miércoles, 10 de febrero de 2021

Los aromas de la vida


En enero de 2009, mi amiga Elena Arzak presentaba en el Madrid Fusion de ese año una ponencia titulada "El color, un gusto más. Un trabajo experimental sobre el color", en la que repasó una serie de platos elaborados en el Laboratorio del Restaurante Arzak, platos en los que el color jugaba un papel importante en su presentación al comensal. Sin entrar en muchos detalles, uno de los platos incluidos en la charla era el llamado chipirón en salsa roja, ciertamente un concepto transgresor de las bases más arraigadas del acervo cultural culinario vasco. No en vano, los chipirones en su tinta (negra) es un clásico de la cocina vasca. Para la preparación de ese nuevo concepto, los chipirones se sumergían en un extracto de remolacha. Al igual que ocurre con la tinta negra, existe una alta afinidad entre las proteínas de la carne del chipirón y la sustancia que da su color rojo intenso a la remolacha, un compuesto químico denominado betanina. Similares efectos pueden conseguirse con otros pescados (merluza, rape, etc.), gracias al contenido en agua de sus carnes y el contenido en proteínas de las mismas.

Pero la preparación de ese plato con el extracto de remolacha natural tiene un inconveniente. Ese extracto rojo proporciona a la carne del chipirón, además del color, un acusado sabor a lo que sabe la propia remolacha, un sabor térreo que proviene de su contenido en una sustancia denominada geosmina. Así que la solución al problema organoléptico era dejar colgados los chipirones en una especie de tenderete (tendríais que verlo) hasta que la geosmina, bastante volátil, desapareciera. Efectivo pero tedioso para el funcionamiento de la cocina del Restaurante. Yo traté de convencer a Juanmari Arzak de que, en lugar de utilizar la compleja mezcla que es un extracto de remolacha, empleara la sustancia que le da el color rojo, la betanina arriba mencionada, que se vende como aditivo alimentario con el número de código E-162, un colorante de origen natural (obtenido de la propia remolacha) utilizado con profusión por la industria alimentaria en derivados lácteos, bebidas refrescantes y otros usos. Ese aditivo, betanina pura, se degrada en gran parte en el tubo digestivo y lo que no se degrada y se absorbe en el mismo, se elimina rápidamente en la orina. Prácticamente carece de toxicidad, como lo demuestra el hecho de que la Agencia Europea de Seguridad Alimentaria (EFSA) no haya fijado ninguna dosis preventiva para su consumo. Pero Juanmari es un ciudadano testarudo y no fue posible. Su único argumento fue que él no podía utilizar un colorante "artificial" en su carta.

El suelo de un bosque recóndito es el escenario de una intensa actividad biológica de todo tipo. Se estima que hay billones de bacterias en un gramo de cualquier suelo y un número bastante menor de otros microbios. La mayoría de los suelos tienen un carácter poroso y en los huecos del mismo suele haber, básicamente, aire y agua, donde las bacterias se buscan la vida localizando restos de animales o plantas de los que alimentarse. En su actividad generan multitud de sustancias volátiles, algunas de las cuales configuran el olor típico del propio suelo que, desde hace tiempo, los científicos han analizado a la búsqueda de las moléculas determinantes de ese olor. Desde los años 30 se sabía que ese olor estaba causado por la actividad de un tipo bacterias del género Streptomyces. Años más tarde, en 1965, Nancy Gerber, de la Universidad de Rutgers, determinó que había una sustancia derivada de esa actividad bacteriana que confería su olor característico a los suelos y la llamó geosmina, algo así como "el olor de la tierra". Hoy sabemos que esa sustancia la producen muchos otros microorganismos. Y que se acumula más en ciertos vegetales que en otros, remolacha incluida.

La geosmina plantea al menos un par de interrogantes que no se han resuelto. Una es la razón por la que esos microorganismos generan esa sustancia. En el comportamiento habitual de bacterias y microbios, las sustancias químicas se generan como mecanismos de defensa del territorio en el que viven. Pero la geosmina es una sustancia que, en cuanto a toxicidad, está muy lejos de los potentes antibióticos o toxinas que generan las Streptomyces antes mencionadas. Parece que estas bacterias usan la geosmina para señalar su presencia a otros microorganismos y evitar así que las poblaciones aumenten desmesuradamente. Y la siguiente pregunta inquietante, y esta nos afecta a nosotros, es por qué nuestro sistema olfativo tiene una especialidad sensibilidad a la hora de detectar geosmina en cantidades ridículas, cuando esta no es tóxica. Algo que tampoco suele ser habitual en este mundo de los olores.

Uno se puede encontrar cosas tan interesantes como estas en el libro cuya portada podéis ver al inicio de esta entrada, cuyo autor es Harold McGee. En otro sitio de este Blog ya he mencionado que conozco personalmente a Harold McGee, así como el susto que me llevé cuando Juanmari Arzak, sin darme muchos detalles sobre su persona, me invitó a cenar con él en su Restaurante un día de San Sebastián de hace muchos años. Tras la cena, una vez en casa, entré en internet y me quedé avergonzado al no haber sido consciente, antes de cenar, de la repercusión excepcional que ya entonces tenía, en un mundo tan fragmentado y muchas veces tan poco solidario como el de los cocineros, su monumental obra “On Food and Cooking”, una auténtica Biblia de la Gastronomía.

En este nuevo libro, Harold demuestra parecida erudición en un tema distinto. El historial académico de Harold es un poco variopinto. Empezó a estudiar Astronomía, luego hizo una Licenciatura en Literatura y acabó con una Tesis, presentada en la Universidad de Yale, en la que exploró la relación entre la poesía romántica de Keats y el desarrollo del gusto. En una cena que tuvimos la Búha y yo con él al año siguiente de conocerle, en el mítico Urepel del llorado Tomás Almandoz, Harold nos confesó que en su época de la Tesis y de largas horas de documentación como rata de biblioteca, empezó a leer cosas sobre cocina, algo que poco a poco fue obsesionándole y dio pie a su "On Food and Cooking".

Con esos antecedentes y mi ya muy deteriorado inglés (nunca ha sido algo de lo que me pueda enorgullecer), leer el nuevo libro de Harold me ha costado Dios y ayuda (y dos relecturas). Es el inglés de alguien que lo maneja con soltura, elegancia y complejidad difícil de seguir para los poco ágiles como yo en la lengua de Shakespeare. Y eso que, en un altísimo porcentaje, el libro es un libro de Química, sobre la Química de los olores que llegan a nuestro prodigioso bulbo olfatorio, activando multitud de sensores que conducen la adecuada señal hasta nuestro cerebro. Olores que pueden venir del aire que respiramos, de las plantas que nos rodean, de los alimentos que preparamos y consumimos, de los perfumes que usamos, de los excrementos que producimos o de los derivados de nuestro propio deterioro en forma de vejez y, sobre todo, muerte.

Dice Harold que el libro se va a traducir próximamente al castellano, como en su tiempo se hizo con el "On Food and Cooking". A ver si es verdad. Lo volveré a leer otra vez.Y con menos esfuerzo.

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domingo, 31 de enero de 2021

Dientes, flúor y ecologistas

Este último sábado de enero, en su contraportada, el DVasco de mi pueblo publicaba un artículo de Ane Urdangarín bajo el título "El flúor desaparece del agua de grifo", en el que informaba de que la Mancomunidad de Aguas del Añarbe, la entidad que surte de agua potable al grifo de mi casa, se había sumado a otros dos Consorcios o Mancomunidades similares del Territorio Histórico de Gipuzkoa y había decidido dejar de fluorar las aguas que envía a varios municipios importantes situados en las cercanías de Donosti.

Sobre la fluoración del agua potable podéis encontrar otras entradas en este Blog. Pero, para conocer la historia de ese proceso, podéis leer la entrada de este enlace y que data de setiembre de 2015. El artículo del DVasco de este sábado está muy bien documentado. Cuenta que la decisión se ha tomado como consecuencia del bajo índice CAO de los niños guipuzcoanos. El acrónimo CAO hace referencia al número medio de piezas dentales Careadas, Obturadas o Ausentes en niños y niñas. Desde 1988 ese índice ha pasado de 2.3 a 0.46 en el momento actual, una mejora que ha sido posible gracias al Programa de Asistencia Dental Infantil (PADI) promovido por el Gobierno Vasco, que establece revisiones gratuitas a los niños vascos entre 4 y 15 años. Esas revisiones y el uso extendido de las pastas de dientes fluoradas ha permitido suspender la fluoración del agua potable, una herramienta muy importante todavía en aquellos países en los que las medidas que acabo de mencionar no están extendidas en su población.

El flúor (más bien los fluoruros) de las pastas dentífricas suele ir en proporciones del 0.3%, mientras que el adicionado al agua potable, según los análisis del Laboratorio que dirige mi amiga Itziar Larumbre en Aguas del Añarbe, ha estado en los últimos años en torno a una concentración del 0.7 mg/L (o 0.7 ppm). Ambos usos tienen la misma misión, cual es la de transformar la hidroxiapatita del esmalte de los dientes en fluoroapatita, mucho más resistente a los microorganismos que atacan ese esmalte y facilitan las caries. Y esa transformación se ha venido mostrando eficaz desde que, en 1945, la comunidad de Grand Rapids, en Michigan, USA, empezó a añadir 1 miligramo por litro de fluoruro sódico al agua de sus grifos y a realizar paralelamente un seguimiento riguroso, a lo largo de más de diez años, de las caries de una población de casi 30.000 niños. El índice CAO antes mencionado descendió en un 70% tras la implantación de la medida, lo que conllevó la progresiva extensión del método a otros Estados americanos y posteriormente a Europa. La mayoría de Colegios de Odontólogos españoles se han manifestado siempre a favor de la fluoración del agua del agua y organismos que velan por nuestra salud, como la Agencia Europea de Salud Alimentaria (EFSA) o los Centros para el Control y Prevención de Enfermedades (CDCs) americanos, consideran la fluoración como una de las diez medidas de salud pública más significativas del siglo XX.

Este vuestro Búho ha dado, en diversas localidades de Gipuzkoa, charlas de divulgación sobre el agua que sale por sus grifos, insistiendo sobre todo en la inconsistencia de los argumentos quimiofóbicos que pueblan páginas de los medios y las RRSS sobre los peligros de la cloración y la fluoración del agua potable. He mostrado cómo funcionan las redes de control de la calidad del agua de sus pueblos y he desmontado las patrañas que han ido surgiendo a lo largo del siglo XX en torno a la cloración (sobre todo en el tema de los trihalometanos, THMs) y sobre la fluoración. Pero en todas ellas he dejado claro (y la primera es de 2016) que mi opinión era que, tarde o temprano y por los argumentos que ha usado la Mancomunidad de Aguas del Añarbe, la fluoración se acabaría en Euskadi, dada la educación bucosanitaria de nuestra población.

Esa es la verdadera razón y no la "lucha" de colectivos ecologistas como el que aparece en el artículo del DVasco y que se han adjudicado como un triunfo el fin de la fluoración de Gipuzkoa. Ya era hora!, dice en tono triunfante un miembro de Ekologistak Martxan. Según este ciudadano, fluorar el agua potable es una medida "para nada acertada", ya que "te tragas el flúor que sale del grifo cuando las necesidades son distintas en cada persona. Puede afectar al propio esmalte de los dientes o provocar problemas de salud, como de tiroides". Roma locuta, causa finita.

Para aclarar dudas al respecto y aunque algunas ya las he comentado en entradas como la arriba mencionada, insistiré en que hasta estos mismos días, en los que se ha procedido a dejar del fluorar el agua del embalse del Añarbe, la que llegaba a mi grifo tenía un contenido en fluoruros del orden de los 0,7-0,8 mg/L, mientras que el agua embotellada de la marca Fontvella (por citar una muy conocida) tiene 10 veces más (8,9 mg/L) y otra clásica, el Vichy Catalán, llega hasta 10 mg/L. Eso si, ambas son aguas "naturales", provenientes de manantiales seculares, mientras que el poco fluoruro del Añarbe se lo ponían unos operarios de la Estación de Tratamiento de Agua Potable (ETAP) correspondiente, por medio de una sustancia que se llama ácido fluorosilícico, en una concentración que está dentro de lo establecido por la Comunidad Europea como estrategia preventiva contra la caries. Sólo con esa diferencia, para muchos, el fluoruro del Añarbe es malo por no ser "natural" y la concentración mas elevada de las "naturales" es un quítame esas pajas que no tiene importancia alguna.

En esos colectivos, al igual que en el caso de los transgénicos, el gluten, la sal o el azúcar, se achacan al flúor una serie de problemas que han hecho que, también en este caso, se abogue por DIETAS SIN FLUOR, lo que han aprovechado algunas marcas de agua embotellada encontrando un nicho comercial al ofrecer agua con bajos contenidos en flúor. Pero obviar el flúor es bastante complicado. Porque además de las pastas de dientes o el agua de grifo intencionadamente fluorada(que se podrían evitar, aunque no es recomendable), muchos alimentos contienen fluoruros. Por ejemplo, los pescados de agua salada, que tienen fluoruros por la simple razón de que viven en el mar y el agua de mar tiene también 1 ppm de fluoruro. Y lo mismo pasa con verduras, frutas o harinas integrales con niveles de fluoruros del orden de los 200-250 mg por kilo, en este caso provenientes de los fluoruros existentes en el suelo y en el agua de riego.

Pero lo cierto es que solo a concentraciones decenas de veces superiores a ese valor de 1 mg/L (o sea, 1 gramo en una tonelada de agua) pueden aparecer casos de fluorosis (un oscurecimiento de los dientes) al que hace mención el ekologista, que pueden ser leves o severas según la concentración que haya en lo que se ingiera. Y que, curiosamente, fueron el origen de la correlación fluoruro/falta de caries, pues la gente con fluorosis no presentaba caries. A concentraciones aún superiores, pueden generarse problemas graves como la fluorosis esquelética paralizante, que se asocia con la osteoesclerosis, la calcificación de los tendones y ligamentos y deformidades de los huesos, que se han detectado siempre en poblaciones que, según la OMS, beben aguas de manantiales naturales con mucho fluoruro. Y, finalmente, a concentraciones aún más altas, las disoluciones de fluoruro puede matarnos. Como las de su primo el cloruro sódico (beba si quiere agua de mar, no diluida, y ya me contará).

En cuanto a la relación entre los fluoruros ingeridos y el funcionamiento de la glándula tiroides, si uno lee bien la poca literatura existente, el asunto está lejos de ser Ciencia bien asentada. Aunque hay artículos con resultados dispares sobre la influencia de los fluoruros en el hiper o el hipotiroidismo desde principios de los noventa, lo cierto es que esos primeros trabajos analizaron muestras pequeñas de población, en lugares con aguas naturales de alto contenido de fluoruros. Un estudio mucho más riguroso, epidemiológicamente hablando, es uno publicado en 2015 por un grupo inglés [S. Peckham, D. Lowery, and S. Spencer, J Epidemiol Community Health 2015, 69, 619], que trató de correlacionar el hipotiroidismo observado por médicos de atención primaria con el nivel de fluoración del agua potable en diversas ciudades importantes de Inglaterra. La conclusión que más se mencionó en los medios fue que en las ciudades con niveles más altos de fluoración había casi el doble de casos de hipotiroidismo que en las ciudades que no fluoraban. El artículo fue criticado por otros investigadores casi inmediatamente (ver aquí).

Dos años más tarde y en la misma revista, unos investigadores canadienses hicieron prácticamente el mismo trabajo de campo pero en su país [AM Barberio, FS Hosein, C Quiñonez and L McLaren, J Epidemiol Community Health 2017, 71, 1019] llegando a una conclusión radicalmente distinta a la de los ingleses. Y sus argumentos para explicar las discrepancias entre uno y otro estudio no están muy lejos de las críticas expresadas en el comentario del párrafo anterior.

Pero para llegar a estas conclusiones hay que leer un poco antes de hablar con los periodistas y, además, contarlo todo.

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miércoles, 20 de enero de 2021

Microplásticos añadidos

 

Tengo el Blog un poco abandonado en este inicio de año. La pasada semana anduve de charlatán en un par de foros y ello me ha tenido entretenido los días previos. Para más inri ando de obras en casa, con lo que he tenido que instalar mi mesa de trabajo en una localización precaria. Con todo ello no es raro que, sobre dicha mesa, se haya acumulado información para más de una entrada. Y voy empezar con una noticia que me llamó mucho la atención en cuanto la leí. La ECHA (o Agencia Europea de Productos Químicos) hizo pública, a finales de diciembre pasado, una propuesta de restricción de lo que ellos denominan "microplásticos deliberadamente añadidos", lo que tiene que ver con algo que ya conté de pasada en este Blog en una de las diversas entradas publicadas en el verano de 2019 sobre microplásticos en el mar. Para enterarme algo más del asunto, además de leerme con cuidado el propio documento de la ECHA, he tenido que echar mano de mi amigo Domingo Merino, ya conocido en este Blog por su acumulada experiencia en el campo de los céspedes deportivos, ya sean naturales o sintéticos.

La ECHA propone prohibir, o controlar estrechamente, aquellos productos que contengan microplásticos deliberadamente añadidos que se liberarían inevitablemente en nuestro medio ambiente cuando esos productos se utilicen. Ejemplos de tales productos incluyen cosméticos, fertilizantes, productos fitosanitarios, recubrimientos de semillas además de (y aquí salta la noticia inesperada, al menos para mi) materiales de relleno granular que se utilizan en el césped artificial de diversas instalaciones deportivas. Otros productos, como pinturas y tintas, también pueden contener microplásticos, pero su uso no conduce inevitablemente a liberaciones ambientales importantes. Por ejemplo, cuando una pintura se seca, las partículas microplásticas de la pintura se unen y forman una película sobre la pared, que retiene por bastante tiempo tales partículas.

Incluso antes de esta propuesta de la ECHA, varios estados miembros de la UE ya han promulgado o propuesto por su cuenta prohibiciones sobre el mencionado uso intencionado de microplásticos en algunos productos de consumo. Las prohibiciones se han concretado, principalmente, en el uso que cosméticos y productos de higiene personal hacen de microperlas o microesferas de plástico, aprovechando su carácter abrasivo (por ejemplo, como agentes exfoliantes y suavizantes en cosméticos o en pastas de dientes, así como en productos de maquillaje), que, adicionalmente, pueden tener otras funciones, como controlar el espesor, el aspecto y la estabilidad de un producto. Una vez utilizados esos productos, las partículas son eliminadas (por ejemplo, al enjuagarse la boca) y pueden acabar en las aguas residuales de las ciudades y, previsiblemente, en los ríos y, posteriormente, en el mar. Ese segmento específico de las microesferas supone globalmente unas 1700-2000 toneladas anuales, una cantidad poco relevante y que, además, pueden sustituirse por partículas de sílice sin que ello afecte mucho a las prestaciones del producto.

De cara a su propuesta de restricción de microplásticos deliberadamente añadidos en el ámbito europeo, la ECHA ha realizado una estimación actualizada, llegando como conclusión a que unas 42000 toneladas de microplásticos terminan en el medio ambiente por utilizar productos que los contienen. Pero que la mayor fuente de contaminación son los ya mencionados materiales granulares de relleno de los céspedes deportivos que pueden llegar a alcanzar en Europa unas emisiones de hasta 16000 toneladas. Para entender el papel que ese relleno juega en los céspedes deportivos he tenido que recurrir al ya mencionado Domingo Merino, que me ha explicado que los campos de césped artificial están hechos de una especie de alfombra que tiene cosidos unos filamentos o fibras, generalmente de polietileno o polipropileno, que imitan en forma y color a la hierba natural. Para mantenerla erguida y facilitar el juego se le añadía, hace años, arena, que se iba perdiendo por la acción del viento y la lluvia con lo que cada año había que volver a añadirla al césped. Esa arena podía hacer pupa a los jugadores si en una caída se restregaban con ella. A día de hoy, la arena se ha sustituido por unas microesferas de caucho reciclado o de elástómeros vírgenes. La figura que ilustra esta entrada permite ver, en un corte, la localización de esas esferas de caucho deliberadamente añadidas a un césped artificial.

Y me cuenta Domingo que la solución que ilustra esa figura dista mucho de ser una solución sostenible para el medio ambiente. Cada siete u ocho años hay que cambiarlo todo, con su secuela de toneladas de residuos plásticos. Porque no solo de microesferas de caucho vive el césped artificial. Echadle una ojeada a este vídeo, ir clicando en las diferentes partes del conjunto del césped y veréis todo el plástico que hay implicado.

Dicen algunas fuentes periodísticas que he visto tras la propuesta de la ECHA que esto puede ser un auténtico palo para muchas organizaciones deportivas que dependen de la hierba artificial para mantener sus competiciones. Vamos a ver en qué queda el asunto...

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lunes, 28 de diciembre de 2020

El oculto aroma de las rosas de Damasco.


A principios del siglo XX, el perfume que más se vendía entre las mujeres de la alta sociedad europea era La Rose Jacqueminot (1903), de François Coty, una fragancia de las llamadas monoflorales, basadas en el aroma de una sola flor, en este caso la rosa. A las que no les gustara esa fragancia podían elegir otras con una nota diferente pero siempre a base de una sola flor, ya fueran gardenias, lilas o azucenas. O, si tenían muchos posibles, de violeta, en especial de las cultivadas en Grasse, en la Provenza francesa, el lugar por excelencia en el suministro de flores para perfumería desde 1868. Algo más tarde llegaron al mercado las fragancias multiflorales como Quelques Fleures de Houbigant (1912) que abrió el camino a la rompedora irrupción del Chanel 5. Tengo pendiente escribir algo sobre Coco Chanel y su mítico perfume, pero hoy nos vamos a centrar en el aceite esencial a base de rosas (un componente bien asentado en la paleta de un perfumista) y, sobre todo, en los quebraderos de cabeza que se les plantearon a los químicos que querían emularlo a base de sustancias químicas de síntesis.

En los primeros años sesenta, el Premio Nobel de Química de 1939, Leopold Ruzicka, y un grupo del ETH de Zurich, se ganaban muy bien la vida trabajando para la que hoy es una de las mas importantes multinacionales del perfume, Firmenich. Para esa época ya habían identificado hasta 40 sustancias químicas diferentes en el aceite esencial de la rosa más cotizada en el mundo de la perfumería (la Rosa Damascena, o Rosa de Damasco, cultivada en amplias zonas de Bulgaria y Turquía). Casi media década después, ese número de sustancias había llegado hasta las 80, pero seguían sin poder reconstruir con ellas, ni de lejos, el aroma olfativo del aceite esencial objeto de sus desvelos. En un intento posterior, tras separar hasta 200 fracciones diferentes de una muestra de 80 gramos del aceite esencial de rosa, una de esas fracciones, de solo 0.076 gramos, parecía tener el olor de lo que estaban buscando como característico del aceite esencial. Analizada esa fracción, descubrieron que contenía seis compuestos químicos distintos. Cinco de ellos se conocían en ese momento y no olían a rosa, pero había un sexto desconocido, del que solo consiguieron aislar 0.0008 g, que olía fuertemente a rosa y que denominaron como compuesto X.

Con los medios instrumentales que había en los años sesenta no era fácil identificar esa sustancia y tras mucho elucubrar le asignaron, tentativamente, una estructura química determinada. El paso siguiente, en la lógica de un químico, era sintetizarla y ver si aquello olía como olían los 0.0008 gramos arriba mencionados. Pero sintetizar la estructura propuesta para el compuesto X no estaba al alcance de los laboratorios implicados, así que decidieron sintetizar otra ligeramente diferente y ver si había suerte. Cuando la obtuvieron, resultó que esa nueva molécula olía como los 0.0008 g y tenía otra serie de propiedades idénticas a las de la diminuta fracción. Unas pruebas más y llegaron a la conclusión, no sin alborozo, de que la molécula X no tenía la estructura que ellos habían propuesto tentativamente, sino que correspondía exactamente a la de la molécula que habían optado por sintetizar. Había aparecido, por pura chiripa, una molécula (una cetona la llamamos los químicos) que denominaron Damascenona por aquello de la Rosa Damascena. Pero aún hubo mas chiripa en el asunto. En el intento de obtener la que finalmente llamaron Damascenona, apareció un compuesto intermedio que también olía fuertemente a rosa. Así que la aislaron, caracterizaron y bautizaron como ß-Damascona.

Y más de uno se preguntará, ¿cómo puede ser posible que un componente tan minoritario como la Damascenona (0.0008 gramos en una muestra de 80), en una mezcla tan compleja como el aceite esencial de rosa, sea la que da su olor característico a dicho aceite?. Para explicarlo tenemos que contar algo del proceso por el que los humanos percibimos el olor de una planta, de un animal o de una molécula sintética. Algo muy complejo y que daría para un Curso de varias horas. Contado en plan fácil, los humanos poseemos una poderosa herramienta para detectar olores que se sitúa en nuestra nariz y, dentro de ella, en el llamado bulbo olfatorio y en una serie de ramificaciones que salen de él y tapizan lo que se llama la membrana olfatoria. En ella se encuentran millones de receptores olfatorios que son los que mandan señales al cerebro de los aromas que entran en nuestra nariz. Simplificando también mucho, esos receptores, que son proteínas muy complejas, son lugares en los que pueden encajar moléculas con formas adecuadas, aunque no de forma tan exclusiva como encaja una llave en una cerradura, ya que esas proteínas pueden adoptar formas diversas. Cuando se produce el acoplamiento correcto entre molécula y receptor olfativo, con mayor o menor intensidad, el cerebro recibe la señal correspondiente al aroma de una sustancia.
La tabla de la izquierda lista los componentes aromáticos más importantes del aceite esencial de Rosa Damascena (como he mencionado arriba hay decenas de compuestos químicos en el aceite). Mientras que el Citronelol supone el 38% de ese aceite, la Damascenona que acabamos de ver solo está en un 0,14%. ¿Huelen por tanto las rosas a Citronelol?. Pues, como espero haya quedado claro dos párrafos mas arriba, no. Hoy sabemos que el aceite esencial de rosa huele a Damascenona. Y eso es así porque una cosa es la concentración de una sustancia en un aceite esencial y otra la concentración mínima (también llamada concentración umbral), necesaria en el aire para que nuestra nariz y sus receptores olfativos detecten esas sustancias aromáticas.

Como se ve en la columna correspondiente al umbral de detección de la misma Tabla, se necesitan 750 partes por billón (ppbs) de Fenil etanol y 40 de Citronelol en el aire para detectarlos con nuestra nariz, órgano que, sin embargo, es capaz de detectar cantidades tan pequeñas como 0,009 ppbs de Damascenona. Una manera de tener en cuenta, a la vez, tanto la concentración de un componente en un aceite esencial como el umbral más o menos grande necesario para que nuestra nariz lo detecte, consiste en dividir la concentración (en %) por el umbral (en ppbs) y multiplicar por 10000, obteniendo las llamadas unidades de olor de ese compuesto. Y así vemos que la sustancia que más unidades de olor aporta al aceite esencial (más del 70% echando cuentas) es la Damascenona, que aún estando en cantidades muy pequeñas en el aceite esencial de rosa, supone una parte muy importante de lo que nosotros entendemos como olor a rosas.

Tras su síntesis por Firmenich, la Damascenona y la Damascona se introdujeron en los años 70 (la primera hará ahora, en 2021, medio siglo exacto) en las paletas de los maestros perfumistas y han sido componentes esenciales en fragancias tan famosas como Nahema de Guerlain (1979) o Poisson de Dior (1985). De esta última mi comadrona guarda un recuerdo imborrable. La tuvo que usar para curar el ombligo de un recién nacido cuya madre no tenía en casa otro líquido con alcohol.

Referencia: A. Williams, Perfumer and Flavorist, 27, 18 (2002)

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lunes, 14 de diciembre de 2020

Electrostática y mascarillas

Esta entrada, como otra anterior, tiene su origen en las preguntas que me he hecho sobre el uso de las mascarillas, pero, en este caso, la entrada ha sido solo posible gracias a Ainara Sangroniz. Ainara leyó la Tesis Doctoral en enero de este año, dentro del Grupo de Investigación al que pertenecía el Búho antes de jubilarse. Somos buenos amigos desde que era estudiante de Química cuando, atraída por el mundo de la investigación, hacía prácticas en nuestros laboratorios durante los veranos. Más de un agosto hemos aguantado casi solos en un edificio vacío y muchas veces caluroso. Ainara es una máquina buscando bibliografía científica y sabe muy bien lo importante que es digerir y condensar la información encontrada si uno la quiere hacer llegar al gran público. No en vano tiene una ya importante experiencia en divulgar sobre Química en general y polímeros en particular, usando su lengua materna, el euskera. Así que lo que vais a leer ahora está escrito al alimón con ella, algo que quiero dejar claro desde el principio para general conocimiento y efectos, que dicen los leguleyos.

En la entrada anterior ya mencionada, hablamos sobre la protección que las mascarillas proporcionan tanto a quien las viste como a los que se colocan en su radio de acción. Con ayuda de dos de mis antiguas colegas de la Facultad (que siguen muy interesadas en el análisis de mascarillas), creo que el asunto quedó razonablemente resuelto. Pero otra pregunta ha rondado durante todo este tiempo en mi cabeza y en la de Ainara. Y que tiene que ver con el tiempo que uno puede llevar una mascarilla con seguridad. Ya os podemos adelantar que no hemos resuelto el problema, porque las fuentes consultadas indican conclusiones dispares. Si hacemos caso a las recomendaciones que suelen dar los fabricantes, y en el caso de las mascarillas quirúrgicas, el tiempo de uso no debería superar las 4 horas mientras que, en el caso de las mascarillas FPP2 o KN95, ese tiempo se suele extender a 8 horas de un uso prolongado o hasta las 30 horas unas vez abiertas y usadas de forma interrumpida. Sin embargo, la escasez de mascarillas al inicio de la pandemia ha hecho que se adopten distintas estrategias como prolongar el tiempo de uso o reutilizarlas.

Pero en nuestras búsquedas bibliográficas hemos visto un documento fechado en setiembre de este año, en el que 3M, el líder de toda la vida en asuntos de mascarillas y filtros protectores, dice que se pueden usar mientras no estén rotas o manchadas (ver la penúltima pregunta en la página 9). En otro documento, este de los Centros para el Control de Enfermedades (CDCs) americanos se aboga por proporcionar a cada trabajador sanitario un total de cinco mascarillas para ir usando una cada día y, tras usarla, mantenerla aireada hasta que le toque su turno, una vez que se hayan usado las otras cuatro. Hemos hablado con profesionales sanitarios que nos han contado más de una estrategia de uso, reuso y desinfección. Y hemos intercambiado información con colegas implicados en el asunto, como nuestro amigo Chema Lagarón del IATA (CSIC) que está detrás de las mascarillas fabricadas con nanofibras y con Miguel Angel Fernández Rodriguez, de la Universidad de Granada, implicado en un proyecto solidario sobre mascarillas y que ha contribuido con varios interesantes comentarios en la entrada del pasado 15 de noviembre. Además, ha tenido el detalle de leerse un borrador de esta entrada y proponernos cambios muy enriquecedores. A día de hoy, como decimos, los autores que os escriben siguen igual de dubitativos sobre el tiempo de uso de una mascarilla nueva y, como no somos expertos en el tema, preferimos dejarlo ahí por el momento.

Pero, en esa búsqueda, hemos aprendido muchas cosas sobre la confección de mascarillas y una de ellas tiene que ver con el título de esta entrada. Entendemos que algunos lectores estaréis al loro sobre ello pero pensamos que lo que vamos a contar no se ha divulgado convenientemente. Todos hemos tenido alguna vez la experiencia de que nuestra cabellera se quede como la del impresentable Boris Johnson al pasarse un peine por el pelo. O hemos sufrido una descarga al tocar la puerta de un automóvil o algo parecido al quitarnos una prenda de fibras sintéticas. Como todos seguro que sabéis, ello es debido a la electricidad estática que se genera en nuestro cuerpo en muy diversas circunstancias. Tanto nuestra anatomía como diversos materiales tienen la capacidad de almacenar cargas positivas o negativas superficialmente, dependiendo de su tendencia a ceder o tomar electrones. Por ejemplo, nuestra piel (sobre todo si está seca) puede acumular cargas positivas en su superficie y una prenda de fibra sintética generalmente acumula cargas negativas. Cuando nos la ponemos la cosa se pone divertida y cuando nos la quitamos también.

Hay incluso una escala, la llamada Serie Triboeléctrica que clasifica a los materiales de acuerdo con su mayor o menor tendencia a cargarse positiva o negativamente. La piel, el pelo o la seda son ejemplos de superficies que se cargan positivamente. Muchos plásticos y cauchos se cargan negativamente. Por poner un ejemplo, la próxima vez que manejéis las bolitas que constituyen el poliespán o poliestireno expandido, podéis constatar lo difícil que es quitarse una de las manos. El polipropileno, el plástico que constituye el tejido no tejido de las mascarillas, es otro con una moderada tendencia a almacenar cargas negativas en su superficie. Desde los años noventa, Peter P. Tsai trabajó en la Universidad de Tennessee en la mejora de las propiedades filtrantes de tejidos no tejidos de diversos materiales. Y en 1992 inventó un método para cargar electrostáticamente, y de forma deliberada, las fibras de esos tejidos y mejorar así su eficiencia filtrante. Ahora, ya jubilado, y con motivo de la pandemia, ha recibido múltiples consultas sobre la materia y ha decidido colaborar desinteresadamente en la implantación de esa técnica. Como él mismo explicaba en setiembre de este año en este artículo de Nature, ello mejora hasta diez veces la eficiencia de los filtros no cargados, permitiendo bloquear desde virus a otras partículas.

Para entender el por qué de esa mejora hay que hablar un poco de las características de esos tejidos no tejidos y de los mecanismos por los que un filtro puede llegar a bloquear partículas y organismos de todo tipo. Durante el proceso de fabricación de la capa de una mascarilla que hace el verdadero papel de filtro, se utilizan tejidos no tejidos con espesores de varios centenares de micras, compuestos por fibras de diámetros entre 1 y 10 micras. Debido al método de producción de esas fibras (denominado técnicamente meltblown), el resultado es una intrincada maraña tridimensional de dichas fibras pero que, aún y así, tiene una porosidad del 90%, lo que proporciona una alta permeabilidad al aire, facilitando la respiración a través del bozal. Pero eso hace que las eficiencias de filtrado de esos tejidos no tejidos del filtro no sean adecuadas, por si solas, para la filtración de partículas con tamaños inferiores a la micra. Si son de ese tamaño, o más grandes, las partículas son capturadas por un mero "efecto tamiz" al no ser capaces de seguir "navegando" por territorios con tamaño de poro inferior a su propio tamaño. En partículas más pequeñas, estas pueden perder su velocidad al chocar con algunas de las fibras que constituyen la maraña del filtro (efecto inercia) y quedar así atrapadas. Las partículas realmente pequeñas, como los virus de unos pocos nanometros, pueden resultar atrapadas por efectos parecidos a los anteriores, favorecidos por el movimiento browniano con el que se mueven, un movimiento aleatorio que se observa como resultado de choques contra las moléculas del aire en el que viajan. Ese movimiento caótico les hace "entretenerse" en las fibras provocando que, finalmente, puedan resultar atrapadas. Las más complicadas de capturar son las partículas de tamaños similares a los aerosoles que ponemos en el aire al hablar, cantar, estornudar o toser y que pueden contener virus, porque siguen mucho más fielmente el flujo del aire a través del filtro y bordean las fibras sin interactuar mucho con ellas. Eso mismo pero contado con el soporte de un interesante video producido por The New York Times puede verse aquí.

Así que el tejido no tejido de polipropileno no sirve por si solo para capturar de forma eficiente a virus y aerosoles y tenemos que buscar estrategias alternativas de captura. Lo que se consigue gracias a la atracción electrostática entre las gotas de aerosoles en las que viaja el virus y el polipropileno, al que se ha cargado durante el proceso de generación de sus tejidos no tejidos. Con el concurso de las cargas electrostáticas, los aerosoles y virus son atraídos incluso antes de que colisionen, facilitando más la captura final. La génesis de esa carga electrostática no es excesivamente complicada y hay varios métodos descritos para ello, aunque solo haremos mención al más habitual. Tras fundir el polipropileno y hacerlo pasar por capilares muy finos en los que se inyecta aire, se consigue el tejido no tejido que se va recogiendo en una cinta sin fin hasta llegar a formar los grandes rollos de material que se utilizan, finalmente, para fabricar millones de mascarillas. Pues bien, mientras el tejido no tejido viaja por la cinta sin fin, pasa a través de una serie de electrodos de alto voltaje que van generando cargas electrostáticas en la superficie de las fibras. Un esquema del proceso de obtención de tejidos no tejidos de polipropileno puede verse aquí en su apartado Working principle. Aún con estas precauciones, los virus flotando en el aire libremente podrían pasar por el filtro pero parece que esa es la situación mas improbable.

En algunos de los artículos más antiguos que originalmente leímos, parecía que podíamos concluir que la pérdida de eficiencia de los filtros resultaba del hecho de que, al ir captando aerosoles, con su correspondiente agua y, sobre todo, sales minerales, las moléculas dipolares de la primera y los iones de las segundas irían desactivando (apantallando es el término que usan los físicos) las cargas generadas en el polipropileno, hasta el punto de eliminar ese importante efecto en ese material, con lo que la eficiencia de filtrado iría disminuyendo y sería así el origen de la necesidad de tener que cambiar las mascarillas tras un cierto tiempo de uso. Pero hoy parece claro que eso no es así y que incluso después de muchas horas sujeto a ciclos con aire a diferentes temperaturas y humedades relativas, el filtro no pierde su carga electrostática. Solo en contacto con agua hirviendo, el filtro parece perder algo su eficiencia (pasa del 95% de eficiencia al 80% tras cinco ciclos de diez minutos en esas condiciones). En el mismo artículo que proporciona estos datos [L. Liao y otros, ACS Nano 14, 6348 (2020)], se constata, sin embargo, que si sumergimos la mascarilla en alcohol y la dejamos secar al aire, la eficiencia baja hasta el 56% en un solo ciclo y si lo hacemos con una disolución de lejía al 2% y la dejamos secar, un solo ciclo reduce la eficiencia de filtrado hasta el 73%. Así que estos dos tratamientos que, en algunos casos, se han propuesto como eficaces para desinfectar mascarillas no parecen los más recomendables, al menos para los filtros de polipropileno que se emplean en ese trabajo y que son los mas convencionales.

De modo que, en conclusión, al no poderse confirmar el efecto de la desactivación de las cargas electrostáticas por el agua y las sales minerales, nos quedamos sin uno de los argumentos más sólidos que teníamos para poder justificar unas ciertas horas de uso de nuestras ya inseparables mascarillas, cuando nos las ponemos nuevas. Pero hemos aprendido un montón, aunque nos haya costado tiempo componer esta entrada y quedarnos relativamente tranquilos con lo que decimos.

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