La Cocina y la Ciencia

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1 La Cocina y la Ciencia La ciencia esa gran entrometida (II/II) Final Tomás Pérez-Durías Doctor Ingeniero del ICAI. Promoción Diplomado A.D.E. por el I.E.S.E. Master en Informática, U.P. de Salamanca La Cocina y la Agricultura Algunos catastrofistas, arropados en foros internacionales, pronosticaron la incapacidad del hombre para producir alimentos suficientes para la Humanidad, si ésta seguía aumentando. Por lo que propugnaron el control de la natalidad, como único remedio ante el hambre generalizada que se produciría a finales del siglo XX. Como se ha podido comprobar con el tiempo, aunque existen todavía focos de hambre en el mundo, éstos están reduciéndose poco a poco. El problema no reside en la producción, sino en la distribución de los alimentos. Hasta llegar a la cocina la cadena alimentaria pasa por la agricultura y la ganadería. La agricultura es un conjunto de técnicas en ósmosis permanente con las demás ciencias. El desarrollo de técnicas de clasificación de suelos, selección de semillas y sistemas de riego ha permitido duplicar y hasta triplicar la producción por hectárea. La clasificación de suelos ha permitido racionalizar los cultivos y la utilización de abonos. Incluso se ha avanzado en los cultivos hidropónicos (sin tierra) controlados por ordenador. La selección de semillas ha logrado proteger los cultivos contra plagas y aumentar el rendimiento por hectárea.y los sistemas de riego, han conseguido reducir el consumo de agua y poder plantar en zonas anteriormente desérticas o semidesérticas. Véase nuestra querida Almería, zona semidesértica, con dos y tres cosechas anuales en la actualidad. Actualmente existe una polémica sobre los transgénicos. Productos que sufren retoques por reducción o adición de genes. Esta técnica está siendo contestada por algunos grupos, no siempre bien informados o intencionados. No sé si serán como aquellos grupos de protesta que se formaron en Inglaterra, cuando se comenzó a efectuar el tendido del ferrocarril. Aseguraban que las vacas dejaban de dar leche, al paso del ferrocarril. Esta técnica ha de mirarse con respeto pero no con miedo. Habrá que seguir con las investigaciones y comprobaciones. Pero puede ser una revolución agrícola en el siglo XXI. De hecho ya estamos consumiendo productos transgénicos. La Cocina y la Medicina Las necesidades energéticas y nutricionales del ser humano, para sobrevivir y desarrollarse, se limitan a una pequeña cantidad de componentes individuales. La lista se reduce a: agua, energía, proteínas, vitaminas y minerales. Agua Una persona normal necesita aproximadamente 3 litros diarios. Un litro para compensar las pérdidas por evaporación a través de los pulmones; litro y medio para la eliminada por la orina; y medio litro (a veces más) para las pérdidas por sudoración. Los alimentos cocinados aportan alrededor de un litro, el agua metabólica (obtenida por la digestión de los alimentos) supone un cuarto de litro y el resto debe ingerirse directamente como bebida. De ahí la recomendación médica de beber dos litros diarios de agua, para evitar deshidrataciones. 68 anales de mecánica y electricidad / septiembre-octubre 2003

2 Energía La energía metabólica puede obtenerse de la grasa, los carbohidratos y las proteínas. Aunque el rendimiento obtenido es distinto en unas que otras, son reemplazables entre sí. Los lípidos aportan 9 Kcal/g mientras que los carbohidratos y las proteínas aportan solamente 4 Kcal/g. Hay otros componentes de la dieta alimenticia, además de carbohidratos, lípidos y proteínas, que también aportan calorías. El alcohol aporta 7 Kcal/g, el ácido acético (presente en el vinagre) 3,5 Kcal/g, el ácido cítrico (presente en muchas frutas) utilizado en grandes cantidades en las bebidas refrescantes, aporta 2,5 Kcal/g. La energía es necesaria para mantener la actividad vital (metabolismo basal). El metabolismo basal incluye una multitud de actividades, como son: La síntesis de proteínas consume el 40% de las necesidades. El transporte activo y la trasmisión nerviosa otro 40%. El corazón y la respiración, alrededor del 10%. Y el resto de actividades el 10% residual. Así mismo, el consumo de energía por los distintos órganos es muy diverso. El cerebro y la masa muscular consumen un 20% de la energía utilizada en reposo, cada uno. En peso, sin embargo, representan el 2% y el 40% respectivamente. La energía que una persona precisa para cubrir su metabolismo basal, es función del número de células metabólicamente activas que posea, es decir de su peso. No todos los tejidos consumen la misma proporción de energía (el esqueleto y el tejido adiposo son poco activos metabólicamente). En general, se estima que la necesidad energética de una persona es proporcional a su peso, y aproximadamente de una kilocaloría por kilogramo de peso y hora. Cubiertas las actividades involuntarias (metabolismo basal), es necesario atender los consumos que originan las actividades voluntarias. Estas actividades son muy variables por lo que las necesidades pueden variar desde un pequeño incremento hasta siete veces las correspondientes al metabolismo basal. Experimentalmente se ha calculado el gasto energético de las actividades voluntarias, en función del consumo de oxígeno y la producción de CO 2. Como es lógico los consumos dependen de las características personales (peso, sexo y edad). Algunas estimaciones del consumo energético según la actividad son: Actividad ligera: Pasear, trabajo industrial y doméstico = de 2,5 a 5 Kcal/minuto Actividad moderada:viajar en bicicleta, cavar con azada = de 5 a 7,5 Kcal/minuto Actividad pesada: Jugar al fútbol, trabajo en la minería = de 7,5 a 10 Kcal/minuto Actividad muy pesada: Correr, cortar leña = más de 10 Kcal /minuto Proteínas El cuerpo humano las aprovecha como fuente de aminoácidos utilizables para construir las proteínas del propio organismo, así como fuente de nitrógeno biodisponible para sintetizar otras sustancias. Las necesidades de proteínas son también función del peso, pero además de la edad. Esto es debido a que las proteínas son necesarias tanto para el recambio de las destruidas en el metabolismo (no todos sus aminoácidos pueden recuperase), como indispensables para el crecimiento. Cuanto más rápido sea éste (la infancia y la pubertad) tanto mayor será la necesidad de proteínas por Kg de peso corporal. El organismo humano puede transformar los aminoácidos de una forma limitada. No puede fabricar ocho de los aminoácidos que forman parte de sus proteínas, y en consecuencia debe ingerirlos a partir de la dieta. Estos aminoácidos se llaman aminoácidos esenciales, y son: ISOLEUCINA LEUCINA LISINA METIONINA FENILALANINA TREONINA TRIPTOFANO VALINA Además hay otros dos aminoácidos, la cisteína y la tirosina, que solo pueden obtenerse o bien directamente de la dieta o bien a partir de los esenciales metionina y fenilalanina. La histidina es también esencial en la dieta de los niños, ya que la sintetizan pero en cantidades insuficientes. El valor nutricional de una proteína depende de su composición en aminoácidos. Es necesario prestar especial atención a los contenidos de lisina y de metionina, ya que existen proteínas (sobre todo vegetales) muy deficitarias en ellos. Las proteínas de los cereales son muy deficitarias en lisina, mientras que las de las leguminosas lo son en aminoácidos azufrados (metionina y cisteína). Las proteínas animales tienen en general composiciones más próximas a la considerada ideal. La Cocina y la Ciencia. La ciencia esa gran entrometida. (II/II) Final 69

3 Cuando se combinan en una misma comida proteínas que compensen sus deficiencias en aminoácidos esenciales (una proteína deficiente en lisina, pero con exceso de metionina, con una deficiente en metionina pero con exceso de lisina) el resultado es una dieta proteica de buena calidad nutricional. Durante siglos la observación empírica del mejor valor nutricional de este tipo de combinaciones ha originado la mayoría de los alimentos populares: como el cocido, las judías con arroz (que permiten compensar las deficiencias en lisina y metionina de cereales y leguminosas, respectivamente), las combinaciones de productos lácteos con cereales (arroz con leche) o las pizzas. Vitaminas El descubrimiento de las vitaminas se produjo como consecuencia de la observación de que la dieta sintética, compuesta por carbohidratos, proteínas, lípidos y minerales, no permitía el crecimiento de los animales de laboratorio. La adición de leche a la dieta la transformó en alimento completo. El fraccionamiento de la leche permitió descubrir que tanto la fracción grasa como la acuosa eran indispensables. A los componentes desconocidos se les llamó vitamina A (presente en la fracción grasa) y B (presente en la fracción acuosa). Los estudios posteriores mantuvieron esta división, y todavía se clasifican las vitaminas en vitaminas hidrosolubles (presentes en las partes acuosas de los alimentos) y vitaminas liposolubles (insolubles en agua y presentes en las partes grasas de los alimentos). El grupo B, resultó ser una mezcla de diversas vitaminas. Las vitaminas hidrosolubles son generalmente coenzimas o precursoras de ellos. Por eso la carencia de una vitamina se traduce en la reducción, o paralización incluso, de la reacción en la que está implicada, con consecuencias biológicas previsibles. Las vitaminas liposolubles tienen funciones moleculares todavía no bien conocidas, aunque su carencia también da lugar a enfermedades carenciales. No es fácil hacer una estimación de las necesidades de cada vitamina, ya que éstas varían con la edad, el peso, la situación fisiológica e incluso por la influencia de otros componentes de la dieta. Lo que si está claro es que, la falta de algunas vitaminas en la dieta, da lugar a la aparición de enfermedades que pueden ser graves. Las enfermedades provocadas por la carencia de vitaminas se observan en poblaciones mal alimentadas. Otras, solamente se han podido observar en situaciones excepcionales o experimentales. La carencia de vitamina A produce defectos en la visión, y si esta carencia es muy severa, puede terminar en ceguera. La carencia de vitamina D produce defectos en la calcificación de los huesos y, consecuentemente raquitismo (en los niños) u osteomalacia. La carencia de niacina produce la enfermedad conocida como pelagra. Esta enfermedad era muy frecuente en algunas poblaciones que basan su alimentación en el maíz, ya que la niacina presente en él no está en forma biodisponible. La carencia de tiamina produce daños neurológicos, y en los casos más serios, la enfermedad conocida como beri-beri. Esta enfermedad apareció al modificarse los sistemas de descascarillado del arroz utilizados en extremo oriente, ya que en este alimento la vitamina se concentra en la cascarilla, y, mientras que por el sistema antiguo parte pasaba al grano, con el nuevo se perdía totalmente. La carencia de ácido fólico tiene como consecuencia la aparición de anemia megalobástica, enfermedad que se encuentra con cierta frecuencia entre las mujeres gestantes de los países subdesarrollados, ya que el embarazo aumenta al doble las necesidades de esta vitamina. La carencia de vitamina C produce la enfermedad conocida como escorbuto. Esta enfermedad fue muy grave entre los marineros de siglos pasados. La vitamina K es sintetizada por la propia flora bacteriana, en cantidades más que suficientes para cubrir las necesidades. La vitamina B12 se encuentra en los alimentos de origen animal, y es sintetizada también por las bacterias del tubo. Las demás vitaminas se encuentran tan ampliamente distribuidas que es muy difícil que se produzca una situación deficitaria de cualquiera de ellas, si el aporte de calorías y proteínas es suficiente, sea cual sea el tipo de dieta que se consuma. Las situaciones carenciales están relacionadas o con problemas de absorción (la biotina, y la vitamina B12, en particular) o con dietas muy desequilibradas (como la de algunas personas alcohólicas, que pueden obtener mas del 80% de sus necesidades de energía del alcohol), combinadas con otras deficiencias. Muchas veces se ha difundido, que dosis elevadas de algunas vitaminas pueden prevenir enfermedades, desde el cáncer al catarro común. En particular la vitamina C, de la que 70 anales de mecánica y electricidad / septiembre-octubre 2003

4 se dice que dosis de 1 gramo diario (veinte veces la dosis recomendada por los expertos en nutrición) contribuyen mejorar la salud. No se han obtenido pruebas de que dosis de vitaminas superiores a las necesarias sean beneficiosas, excepto en alguna de las raras enfermedades relacionadas con defectos de su captación. Sin embargo algunas vitaminas, como la vitamina A y especialmente la vitamina D pueden ser tóxicas si se ingieren en cantidades elevadas. Minerales Además del carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno y azufre que forman parte de las moléculas orgánicas, nuestro organismo necesita otros elementos, como componentes estructurales o catalíticos en los centros activos de enzimas. Estos elementos son: Calcio: Es el mineral más abundante en el organismo, como componente fundamental de los huesos. Cinc: Forma parte de bastantes enzimas. Cloro: Interviene en el mantenimiento de los equilibrios iónicos y osmóticos. Forma parte del jugo gástrico. Cobalto: Se encuentra exclusivamente formando parte de la vitamina B12. Cobre: Forma parte de algunos enzimas. Cromo: Interviene como constituyente del factor de tolerancia a la glucosa. Flúor: Forma parte de la estructura de los dientes y huesos, aunque no es un elemento esencial. Fósforo: Es un componente esencial, junto con el calcio, en la estructura de los huesos y dientes. Hierro: Forma parte de la hemoglobina (la proteína que transporta el oxígeno en la sangre) y de la mioglobina (que lo hace en el músculo). Manganeso: Forma parte de algunos enzimas. Magnesio: Forma parte de los huesos. Es también necesario para la actividad de muchos enzimas. Molibdeno: Forma parte de un cofactor específico necesario para tres enzimas. Potasio: Participa en el mantenimiento de la presión osmótica, especialmente en el interior de las células, y en la trasmisión nerviosa. Selenio: Forma parte de la selenocisteína, un aminoácido peculiar, (equivalente a la cisteína, pero con azufre en lugar de selenio). Sodio: Participa en el mantenimiento de la presión osmótica, fundamentalmente en compartimentos extracelulares, en la transmisión nerviosa y en el equilibrio ácido-base. Yodo: Su función biológica es como componente de las hormonas tiroideas. No se conoce la función biológica de otros elementos como: silicio, boro, vanadio, estaño, arsénico y níquel, si es que la tienen. Tampoco se sabe si su carencia provoca enfermedades en humanos. En algunos casos se pueden provocar experimentalmente enfermedades en animales. Esto hace que se sospeche que pueden desempeñar alguna función en el organismo (el silicio, en el desarrollo óseo, el boro en el metabolismo del calcio ). La mayoría de los minerales se encuentran distribuidos entre todo tipo de alimentos, de tal modo que cualquier dieta que no sea aberrante incluye la cantidad suficiente. Los únicos elementos de los que pueden producirse carencias son el calcio, el hierro y el yodo, y solamente con dietas basadas en alimentos que no los contienen o que los contienen en forma no asimilable. Los demás elementos están tan ampliamente distribuidos que, comamos lo que comamos, es difícil que aparezcan deficiencias. En poblaciones con dietas muy anormales (por ejemplo los alcohólicos, que reciben una gran proporción de las calorías de su dieta, del alcohol) pueden aparecer deficiencias de cinc y cobre. Estas deficiencias están asociadas naturalmente a otras deficiencias aún más importantes en proteínas, vitaminas y otros minerales. La Cocina y la Ciencia Y llegamos al final.todo lo anteriormente expuesto nos indica que, aunque muchas facetas han sido producto final del proceso prueba-error, todas las ciencias intervienen o han intervenido en la cadena alimentaria y finalmente en la cocina propiamente dicha. Muchas recetas tradicionales tiene explicación científica hoy en día. Como ejemplo vamos a ver unos ejemplos del día a día. La mezcla de dos líquidos puede producirse de formas diferentes Si se mezcla alcohol con agua, se obtiene una mezcla homogénea o disolución. No es posible distinguir los componentes originales a menos que se disponga de un microscopio apropiado. Si al agua se le añade aceite, la situación es muy diferente.ya que si no se agita la mezcla, se observa que permanecen independientes uno del otro. Al batir la mezcla, se puede conseguir una aparente uniformidad. Sin em- La Cocina y la Ciencia. La ciencia esa gran entrometida. (II/II) Final 71

5 bargo, al mirar con un poco de cuidado pueden identificarse sin dificultad los componentes originales. No obstante, si se ha batido enérgicamente, puede ser necesario un microscopio para distinguirlos. Cuando un líquido se dispersa en otro, en forma de pequeñas gotitas, se denomina emulsión. Las emulsiones normalmente no son estables. En el caso del aceite añadido al agua, puede observarse que las gotitas de aceite se van uniendo unas con otras hasta conseguir, en poco tiempo, que los líquidos estén completamente separados. No obstante, existen sustancias, denominadas emulsionantes, que al añadirlas consiguen estabilizar la emulsión, impidiendo que las pequeñas gotitas de aceite se agrupen. Emulsiones usadas en la cocina Existen sustancias muy utilizadas en la preparación de platos culinarios, como: La leche, grasa en disolución acuosa; La mantequilla, disolución acuosa en grasa; o La mayonesa, emulsión formada al dispersar aceite en un medio acuoso. La mayonesa, se obtiene al dispersar el aceite (grasa) en la yema de huevo (medio acuoso), que contiene un emulsionante denominado lecitina. La lecitina rodea a las gotitas de aceite e impide que se unan unas a otras. ACEITE + LECITINA = MAYONESA Para hacer una mayonesa se pone, a temperatura ambiente, la fase acuosa en un recipiente: una yema de huevo y un poco de vinagre o limón. Gota a gota se añade aceite mientras se agita enérgicamente para conseguir formar pequeñas gotitas de aceite que rodeadas de emulsionante consigan formar la emulsión. Cuando una mayonesa se corta, técnicamente se dice que flocula, las gotitas de aceite se unen unas a otras y como consecuencia el aceite se separa de la fase acuosa. Esto sucede con frecuencia si los componentes se encuentran muy fríos o si se aporta demasiada energía a la mezcla. Para arreglar una mayonesa cortada se pone una pequeña cantidad de la misma, incluyendo algo de la fase acuosa en un recipiente. Se añade un poco de agua o yema de huevo y se bate insistentemente hasta conseguir emulsionar la mezcla. A continuación y sin dejar de batir se añade lentamente el resto de la salsa cortada. Con una sola yema se pueden preparar hasta 23 litros de mayonesa. La composición en peso de una yema de huevo es la siguiente: 50% de agua, 16% de proteínas, 22% de grasas, 2% de colesterol, 10% de fosfolípidos, sustancias emulsionantes a las que pertenece la lecitina. Se debe añadir la leche al té o el té a la leche? Hay tantas maneras de preparar un té que hasta los propios súbditos de Su Majestad Británica no están de acuerdo sobre cuál es la adecuada. La ciencia nos dice que si se quiere tomar té con leche, se debe echar primero la leche y sobre ella el té. Además la leche debe ser fría y sin que previamente haya sido hervida. La razón es que los taninos, uno de los principales componentes del té, se unen a las proteínas de la leche y disminuye en gran manera su astringencia. Si se echa la leche sobre el té caliente, las proteínas de aquella se desnaturalizaran en parte perdiendo entonces la capacidad de enmascarar a los taninos. Al echar el té caliente sobre la leche fría se consigue que la temperatura aumente lentamente, dándole tiempo a la leche a realizar su tarea. Por razones parecidas, al hervir la leche, las proteínas se desnaturalizan. Las aguas de fuerte mineralización no son buenas para preparar un buen té ya que precipitan (hacen desaparecer) muchos de los compuestos aromáticos del té. La cafeína (3% del extracto seco) confiere al té su poder estimulante. En menor medida la teobromina (0,1 %) y la teofilina (0,005%). La cafeína y los aromas se extraen en tres o cuatro minutos. Los taninos son los responsables de su color y su sabor amargo y astringente. Su extracción de es mucho más lenta, por lo que el tiempo que estén las hojas de té dentro de la tetera, determinará parte de sus cualidades. Enlaces de interés anales de mecánica y electricidad / septiembre-octubre 2003