domingo, 15 de abril de 2007

Geles para mil usos

Casi un mes sin vender un peine por estos lares. Con el severo agravante de que, en medio, han quedado las vacaciones de Semana Santa, un tiempo de disipe y sosiego, ideal para rumiar ideas. Alguien andará pensando (y alguno ya me lo ha apuntado) que el Búho flaquea lo que, en parte, es verdad porque llegar a las pretendidas cien entradas me está costando más que mejorar mi swing golfístico. Pero el parón ha estado “subvencionado” por ciertas tropelías administrativas a las que mi dilecta Universidad ha tenido a bien regalarnos durante las últimas semanas. Este otro “proceso” parece querer acabar con una larga, y a veces bronca, trifulca entre mis dos últimos Rectores, el Gobierno Vasco que tan “cariñosamente” nos tutela y los sindicatos que todo lo contaminan. En ella, parte del profesorado, en el que me incluyo, ha sido el convidado de piedra que se ha llevado la peor parte, al aparecer en los mass media como una especie de facinerosos asaltando las finanzas de la Universidad del País Vasco para llevarse pingües complementos que conducían sin remedio a una bancarrota inminente de la Institución.

Ahora parece que nuestros dilectos próceres de los tres estamentos arriba mencionados han descubierto la pólvora mojada y, si somos buenos y seguimos sus dictados, cobraremos los mismos complementos, incluso mejorados, en la más estricta legalidad, ampliando además el número de docentes beneficiados. La condición es volver a poner sobre la mesa todo nuestro historial académico para que una pretenciosa Agencia de Evaluación de la Calidad y Acreditación del Sistema Universitario Vasco evalúe nuestros méritos. Total, varias semanas en las que el profesorado no ha estado para nada ni para nadie, todo el mundo cabreado con el vecino y, al final, unos complementos anuales que casi dan la risa floja a cualquiera que tenga dos dedos de frente y conozca como andan los sueldos de nuestros pares europeos.

Así que, afectado por esa fiebre complementaria que ha contaminado todos nuestros pasillos, casi no he podido disfrutar de un libro que me había comprado para las vacaciones de Semana Santa y del que quería extraer mis propias conclusiones sobre la complejidad, las aplicaciones y el futuro de todo lo que se esconde bajo el término de gelatina. Un poco tarde, pero testarudo, aquí voy.

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!.

La gelatina es un buen ejemplo de lo compleja que puede ser la naturaleza y lo que nos cuesta a los humanos desentrañar aspectos relacionados con ella hasta sus últimas consecuencias. 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 contiene 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. En ese sentido una proteína es una poliamida, pariente de las fibras que empleamos para vestirnos.

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. Pero como no es cuestión de andar cometiendo infanticidios para tener a mano delicados despojos de niños y cerditos de los que extraer directamente las cadenas de proteínas, los fabricantes de gelatina usan piel, huesos y cartílagos de animales sacrificados a edad más avanzada y les someten a un proceso de hidrólisis con disoluciones ácidas o básicas, así como con el concurso de ciertas enzimas que rompen esas uniones entre proteínas de animales talluditos y consiguen disolver el resultado en agua caliente, obteniendo así cantidades importantes de gelatina. Pero esto, que contado como el cuento de Caperucita parece fácil, es un proceso complejo y, dependiendo de factores como el colágeno de origen, que la hidrólisis sea ácida o básica, la temperatura empleada, que pongamos o no enzimas, el tiempo de tratamiento, etc. hace 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 peso molecular 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. La capacidad de la gelatina de impedir el contacto del alimento con el aire y su consiguiente descomposición 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. Además la gelatina permite una distribución homogénea de los alimentos contenidos en el aspic hasta tamaños que uno quiera, reduciendo así el trabajo a realizar en el tracto digestivo. Y la gelatina ha sido el componente esencial en los diversos preparados que se venden como low-fat, low-carb o low-calorie. Aunque la gelatina ha tenido y tiene muchos usos en la cocina tradicional y en la de alta gama, estoy convencido de que todavía va a dar mucho juego creativo. De nuevo, cuando los grandes cocineros asimilen muchos de los usos que la industria alimentaria ha realizado con la gelatina y cuando tengan información de las diversas variantes y aplicaciones del término gelatina, sus mentes inquietas buscarán nuevas alternativas más divertidas e innovadoras pero igual de ricas y saludables.

La fotografía analógica (hoy de capa un poco caída 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 protectivo o auxiliar como para mejorar el contraste. El papel de la gelatina es el de un agente protector de esos delicados cristales de plata y, a la vez, de inhibidor de la natural tendencia de estos cristales a aglomerarse. Y no vamos a ir más lejos porque no se trata de dar aquí un curso sobre Química y fotografía, algo que voy a tener que pedir a alguien más puesto que yo en estos asuntos.

La gelatina fue también la causante de la desaparición de los engorrosos papeles de carboncillo, utilizados hace ya algunos años en la obtención de copias de manuscritos y documentos preparados con las viejas máquinas de escribir. En los años sesenta, NCR patentó un papel autocopiable gracias a la colocación en él de microscápsulas obtenidas mediante el concurso de gelatina y goma arábiga. En cada microcápsula se embebían tintas especiales y al ser presionadas aquellas por un lápiz o por los elementos de la máquina de escribir dejaban salir a la tinta proporcionando la imagen de lo que estábamos escribiendo.

Finalmente, hay que mencionar el papel que la gelatina está jugando en el área de la salud. 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.

La gelatina también se usa en otras modernas aplicaciones médicas. Y así, por sólo mencionar aplicaciones en cirugía, se emplean “esponjas de gelatina” como agentes hemostáticos. Unas sondas especiales de gelatina, combinación de partes duras y blandas se emplean para resolver obstrucciones intestinales. Una aplicación experimental reciente incluye el aislamiento de células provenientes de la retina de donantes, células que producen dopamina cuya ausencia provoca la enfermedad de Parkinson. Esas células se implantan, absorbidas en un gel de gelatina, en el cerebro de los enfermos de Parkinson. Los primeros estudios indican una mejora sustancial del proceso.

La gelatina tiene, finalmente, otros muchos usos en cosmética, en adhesivos, en el procesado del papel, en química analítica y forense, en detergentes, como floculante de sustancias peligrosas como el asbesto o el plomo u otros muchos.

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