Un poco de química culinaria
Para adentrarnos en el mundo de las emulsiones, empecemos tomando un poco de perspectiva.
Uno de los componentes principales de la carne y el pescado son las proteínas. Éstas son moléculas muy largas formadas por unas unidades básicas llamadas aminoácidos.
¿Qué ocurre cuando cocemos la carne? Estas proteínas están replegadas y entrelazadas entre sí, tienen una estructura natural. Al calentar la carne, esta estructura se pierde provocando un cambio en la textura. Se dice que las proteínas se desnaturalizan y coagulan. Hacia los 60ºC, la carne pierde la mayor parte del agua. Se vuelve dura y fibrosa. Entre 48 y 71ºC, las diferentes proteínas van cambiando gradualmente su forma, se encogen y coagulan, cambiando también su jugosidad y su ternura. Lo mismo sucede cuando se calienta el pescado.
¿Siempre coagulan las proteínas al calentarlas?
Otro producto alimentario muy común que también contiene proteínas es la leche.
Las proteínas de la leche reciben el nombre genérico de caseína, que engloba varios tipos de sustancias proteicas. La leche de vaca contiene aproximadamente un 3% de proteínas, de las cuales el 80% son caseína.
Pero ¿qué sucede al calentarla? ¿También coagula? Lo cierto es que no. Simplemente se forma una delgada capa en la superficie de algunas proteínas desnaturalizadas, pero no coagula.
No obstante, sí añadimos unas gotas de ácido, como el jugo de limón, entonces sí coagula. De hecho, este fenómeno es el que da origen al queso.
Leche coagulada
¿Por qué las proteínas de la leche se comportan de forma tan diferente a las de la carne o el pescado?
La respuesta es que la leche es una emulsión. Las proteínas de la leche están distribuidas de una forma muy especial.
La caseína está dispersada en la leche en forma de micelas, que son moléculas que se agregan de tal forma que la parte soluble en agua está en el exterior y la insoluble en el interior.
Micelas de caseína dispersas en la leche
La leche también esta formada por grasas que a su vez están recubiertas por una capa de proteínas que ayudan a mantenerlas en suspensión.
Ampliación de la membrana proteica que recubre un glóbulo de grasa de la leche
Las micelas de caseína están inicialmente cargadas, lo que hace que se repelan entre sí. Pero al añadir un ácido, las cargas se neutralizan, las micelas ya no se repelen, se agregan entre ellas y coagulan.
Qué son las emulsiones
Son una mezcla de gotas de un líquido dispersadas dentro de otro líquido. Los dos líquidos son inmiscibles, es decir, no pueden mezclarse entre sí.
Gotas de un líquido en el seno de otro líquido inmiscible
Cuando se mezclan dos líquidos inmiscibles con agitación, al dejarlos en reposo separan, no forman gotas espontáneamente uno dentro del otro. Es un buen ejemplo la mezcla de agua y aceite, al agitar parece que se vayan a mezclar, pero al parar la agitación separan casi inmediatamente. Las moléculas que están entre el agua y el aceite no están cómodas y tienden a rodearse de moléculas de su misma especie.
Mezcla aceite y agua
Entonces ¿qué hay que hacer para mezclar agua y aceite sin que separen? Pues recubrir las gotas de aceite de alguna sustancia que las mantenga en el agua evitando que puedan juntarse entre sí. Eso es posible, pero requiere energía y un tipo de moléculas especiales.
Los surfactantes o tensioactivos
Los tensioactivos son moléculas que tienen dos partes: una soluble en agua -hidrófila- y la otra soluble en aceite -lipófila-.
En la figura, la bola azul representa la parte soluble en agua y la cadena en zig-zag amarilla la parte soluble en aceite.
En una emulsión de aceite en agua, los tensioactivos rodean las gotas de aceite dejando su parte soluble en aceite hacia el interior y quedando la parte soluble en agua hacia el exterior.
Gota de aceite (azul) recubierta por moléculas de tensioactivo
Así, al añadir un tensioactivo a una mezcla de líquidos inmiscibles, como el aceite y el agua, y con ayuda de energía, mecánica normalmente, se forma una emulsión.
Gotas de aceite estabilizadas con emulgente para obtener una emulsión
Un poco más de química culinaria: la mayonesa
Quizás una de las emulsiones más conocidas y utilizadas en la cocina es la mayonesa. El aceite se dispersa en el agua que aporta el huevo, tanto en la clara como en la yema, y el vinagre o zumo de limón. El emulgente es este caso es la lecitina, que se encuentra en la yema de huevo.
Estructura química de la lecitina
Esta molécula es la responsable de que obtengamos esa salsa imprescindible en muchas cocinas. Dentro de la complejidad de la molécula, podemos ver que tiene una parte con cargas positiva y negativa, que corresponde a la parte soluble en agua, y el resto que son cadenas hidrocarbonadas, que contienen carbono e hidrógeno, que son solubles en aceite. De ahí su función como tensioactivo.
La mayonesa puede hacerse con leche en lugar de huevo. En este caso, es fácil adivinar que la molécula que actúa como emulgente es la caseína, como ya hemos visto antes.
El arte de emulsionar
Las emulsiones se han utilizado desde hace siglos. Los griegos ya utilizaban lociones para la piel emulsionadas con cera de abeja. La yema de huevo se utiliza desde principios del siglo XIX en la alimentación. Los ejemplos de emulsiones en nuestra vida cotidiana son muy numerosos: helados, jabones, cremas, pinturas, salsas, margarinas, yogurts, pesticidas, etc.
Las emulsiones son estables durante largos períodos de tiempo, aunque no indefinidamente. Tienen propiedades muy específicas de comportamiento, aunque cada emulsión tiene el suyo propio. Y los que nos hemos enfrentado a la difícil tarea de producirlas, sabemos que conseguir una buena emulsión ¡es sencillamente un arte!
Bibliografía
Harvard University, Lecture 7, Nandu Jubany: https://www.youtube.com/watch?v=fU4sbFgTicg
http://www.mpip-mainz.mpg.de/Sous_vide_cooking
http://www.groupe-esa.com/ladmec/bricks_modules/brick02/co/ZBO_Brick02_2.html
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0001868617301008
