertas tecnologías e introducir mejoras significativas en los procesos. Por otra parte, resulta evidente que el proceso de digestión debe liberar a los nutrientes desde estas estructuras si es que ellos van a ser eficientemente absorbidos en el intestino, lo que se abordará en la sección 7.6.

2.2. Sociología molecular

Se ha hablado de moléculas y de estructuras, pero no de cómo se pasa de las primeras a las segundas. Las interacciones entre las moléculas vecinas, que pueden ser de atracción o repulsión, se pueden comparar a las interacciones entre los seres humanos y de ahí que se haya derivado el término sociología molecular. De hecho, se habla de si existe o no “química” entre las personas y el concepto sociológico de “química humana” analiza las “reacciones” para formar y deshacer enlaces entre seres humanos y las estructuras que se derivan de estas relaciones.⁴⁶ Hacer analogías entre moléculas y seres humanos puede resultar bizarro, pero se justifica cuando se quiere hacer uso de la experiencia cotidiana y personal para explicar algo que es complejo.

Algunas personas se juntan y no se separan más, como se promete en el matrimonio. En química, la atracción tiene que ver con interacciones entre moléculas vecinas, que van de fuertes a débiles. La unión más cercana y permanente entre moléculas es el enlace covalente donde se comparten electrones externos entre dos o más átomos. Este es el enlace con que se unen los monómeros cuando forman los polímeros como las proteínas y los polisacáridos. En los alimentos se usan enzimas para romper estos enlaces, por ejemplo, la amilasa que corta las moléculas de almidón y las transforma en azúcares simples, y la renina (o cuajo) que escinde una parte de la caseína de la leche, desestabilizándola para que se forme la cuajada del queso.

Sin embargo, a medida que se progresa en los niveles jerárquicos de las estructuras biológicas comienzan a predominar interacciones menos específicas que los enlaces covalentes y adquieren una gran importancia las llamadas interacciones débiles, en que priman propiedades específicas de las moléculas mismas. El profesor Jean Marie Lehn (1939), premio Nobel de Química 1987 (ver sección 10.6), propuso el nombre de química supramolecular al estudio de las interacciones entre moléculas, más allá de los enlaces covalentes.⁴⁷ En la formación de estructuras alimentarias hay algunas interacciones no-covalentes que conviene tener presente. Las interacciones electrostáticas ocurren entre moléculas que tienen cargas eléctricas y pueden ser de atracción (cargas opuestas) o repulsión (cargas del mismo signo). Los enlaces o puentes de hidrógeno ocurren cuando este elemento se encuentra cargado positivamente (H⁺) y es atraído por cargas negativas en cualquier otra molécula pero con una intensidad que es sólo un 1% de la del enlace covalente. En las moléculas de agua (H⁺–O^––H⁺), el enlace de hidrógeno explica muchas de las propiedades de este compuesto y su interacción con grupos cargados de otras moléculas, como es el caso de la hidratación de proteínas y polisacáridos. Las interacciones de van der Waals corresponden a atracciones o repulsiones debido a efectos de cargas eléctricas débiles permanentes o momentáneas en las moléculas. Hay más sobre interacciones moleculares, pero lo visto permite progresar sin tropiezos.

Las cadenas de polímeros que poseen cargas eléctricas localizadas, como algunos polisacáridos, pueden ser unidas por un ión de signo contrario y así formar macroestructuras estables como los geles de carragenina o alginato. Pero la carencia de carga eléctrica también es una oportunidad para que las moléculas se asocien, especialmente si están en un ambiente altamente “cargado” como es el medio acuoso. Los grupos o zonas sin carga se “atraen” entre sí, se juntan y esconden al sentirse rechazados por el medio, dando lugar a las atracciones hidrofóbicas (odian estar en contacto con agua) que agrupan a las moléculas y las segregan del resto. Algunos geles proteicos se estabilizan en buena medida a través de este mecanismo. Las personas que se sienten discriminadas suelen también juntarse entre sí y apartarse. No es exagerado decir que estos y otros tipos de interacciones débiles, en forma individual o simultánea, son fundamentales en las estructuras que se obtienen en la cocina y en aquellas que darán origen a los alimentos del futuro.

El rompimiento de una relación es un acontecimiento doloroso. Las enzimas hidrolíticas son las mayores disociadoras y sirven para romper moléculas grandes como las proteínas, carbohidratos y lípidos, para dar lugar a moléculas más pequeñas. Pero bajo ciertas condiciones las enzimas pueden actuar como una casamentera y crear nuevos vínculos. En química muchas reacciones son reversibles y algunas enzimas pueden formar polímeros a partir de los monómeros (por ejemplo, sintetizar proteínas a partir de aminoácidos). Ciertas lipasas permiten pegar ácidos grasos específicos y formar triglicéridos con propiedades especiales, que se denominan lípidos estructurados. Es posible construir enzimáticamente anillos de 6 a 9 unidades de glucosa conocidos como ciclodextrinas con una región interna hidrofóbica donde se pueden albergar moléculas de aromas, pigmentos, vitaminas o compuestos “funcionales” poco solubles en agua, y cuyo exterior hidrofílico permite la dispersión en un medio acuoso.