viernes, 10 de febrero de 2012

¿Cómo se hacen las bebidas de leche y zumo?



Como sabes, si añadimos zumo de naranja o cualquier otra sustancia ácida a la leche ésta se corta. Pero seguro que conoces algunas bebidas que están elaboradas con estos ingredientes. ¿Cómo puede ser posible?


Proteínas de la leche
Todas las proteínas están constituidas por aminoácidos unidos entre sí formando largas cadenas. Para que lo entiendas mejor, imagina que cada aminoácido es una perla y la cadena de aminoácidos es un collar. Esa unión de aminoácidos es posible porque cada uno de ellos está formado por un grupo amino (-NH2) y ungrupo carboxilo (-COOH). Lo que sucede es que el grupo amino de un aminoácido se une al grupo carboxilo del aminoácido de al lado formando un enlace (CO-NH), llamado enlace peptídico (y liberando de paso una molécula de agua). Estas cadenas de aminoácidos (en nuestro ejemplo de andar por casa, los collares de perlas) se pliegan y se unen entre sí formando diferentes estructuras que conforman las proteínas.
 
 Estructura de un aminoácido (Fuente)

Si te fijas en la imagen superior, los aminoácidos también contienen en su estructura un radical o grupo R. Este radical es un grupo químico que confiere a cada aminoácido (y por extensión a las proteínas) unas características particulares. ¿Por qué nos interesa? Porque puede estar cargado positiva o negativamente en función del pH de la leche.

En la leche, las proteínas más importantes se llaman caseínas. Estas caseínas se encuentran formando una dispersión coloidal, lo que significa que se encuentran en equilibrio en el seno del fluido. ¿A qué se debe este equilibrio? Lo entenderás mejor con esta imagen:

 Moléculas de proteínas.  En la leche, cuyo valor de pH está en torno a 6,6, la carga neta de las proteínas es negativa.

La imagen anterior representa varias moléculas de proteínas de la leche y sus cargas eléctricas. Si el pH es normal (en torno a 6,6), las cargas eléctricas que predominan son las negativas, es decir, la carga neta es negativa. Eso hace que exista una repulsión entre las proteínas y así permanecen en equilibrio. Si se produce un descenso del pH, como ocurre cuando añadimos zumo de naranja, la carga de las proteínas cambia. De este modo, a medida que el pH va disminuyendo, el número de cargas positivas va aumentando. Llega un momento (pH=4,7) en el que la carga neta es nula, es decir las cargas negativas y las positivas se igualan (a esto se le llama punto isoléctrico), de manera que las proteínas se unen entre sí y el equilibrio que había hasta ahora se rompe. Mediante estas uniones se forman agregados de gran tamaño y de elevado peso que no pueden mantenerse en suspensión, así que precipitan. Se dice entonces que la leche se ha cortado.


Entonces ¿cómo es posible hacer una bebida con leche y zumo? La leche no se corta porque el punto isoeléctrico de las proteínas depende de la temperatura: por encima de 17º C la leche se corta a un pH de entre 5,2 y 4,7, mientras que si la temperatura es de 0º C se corta a pH=4,3. Es decir, en lugar de alcanzarse el punto isoeléctrico a pH 4,7, se alcanza a pH 4,3. Este fenómeno está relacionado con la estructura y la composición de las caseínas y con su carga eléctrica. Sin embargo su explicación es demasiado compleja como para tratarla aquí (si realmente estás interesado puedes consultar las fuentes que se recogen al final de este artículo).

 En el vídeo puedes ver dos vasos con leche. La temperatura de la leche es de 40º C en el vaso de la izquierda y de 4º C en el de la derecha. Añadimos zumo de naranja y...¡voilà!
Te animo a que hagas la prueba en casa. O a que se lo enseñes a tus hijos o alumnos ¡la ciencia es divertida!


Bebidas comerciales de leche y zumo
Como sabrás, desde hace unos años existen en el mercado bebidas que contienen leche y zumos de frutas y que no necesitan frío para su estabilización, así que la explicación que acabamos de ver no nos sirve para este caso. ¿Qué es lo que se hace para estabilizar esas bebidas y conseguir así que no se corte la leche?

Minute Maid, The Coca Cola Company, Refrescos Envasados de Sur, S.A., Sevilla, España.

Ya hemos visto que cuando añadimos ácido a la leche las proteínas se agregan debido a que se alcanza su punto isoelétrico. Pero esta unión de las proteínas se debe además a otro fenómeno que no hemos explicado hasta ahora. Las caseínas se encuentran en la leche formando estructuras llamadas micelas. Esas micelas contienen fosfato cálcico que se disuelve cuando añadimos un ácido, formándose así iones de calcio. El calcio penetra entonces en la estructura de la micela y provoca enlaces entre las proteínas, de manera que estas se agregan y precipitan.

Para evitar que la leche se corte cuando añadimos una sustancia ácida (y no queremos o no podemos contar con la estabilización por frío), se utiliza una sustancia que se llama pectina. Se trata de un estabilizante y espesante que se encuentra de manera natural en muchas frutas. De hecho, casi resulta poético porque algunas frutas, como la naranja o el limón, aportan el problema (provocan que la leche se corte) y también la solución (su piel contiene pectina).

Si añadimos a la leche una cantidad adecuada de pectina, ésta actúa como estabilizante. ¿Cómo lo hace? Ya hemos dicho que cuando añadimos un ácido, las caseínas adquieren cargas positivas. La pectina tiene grupos cargados negativamente, lo que hace posible que se una esas caseínas impidiendo así que se unan entre ellas y precipiten (podemos alcanzar valores de pH hasta 3,5-4,5).

Sin embargo, si la cantidad de pectina que añadimos es excesiva, la pectina actuará como espesante: el calcio de la leche formará uniones con la pectina y aumentará notablemente la viscosidad, dando como resultado una textura no deseable. En definitiva, debemos añadir la cantidad justa de pectina. (Por cierto, este experimento también lo puedes hacer en casa. Puedes encontrar pectina en algunas farmacias y tiendas especializadas).

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