Manual de Físico-Química 1º Bach

Tema: Introducción a la Investigación

TEMARIO FISICO-QUÍMICA 1º BACHILLERATO BLOQUE 1: LA ACTIVIDAD CIENTÍFICA

EL RETO DE INVENTAR UNA «MAYONESA» SIN COLESTEROL 1

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Tema: Introducción a la Investigación

¿Qué es y para qué sirve? Introducción a la investigación A veces, puede parecernos que la ciencia base no sirve para mucho y que son juegos mentales sin impacto en nuestra vida diaria. Pero la verdad es que todos los grandes avances científicos aplicados, sin excepción, se basan en estudios previos de ciencia básica. Cuando Faraday mostraba a un amigo sus descubrimientos de inducción electromagnética y de las pilas, base de la electricidad moderna, el amigo le preguntó: “¿Pero para qué sirve esto?” Y Faraday le respondió: “¿Y para qué sirve un recién nacido?” Sin embargo, muchas veces al estudiar ciencia en un programa académico nos preguntamos: “¿Y para qué sirve esto?”. No es extraño, ya que no siempre la utilidad de un conocimiento se explica desde el principio. Para poder verlo mejor, estos protocolos están divididos en dos partes: “¿Qué es y para qué sirve?” donde se explica la historia detrás de cada tema científico, y “Con las manos en la masa”, donde se harán experimentos de laboratorio aplicados a distintos temas. Lo más importante en investigación es que:

Las buenas respuestas empiezan con buenas preguntas Trata de relacionar alguna de las buenas preguntas que hay a continuación con el descubrimiento que favorecieron (¡no están en orden!). Puedes inventar más preguntas y respuestas:

1. ¿Por qué cae esta manzana?

A. Evolución de las especies

2. ¿Por qué los pájaros vuelan y las personas no?

B. Descubrimiento del DNA

3. ¿Por qué pájaros de la misma especie que C. Aeronáutica viven en distintas islas parecen diferentes? 4. ¿Qué hay en la célula que hace que los hijos se D. Relatividad parezcan a los padres? 5. ¿Cómo se relacionan el espacio y el tiempo?

E. Tabla periódica

6. ¿Cuántas clases de elementos distintos hay?

F. Gravedad

Pero ahora vamos a verlo con un experimento de laboratorio.

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Las manos en la masa La Química aplicada al desarrollo de alimentos más sanos NOTA: ESTE EXPERIMENTO SE PUEDE COMER. Para este experimento, nos podemos dividir en equipos, así hay más para comer. Supongamos que somos investigadores de una gran multinacional de alimentación. El presidente nos llama: le han descubierto colesterol y prohibido desde los huevos a las mayonesas. El jefe está muy fastidiado porque le gustan mucho. Al mismo tiempo, se da cuenta que hay mucha gente como él y que eso ofrece oportunidades para su empresa. Os llama y os pide que desarrolléis un sucedáneo de la mayonesa sin colesterol, y rapidito. El jefe no tiene ni idea de cómo hacerlo: para eso os paga. ¿CON QUE BUENAS PREGUNTAS EMPEZARIAIS? (1 minuto para pensar)

Dos buenas preguntas para empezar son: ¿Qué es la mayonesa? ¿Y dónde está el colesterol en la mayonesa? La mayonesa se hace mezclando aceite, juego de limón (o vinagre), y huevo. Se le pueden añadir más cosas (sal, ajo, leche, etc etc) pero no son fundamentales, es sólo a gusto del consumidor. Como es lógico, el aceite y el jugo de limón no se mezclan, como no se mezclan aceite y agua. Para lograr una emulsión1 hay que añadir el huevo; la clara es un gran “mezclador” (emulgente) y batiéndolo todo junto se logra hacer una mayonesa. ¿Dónde hay colesterol? ¿En el jugo de limón? ¿En el aceite? ¿En el huevo? Si dijiste en el huevo, anota diez puntos, pero:

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Las emulsiones son mezclas de aceite, agua y una sustancia que hacen que se mezclen (emulgente)

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Resta 3 si dijiste también el aceite. Las grasas vegetales no tienen colesterol, a menos que las hayan “contaminado” con grasas animales. El aceite de oliva virgen extra no es mejor que el de colza porque no tenga colesterol, sino por otros motivos. Ninguno de los dos aceites tiene colesterol.2 Y resta 7 si dijiste jugo de limón, el colesterol va en las fracciones grasas, no en al agua. Pero aún no hemos terminado…. ¿Y en qué parte del huevo está el colesterol, en la clara, la yema, las dos? (1 min)

Si dijiste en la yema del huevo, anota diez puntos, pero: Resta 3 si dijiste las dos, Resta 7 si dijiste la clara. La clara es sobre todo proteínas.3 De hecho, la clara del huevo es una de las mejores fuentes de amino ácidos (los componentes de las proteínas) que existen, porque tiene todos los tipos esenciales (porque de ellos depende el pollito para formarse). Entonces, si el colesterol está sobre todo en la yema del huevo, ¿cómo haríais una mayonesa sin colesterol? Pues la solución está en quitar la yema del huevo antes de empezar, y mezclar todo lo demás. ¡Habeis resuelto el problema! Pero…

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Mucha gente confunde los triglicéridos con el colesterol, ya que ambos van en las fracciones grasas de los alimentos. Pero son cosas distintas, como puedes ver si buscas en Internet su estructura química. Los aceites vegetales tienen muchos triglicéridos y ácidos grasos, pero no colesterol. Las grasas animales (como la manteca) tienen en general triglicéridos, ácidos grasos (con mayor gado de saturación que los vegetales) y colesterol. En otro capítulo se verá esto mejor. 3 Recuerda que los tres componentes más abundantes de los alimentos son grasas, carbohidratos (ej. azúcares, almidón) y las proteínas (están en la carne, clara de huevo, leche, germen de cereales, legumbres como la soja, etc. Por ejemplo, los músculos y los tejidos están construidos en buena parte con proteínas). Las proteínas son polímeros, constituidos por unidades llamadas amino ácidos.

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Cuando vuestro equipo le presenta la solución al jefe, os sube el sueldo. Ya tiene solucionado su problema. Pero se le ocurre otra cosa (es muy tocanarices): hay mucha gente que tiene alergia al huevo, y sería interesantísimo para la empresa hacer un sucedáneo de mayonesa que no tuviera huevo en absoluto. ¿Cómo se hace eso? En ciencia, cuando uno está en un bache, lo mejor es ir a la literatura a ver qué han hecho otros…. La literatura científica se puede encontrar en libros, revistas y bases de datos.4 Si se tiene idea de por dónde empezar se puede ir a un libro o una base de datos específica. Pero si no, lo mejor es empezar por Internet. Algunos buscadores (como Google) tienen secciones especiales (como Google Scholar) con información científica más específica. Pero simplemente poniendo en cualquier buscador: “Alimentos sin colesterol”, “Cómo hacer alimentos sin colesterol”, “cómo sustituir huevo en alimentos”, o cosas parecidas, os dará información variada para empezar. Una advertencia: hay que saber discriminar. No porque una cosa esté en Internet es verdad. A veces se ponen burradas como: la margarina es tóxica porque es parecida a un plástico. Sin comentarios….Si quieres información fiable, escoge fuentes fiables entre lo que te sale en Internet, preferentemente editoriales de prestigio, ya que cualquier información que les llega es revisada por expertos en el campo. Pero siguiendo con el experimento, habéis encontrado que en muchos alimentos,

El huevo se sustituye por leche ¿Pero es aplicable esta información a nuestro caso? ¿Podríamos hacer una lactonesa sin colesterol? ¿No tiene la leche colesterol? Y si tiene, ¿cómo solucionarlo?

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Algunas de las editoriales más importantes en Química son WILEY-VCH, American Chemical Society, Elsevier, Thieme, Royal Society of Chemistry, Belstein, etc. pero hay muchas más. También hay bastantes bases de datos, como SciFinder, Reaxys, etc. pero las más completas son de pago. Actualmente se está imponiendo el “Acceso Abierto” (Open Access) a las revistas científicas, que hasta ahora sólo permitían acceder a los artículos mediante suscripción a la revista. Y cada vez hay más bibliografía científica en Internet.

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La leche es un alimento animal, y efectivamente tiene colesterol. ¿Dónde está ese colesterol? En la parte grasa de la leche, o sea, la nata. Hay dos opciones: a) Usar leche desnatada b) Usar sucedáneos vegetales de la leche, como leche de almendras, de soja… Vamos a usar la primera opción, siguiendo las siguientes proporciones (el recipiente debe ser 4-5 veces mayor que el volumen de los ingredientes):  50 ml de aceite  5-10 ml de jugo de limón (hay exprimidos comerciales). La cantidad varía, según nos guste de fuerte el sabor de limón en la lactonesa  50 mL de leche desnatada Con una batidora, se mezcla todo…pero no forma una buena emulsión. La leche no tiene la capacidad emulgente del huevo. Tenemos que corregir y añadir emulgente. Si vamos a una lista oficial de aditivos alimentarios (está en la Red) vemos que hay varios emulgentes, como la lecitina de soja. Pero resulta mejor añadir un alimento que se usa mucho en cocina, para espesar y homogeneizar…¿Imaginamos cuál? (vale buscar en Internet o revisar Masterchef).

Eso es: alimentos con harina. Pero no vamos a usar harina directamente, porque quedaría demasiado pastosa. Vamos a usar pan: el mejor es una barra de pan americano (de sándwich) sin corteza. Y como el pan tiene sal, no hace falta añadir más. Para la cantidad que hemos usado, basta una rebanada de sandwich. Si nos gusta más espeso, se puede echar una segunda rebanada. Troceamos la rebanada, la remojamos en la mezcla anterior y empezamos a batir. Atención: antes de batir, es necesario remojar bien el pan en el líquido de mayonesa. Si no, saldrá una nube de miguitas de pan. Además, no hay que dejar quieto el brazo de la batidora, sino moverlo suavemente de abajo a arriba. 6

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Y con eso, ¡ya está acabada la lactonesa! Se le puede añadir un “toque personal” como ajo, o albahaca, o requesón o aguacate…(¡comparte tu receta! Hay tantas recetas de lactonesa como de pizzas).5 Busquemos una bolsa de tostaditas de pan…¡te sorprenderás!6

¿Algún valiente?

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También puedes cambiar el color de la lactonesa, poniendo una o dos gotitas de colorantes de pastelería (de venta en muchos supermercados) e incluso el sabor, con aromas comerciales (también de venta en supermercados). Puedes buscar en la web cuales son y cuál es su estructura química. Muchos colorantes (ej. tartrazina, Sudán rojo) son artificiales, pero han sido probados extensamente y en general son tan seguros como los naturales. Pero si prefieres colorantes naturales puedes usar la cúrcuma o el azafrán para el amarillo, y la cochinilla (o derivados del ácido carmínico) para el rojo. El jugo de arándanos (que es muy pringoso) sirve para el azul. Y en cuanto al verde, ¡seguro que se te ocurre como hacerlo! 6

Nota importante: Usar guantes de goma para preparar los alimentos si se va a comer la lactonesa. Una ventaja de la leche sobre los huevos es que si usamos leche UHT no hay riesgos de contaminación con Salmonella…la leche del paquete es ESTERIL, no hay microorganismos vivos dentro del paquete sin abrir (por eso aguanta mucho tiempo).

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PROYECTO FCT-14-8256 8