lunes, 23 de abril de 2007

Emulando a la ministra tabaquera.

Esta entrada ha sido actualizada el 7 de marzo de 2017. Si algún enlace que os manda a está página, podéis ver la entrada actualizada pinchando aquí.

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domingo, 15 de abril de 2007

La gelatina de los mil usos

Los geles llaman la atención a casi todo el que tenga un ápice de curiosidad. Esa especie de indefinición entre el sólido y el líquido, sus peculiares características, en muchos casos su transparencia no dejan indiferente a casi nadie. Por cuestiones profesionales, al trabajar con polímeros, siempre me he encontrado con disoluciones que, en algún momento, dejan de serlo para transformarse en un gel o con polímeros que puestos en un líquido no se disuelven sino que forman una especie de moco pringoso que no acaba de disolverse. En algunos casos entendemos bien lo que ocurre, en otros es casi un misterio. Lo que la gente normal entiende por gelatina es algo muy próximo a estas mis experiencias poliméricas pero aún mucho más complejo y, lo que es más importante para los propósitos de este blog, con un buen espectro de implicaciones en la vida diaria. Y, encima, como veremos, la gelatina es un polímero biodegradable. ¡Miel sobre hojuelas!.

Lo que hoy entendemos por gelatina ha aparecido en las pirámides egipcias y ha ido evolucionando a través de los tiempos desde un incipiente adhesivo a una rareza para la gastronomía aristocrática hasta los actuales tratamientos de belleza, pasando por la fotografía y los papeles de copia sin carbón. Sin embargo, esta larga tradición en la utilización de la gelatina en variadas aplicaciones no ha ido en paralelo con la comprensión de su estructura y de las implicaciones que ello tiene en los usos que de ella hacemos. Por ello, la gelatina es también un excelente ejemplo de la capacidad del ser humano para extraer de un regalo de la naturaleza, y un poco a ciegas, los réditos más variopintos, aún cuando no seamos capaces de entenderlos del todo. A mi me gusta decir a mis estudiantes que, en muchos aspectos, los científicos de lo básico, de lo fundamental, nos parecemos en cierta medida a los economistas, explicando a posteriori muchas cosas que, sin tanta mandanga teórica, la industria o los ciudadanos han sido capaces de exprimir para engordar sus finanzas o, simplemente, para disfrutarlas.

La gelatina que los humanos manejamos en diversos usos se obtiene por hidrólisis parcial del colágeno que es el componente fundamental de mucha de la arquitectura de los humanos y los animales (piel, huesos, cartílagos, etc.). Para los no iniciados, recordaremos que una hidrólisis es la rotura de ciertos enlaces de una molécula por la acción del agua, generalmente con el concurso de un ácido o una base que juegan un cierto papel catalizador.

La complejidad de la gelatina nace de la propia complejidad del colágeno de partida que no es una sustancia con una fórmula química bien definida sino una extensa familia de proteínas que constituyen más del 90% del colageno. Hasta el momento hay clasificados hasta 27 tipos de colágeno. Los más habituales son el tipo I que aparece generalmente en piel, huesos y tendones, el tipo II que aparece en los cartílagos y el tipo III que aparece también en la piel, aunque el contenido de la piel en este último tipo de colágeno depende de que hablemos del culito de un niño (hasta el 50% es tipo III) o de la jeta de un carroza como yo que, además, no cuida mucho su piel (según dice mi dilecta patronal). En este último caso, mi envejecida piel no contendrá más allá de un 5 o 10% de colágeno III.

Las proteínas constitutivas de colágeno y, por ende, de la gelatina son polímeros, cadenas largas que se obtienen a partir de aminoácidos o sustancias que tienen un grupo ácido (-COOH) en uno de sus extremos y un grupo amina (-NH2) por el otro. Cuando reaccionan un grupo ácido de un aminoacido con un grupo amida de otro aminoacido se forma un grupo amida que une esas dos moléculas. Pero esa nueva molécula sigue teniendo un grupo ácido en un extremo y uno amina en el otro, por lo que puede seguir creciendo mediante reacciones similares hasta formar largas cadenas (las proteínas) que contienen muchos grupos amida en su interior y grupos terminales ácido y amina. Lo que ocurre con el colágeno es que, en su constitución, participan hasta 20 aminoácidos diferentes, con lo que las posibilidades de combinación entre ellos, con independencia de que unos estén en mayor proporción que otros, son infinitas y la estructura final es un follón que más vale que no prosiga o acabaré aburriendo al personal. Sólo terminaré diciendo que el colágeno existente en la piel, los cartílagos o los huesos puede aún tener una complicación adicional. Si ponemos en agua caliente cartílagos o huesecillos de animales o humanos jovencitos, el cartílago en ellos existentes se disuelve en ese agua y, por tanto, podemos así extraerlo. Y eso es así porque, a esas edades, las cadenas de proteínas están sueltas y pueden disolverse. Pero cuando lo que se usa es piel, huesos o cartílagos de sus progenitores la cosa es más complicada. A medida que el poseedor del colágeno va cumpliendo calendarios, las largas cadenas proteínicas van uniéndose entre sí, en complicados procesos que los químicos llamamos reticulación. Eso tiene dos consecuencias importantes: por un lado, esas cadenas unidas entre sí son más difíciles de disolver y, por otro, pierden parte de su capacidad para retener agua. Por eso la piel de los vejestorios como yo se puebla de arrugas al perder su capacidad de hidratación que es lo que le confiere su aspecto terso.

Básicamente, la gelatina es la parte del colágeno que podemos extraer con agua caliente de la piel, los huesos y los cartílagos de animales con ayuda de disoluciones ácidas o básicas, así como con el concurso de ciertas enzimas que rompen las uniones que mantienen unidas las moléculas de las proteínas. Pero esto, que contado como el cuento de Caperucita parece fácil, es un proceso complejo y, dependiendo de factores como el colágeno de origen, de que la hidrólisis sea ácida o básica, de la temperatura empleada, que pongamos o no enzimas o el tiempo de tratamiento hacen que no sólo rompamos las uniones que unían diversas cadenas sino que rompamos también algunas de las propias cadenas rebajando su tamaño (peso molecular). Al final, pueden obtenerse gelatinas muy distintas dependiendo del proceso de obtención. Y que afectan a las propiedades que se suelen esperar de la gelatina en sus aplicaciones como su capacidad de formar geles y espumas y estabilizarlas, su uso como espesante, su capacidad de formar filmes, su adhesión a otros materiales, etc.

Quizás las variables más importantes para conseguir esos efectos son el tamaño de las cadenas que se obtienen en el paso del colágeno a la gelatina, esto es, lo largas o cortas que quedan al final y la concentración de la gelatina en agua que usemos. Y así, solo en la aplicación de la gelatina en la producción de alimentos, se pueden emplear concentraciones desde 0.2-0.3% en la obtención de espumas de yogures y otros alimentos hasta concentraciones del 10% como en la fabricación de ciertos tipos de gominolas. En cuanto al peso molecular, los técnicos lo evalúan en el indice de Bloom, una medida de la resistencia del gel a ser invadido por una punta metálica de un cierto peso. Valores altos de Bloom se usan en yogures convencionales y bajos en caramelos masticables. Los valores de Bloom pueden llegar a valores muy bajos como el de la gelatina soluble en agua fría o gelatina hidrolizada con pesos moleculares muy bajos que no forma geles pero que sigue teniendo aplicaciones muy variadas como agentes espumantes, emulsificantes, adhesivos, clarificantes de vinos y otras bebidas, etc.

La gelatina se ha venido usando en alimentación desde la Edad Media. En el famoso manuscrito conocido como Le Viandier (o Le Viandier de Taillevent) de principios del siglo XIV ya se describe una receta para la preparación de aspics de diversos alimentos. Aspic es el término usado para referirse a los preparados de carnes u otros alimentos, cocinados y fríos, envueltos por una capa transparente de gelatina, lo que impide el contacto del alimento con el aire y su consiguiente descomposición. Ello hizo que su uso se extendiera entre las clases pudientes de la Edad Media como un artículo exótico que añadir a sus pobladas mesas. Sin embargo, a finales del siglo XVIII, el francés D’Arcet dejó claro que una dieta constituida única y exclusivamente por gelatina podía sustituir una gran parte de la carne necesaria para alimentar a grandes colectividades como ejércitos y regiones con hambrunas extendidas. Y así, por ejemplo, el ejército francés utilizó en el siglo XIX grandes cantidades de preparados gelatinosos, mucho más fáciles de transportar y mantener que otros alimentos. Ello provocó una cierta aversión por la gelatina ya que fue empleada masivamente y, además, ni el sabor ni la calidad podían compararse con los estándares actuales de nuestras gelatinas industriales. Pero el valor nutricional de la gelatina es innegable. Hemos visto que la gelatina es una compleja mezcla de proteínas que al ser asimiladas por los organismos vivos las rompen en sus aminoácidos constituyentes que son los que emplea nuestro metabolismo. Y así, el metabolismo de la gelatina puede dar cantidades importantes de aminoácidos como la glicina, fundamental para la formación de cartílagos. Diez gramos de gelatina contienen la misma cantidad de glicina que diez litros de leche o doscientos gramos de carne. Preparados con gelatina han sido, durante décadas, componentes esenciales de las llamadas dietas blandas en enfermos con problemas digestivos o intestinales. Se proporciona al paciente un tipo de alimentos masticable como alternativa a las papillas pero tan fácilmente absorbible como aquellas, al fundir a la temperatura del cuerpo humano.

La fotografía analógica (hoy casi desaparecida ante el empuje de la digital) no hubiera podido desarrollarse sin el concurso de la gelatina. La transparencia, la falta de color y la capacidad de formar filmes (con esas mismas características) de las disoluciones acuosas de gelatina han jugado un rol esencial en el desarrollo de las películas y papeles de fotografía. Estos soportes de la “fotografía de siempre” están fabricados con papel o un plástico sobre los que se deposita un dispersión de cristales de sales de plata, estabilizados en gelatina. El depósito de esas dispersiones es un proceso complejo. En los preparados de películas en color se pueden superponer hasta 16 capas individuales, ocho de las cuales son sensibles a diferentes tipos de luz y son los que nos van a dar los tonos coloreados. El resto de capas son de tipo protector o auxiliar como para mejorar el contraste.

Finalmente, hay que mencionar el papel que la gelatina está jugando en el área de la famacología. En 1833, el farmacéutico francés Mothes depositó una patente para la preparación de cápsulas de gelatina en las que albergar medicamentos. Esas prehistóricas cápsulas se preparaban introduciendo un minúsculo saquito relleno con mercurio en una disolución concentrada de gelatina. Una vez seca la parte externa del saquito,se eliminaba de éste obteniéndose una cápsula hueca que se llenaba con alguno de los medicamentos de la época y, voilà, por primera vez en la historia las medicinas ya no tenían sabor amargo. Además las cápsulas permitían una mejor conservación del medicamentos. La cosa avanzó algo más cuando a finales del XIX la compañía Eli Lilly patentó un procesos de formación y llenado de cápsulas de gelatina rígida (alto índice de Bloom) en dos piezas. Finalmente, alrededor de 1930 Robert P. Sherer inventó una máquina que permitía la formación y llenado de cápsulas más blandas que las de Lilly, un inventó que revolucionó definitivamente la administración de medicamentos. Aunque se usan otros materiales como los derivados de celulosa, las cápsulas blandas y duras a base de gelatina tienen una buena cuota de mercado.

Y así podría seguir apilando aplicaciones de la aparentemente humilde gelatina. Pero ya vale, que hasta yo me aburro con las descriptiva.

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