Física, Química y antropología de la paella

Normalmente la pascua y la semana siguiente, conocida como la semana de San Vicente en Valencia y que también es festivo para las escuelas, marcan el inicio de la temporada de paellas campestres, tradición de honda raigambre en Valencia y exportada (o según algunos pervertida) en el resto de España y de Europa. La antigua tradición popular dictaba que recios varones (ya en vías de extinción) que en casa eran incapaces de fregar un plato o freír un huevo hacían de maestros paelleros y no dejaban que se acercara ninguna mujer. Por lo tanto lo primero que hace falta para la paella campestre es un idiota dispuesto a currar y a sudar mientras todos los demás disfrutan del día en el campo. La única recompensa que le enjabonen su ego dicéndole que le salen muy buenas y así pasar por alto que estaban acabando con las existencias de la nevera portátil mientras uno curraba. la alternativa es hacerla entre varios, que sistemáticamente se pelearán a cada paso y a los cuales será muy divertido observar desde una prudente distancia.

¿Paella valenciana? Va a ser que no.

Ya tenemos a los sujetos de estudio antropológico, vamos a la química. Lo primero para hacer una paella es elegir los ingredientes. Aquí empiezan las perversiones. Los muy puristas solo admiten como acompañamiento del arroz, pollo, conejo, judías planas, garrofones (alubias grandes) y caracoles. Como especias únicamente azafrán, romero, una cucharada de tomate triturado y ajo. Bajo determinadas circunstancias se puede llegar a admitir alcachofas (si estás en Benicarló) que le dan a la paella un peculiar tono entre verde oscuro y negro, costilla de cerdo o pato. Incluso sería admitida una que era muy típica de Sueca en tiempos de postguerra con ratas de agua. También las patas de pollo eran un ingrediente usual de la paella en aquella época. Nada más. Una paella con gambas, guisantes, espárragos, pimiento, chorizo, mejillones, guisantes, calamares, bacalao etc…. es como ponerse sandalias con calcetines, no está prohibido por ley, pero debería. Igualmente extraño es preparar una paella para cenar, hay algo que parece vulnerar el orden del universo en ese acto. En Valencia podemos tolerar políticos corruptos que financian grandes eventos de dudoso retorno, tener los peajes de Autopista más caros de España sin apenas alternativas, darle mayoría absoluta a un partido y que luego este vote en contra del corredor mediterráneo y un largo etcétera de agravios y falta de autocrítica, pero no una paella con alguno de los ingredientes mencionados. La mejor prueba de ello es que difícilmente alguien de Valencia pide paella en un restaurante forastero o tratad de invitar a alguien de Valencia a paella cuando está fuera de Valencia, pondréis a prueba su amistad.

error: demasiado arroz

Bueno, aquí no acaban los dilemas. Se supone que la mejor paella es la que se hace con leña de naranjo. Aún a riesgo de levantar alguna ira diré que no tengo demasiado claro que esto influya en el sabor, más allá de la carbonilla que le puede caer a la paella. No es lo mismo el sabor de la carne que se hace directamente en la brasa que en una sartén, pero en este caso, calientes la paella con leña de pino, de naranjo o con gas, lo que está en contacto con el arroz siempre será la paella. Puesto que he probado paellas excepcionales hechas en fuego de gas me atrevo a decir que sobre las paellas a leña hay más leyenda que hechos científicamente constatables. Al margen de lo entretenido (y difícil) que es tratar de ajustar el fuego con tizones ardiendo. Continuamos con la física. El primer paso será poner un poco de aceite que además nos servirá de nivel para ver si la paella está equilibrada. Si el aceite se desplaza hacia un lado hay que mover el soporte hasta conseguir que se quede inmóvil en el centro. Una vez se calienta se sofríe la carne y volvemos a la química. Un sofrito rápido y a fuego vivo de la carne sirve para que la reacción de Maillard entre los azúcares y las proteínas le de el típico color dorado, pero además tiene otra virtud, sirve para sellar y dificultar que se pierda el agua que hay en los tejidos, sobre todo los trozos grandes, por lo que luego, al hervir, se quedará más jugoso y tierna por dentro. Una vez sofrita la carne se añade la judía plana y el garrofó (alubia grande y plana) y por último el tomate, el ajo y el hígado de pollo y conejo. Aquí es cuando viene el segundo dilema. Ya he comentado que alguien de Valencia difícilmente comerá paella fuera de Valencia, pero dentro de la misma Valencia existen dos escuelas irreconciliables. Hay una línea Maginot que se extiende desde el sur de la Albufera hasta el interior pasando por al hoya de Buñol y acabando en Requena al sur de la cual el arroz se fríe junto con la carne y la verdura. Al norte después de sofreir la carne y la verdura se echa el agua para que el caldo se haga en la misma paella. En el sur argumentan que si no sofríes el arroz no sabe a nada, en el norte que el sofrito no le aporta sabor y que te obliga a hacer el caldo a parte. Si alguien ha tenido al experiencia de intentar hacer una paella con gente de las dos zonas puedo asegurar que eso si que es un conflicto y no los de la ONU.






Asumimos que estamos en la zona norte y después del sofrito añadimos el agua y hacemos el caldo en la misma paella. Desde el punto de vista químico no es diferente de un cocido normal, con al peculiaridad de que al ser carnes magras no habrán demasiados triglicéridos, por lo que no se formará la capa de grasa, ni por supuesto espesará por que apena hay colágeno. La gracia es que hierva al menos una hora, en el transcurso de la cual se añadirá el azafrán y una rama de romero que se quitará una vez haya dado el sabor. Llega el momento clave, el arroz. Por ley no escrita tiene que ser de grano corto, es decir de tipo japónica. Tratar de hacer una paella con arroz de grano largo (indica) es un sacrilegio mayor al de poner espárragos, aunque como dije en Los Productos naturales ¡vaya timo! yo no pienso morirme sin hacer una paella con arroz dorado, aunque me cueste el destierro. Las variedades de arroz útiles para la paella son el senia, bahia, albufera y bomba. Encontrar el punto del arroz es el factor clave en la paella. El arroz está formado básicamente por almidón, (cadenas largas de azúcares) con una zona más compacta en el centro que es la denominada perla. El almidón es una estructura que por una parte le permite a la semilla almacenar la energía necesaria para germinar y por otra está empaquetado de forma que es impermeable al agua, lo que protege al embrión de la humedad. Al hervir lo que hacemos es romper este empaquetamiento del almidón por un proceso llamado gelatinización, además el caldo entra en la estructura por lo que el arroz recoge el sabor. No obstante el almidón puede tener dos formas lineal (llamado amilosa) o ramificado (amilopectina). Un arroz alto en amilopectina dará un arroz que al hervirse quedará pegajoso, pero que absorberá el sabor del caldo. Por el contrario un arroz alto en amilosa se quedará compacto y firme después de hervido, pero le costará más absorber el sabor. El arroz ideal para la paella es el que tenga un porcentaje intermedio entre estos dos tipos de almidón, de forma que si hierve poco tiempo el arroz se quedará duro y sin sabor, pero si hierve demasiado el arroz perderá la estructura y se quedará como una cataplasma compacta, con una textura propia del risotto italiano, pero no de una paella, que se tiene que quedar con el grano suelto. Por cierto, que para el risoto el mejor arroz es el arborio, con una estructura muy lábil y altísimo contenido en amilopectina. El arroz tipo bomba tiene una estructura firme y es el más rico en amilosa, lo que provoca que no se haga pastoso a pesar de hervir demasiado. ¿Qué proporción de caldo y arroz hay que poner? Depende de muchos factores. La medida general es de dos tazas por taza de arroz, redondeando hacia arriba o añadiendo dos tazas de agua más. Hay que considerar la dureza del agua, es decir la concentración de calcio y magnesio. Las aguas duras hacen que cueste más gelatinizar el almidón, por lo que necesitaremos más caldo, pero el arroz se quedará más firme. Siendo puristas también hay que considerar el tiempo atmosférico, en días de buen tiempo la presión atmosférica es más alta y el agua hierve a más temperatura por lo que necesitaremos menos caldo, en días nublados hará falta un poco más, por la menor presión atmosférica. Al hervir conviene que toda la apella arda por igual, algo que se ve fácilmente por que el arroz sirve para romper las burbujas de hervor haciéndose estas pequeñas y dispersas, lo que nos sirve de termómetro, si en alguna zona no hay burbujas conviene acercar el fuego, pues es señal inequívoca que la temperatura es menor que en otras zonas de la paella.

Paella según un libro de cocina inglés.  Esto si que es una ofensa y no Gibraltar.

Llegamos al momento cumbre, cuando el arroz está a punto de beberse todo el caldo, un error en los cálculos del radio arroz/caldo puede subsanarse con medidas desesperadas. Demasiado caldo obligará a subir el fuego para hacer que se evapore más rápido. Poco caldo al sur de la línea Maginot puede subsanarse añadiendo más caldo, no obstante, al norte, añadir agua redundaría en un peor sabor por lo que hay que bajar el fuego al mínimo o en el peor de los casos taparla con papel de aluminio para que se concentre el calor y se gelatinice antes. A pesar que el caldo de paella es mucho más ligero que un caldo de cocido, en la superficie del caldo se forma una especie de capita fina y uniforme, el tejuelo, debida a los fosfolípidos de la carne. Este tejuelo lleva consigo las moléculas solubles en lípidos, muchas de las cuales tienen relevancia en sabor. Al sacar la paella del fuego y dejarla reposar formará una capa imperceptible en la superficie. Al comernos los granos de la superficie esta capa se funde en la lengua dando un sabor mucho más intenso que el resto de la paella, por eso una paella, para estar exquisita, la capa de arroz no debe sobrepasar un dedo de espesor, por eso la medida de arroz para una paella debe ser una línea fina que cubra un diametro, nunca más de eso. Las paellas con una capa de arroz gorda suelen tener menos sabor debido a que los fosfolípidos se quedan en al superficie. Existe un segundo núcleo de sabor en la paella que está en el fondo, el socarrat, que son los granos de arroz más tostados. La reacción de Maillard les confiere un sabor y una textura crujiente peculiar y muy apreciada. No conviene dejar que la paella se queme en exceso puesto que el socarrat empieza a desprender sabores desagradables y benzopirenos, moléculas que al ser metabolizadas en el interior de las células por el sistema oxidativo microsomal (responsable de eliminar moléculas extrañas de nuestro organismo) produce especies muy oxidantes. Otra dificultad para una paella sublime es encontrar el punto justo del tostado del arroz. Existe un tercer punto de sabor, muy escondido. Si se hace el caldo en la paella (zona norte) en los bordes se queda una capa de caldo seco a medida que se va consumiendo. Un poco antes que el arroz acabe de coger el punto conviene rascarla y añadirla al poco caldo que quede, dará un sabor ligeramente tostado muy agradable.

Considerado el mejor, aunque el Senia no está a la zaga

Pues nada disfrutad de una buena paella ahora que viene el buen tiempo y no pongais muchas cosas raras, recordad que lo importante es que el arroz esté bueno. Por último un chiste de paellas. ¿En que se parece X a una paella? En que siempre sale mejor fuera de casa. Dejo que vuestra imaginación asigne a X la identidad que le parezca.

PD: Y todo esto se me ocurrió haciendo una paella a leña (si, yo soy el idiota) que por cierto, me salió exquisita.

PD2: Y con este post participo en la XIV edición del carnaval de química, que se aloja en el blog Educación Química.

PD3: y también en la XXX edición del carnaval de la física.

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La química del cocido de la abuela

En días fríos no hay nada que apetezca más que un buen plato de caldo humeante de esos que hacía la abuela como previo al festival de calorías y colesterol que suponía un buen cocido, olla, puchero o como se llame en tu zona, que al final todo viene a ser lo mismo: poner carne y verdura en una olla muy grande, añadir sal, agua ,especias, mucho amor y dejarlo hervir toda la mañana. Lo que no sospechaba la abuela que es que aparte de darnos cariño, estaba desarrollando una profundísima preparación química.

De momento al hervir lo que está haciendo una extracción acuosa. Primera curiosidad, la carne de un cocido nunca coge el color dorado típico de la carne asada ni sabe igual. Este color es debido a la reacción de Maillard que se forma entre azucares y aminoácidos a partir de 200 ºC. Al estar hirviendo la temperatura será de algo más de 100 ºC y digo algo más por que la sal y especias disueltas hacen que disminuya el potencial químico de la solución y aumenta la temperatura de ebullición. Si utilizamos una olla exprés, el aumento de la presión hará que la temperatura de ebullición aumente y al revés, si tratamos de hacer un cocido en los andes o en el himalaya, la baja presión atmosférica hará que el agua hierva a muy baja temperatura. El cocido se quedará muy aguado y la carne dura.

La cocina de la abuela tan sana y buena para el colesterol (lo pone por las nubes)

En general, la abuela se ha levantado pronto, además pasa de ollas exprés porque le dan miedo y le cuesta lo de la rosca, así que lo ha hecho en la olla tamaño King Size que utiliza cuando vienen los nietos. El cocido lleva hirviendo desde primera hora. Mientras va hirviendo poco a poco todos los compuestos solubles en agua irán pasando al caldo. Además el calor ira reblandeciendo y rompiendo las estructuras del tejido conjuntivo de la carne, la grasa se irá soltando y como es menos densa y no es soluble en agua empezará a formar una capa en la parte superior. Si hay algun compuesto soluble en lípidos acabará en la parte superior, por ejemplo, el principal colorante del pimentón es liposoluble, por lo que si la abuela le ha echado un poquito (dulce o picante) esta capa tendrá un color rojizo.






Llega el momento, después de horas hirviendo la abuela nos sirve la sopa, con fideos, galets en Cataluña, arroz en Valencia  o si la abuela es maragata la sopa la sirve al final, justo cuando te has zampado toda la carne y ya no tienes hambre. Como está muy caliente esperas un rato a que se enfríe. Sobre la superficie aparecen unas gotas transparentes, que cuando tratas de cogerlas con la cuchara parece que huyan. Eso son los triglicéridos, componentes mayoritarios del tejido graso (vamos, lo blanco de la carne o el taco de tocino). Como son menos densos flotan, y como no son solubles en agua tratan de evitarla, por eso se organizan como las caravanas del oeste cuando les atacaban los indios, todos apretados para exponer la menor superficie posible. Si tuvieran la misma densidad que el agua formarian esferas, pero como flotan forman círculos. Otra cosa típica de las sopas es que mientras estás esperando a que se enfríe se forma una capa en la superficie, el tejuelo. Si metes la cuchara lo más posible es que te lo lleves todo de una. Hay gente que le da mucho asco y gente que se lo come, como Homer Simpson. Bueno ese tejuelo son los fosfolípidos, originalmente forman la bicapa lipídica de la membrana de las células. Son moléculas largas que tiene una parte soluble en agua y otra parte soluble en lípidos. Como también son menos densos se sitúan en la superficie, con una parte de la molécula encarando al agua y la cola lipídica huyendo de ella, por eso forman una capa que se extiende y no los circulos de los triglicéridos. Cuando metes la cuchara, la interacción hidrofóbica entre ellas hace que arrastres toda la capa. Si tuvieran la misma densidad que el agua formaría una estructura esférica llamada micela con las cabeza hacía mirando el agua y la parte lipídica en el interior.

¿Fosfolípidos en micela o bicapa? Cuestión de densidad

Como la abuela siempre cocina para un regimiento, vuelves a casa con el Tupper y el caldo que ha sobrado. La magia no ha acabado, cuando lo dejas en la nevera siguen los  cambios. La temperatura a la que solidifican los triglicéridos es bastante alta, por lo que sobre el caldo de la nevera se formará una capa blanca (o roja si has puesto pimentón o chorizo) que podrás quitar fácilmente con una cuchara y así transformas el caldo que te ha dado la abuela en caldo Light. Otra cosa es que si la abuela ha sido generosa con los huesos de ternera el caldo formara una gelatina. Esta gelatina es debida al colágeno, la proteína encargada de dar firmeza a la piel, presente también en huesos y cartílagos. De hecho con la edad esta proteína empieza a fallar y es cuando nos salen arrugas. El colágeno, en la sopa de la abuela, cuando lleva un rato en la nevera, forma una estructura reticular, que es la que le da la textura gelatinosa.






Por lo tanto, la próxima vez que estés soplando para enfríar una sopa de cocido de esas contundentes piensa que estás observando el resultado de una complejísima reacción química y saboreando la conjunción de miles de compuestos químicos.

Y con este Post participo en la XIII edición del carnaval de química que se aloja en el blog de Curiosidades del Químico Soñador. 

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Arroz transgénico que produce una proteína humana

Una de las aplicaciones más interesantes y más desconocidas de la ingeniería genética de plantas es el Molecular Farming o utilizar las plantas como biofactoría. La idea es que las plantas son organismos útiles para la producción de moléculas de interés farmacológico o industrial en grandes cantidades y además tienen la ventaja de que estas "fábricas" se pueden transportar y reproducir en forma de semillas. Hace tiempo hablé en amazings de una de las muchas aplicaciones como es la síntesis de vacunas. La pasada semana se publicó en la revista PNAS otra interesante aplicación: arroz transgénico capaz de sintetizar una proteína humana, la albúmina de suero. Esta proteína tiene diversas aplicaciones en medicina, como el tratamiento de pérdidas de sangre o de quemaduras. Además se utiliza en los medios de cultivo In Vitro de células o como excipiente para drogas y vacunas. El problema es que hasta ahora la única fuente son las donaciones de sangre, con el problema del precio, de la limitación del suministro y del riesgo de contaminación por enfermedades como el SIDA o la hepatitis C.

Arroz transgénico (izquierda) y arroz control. Se aprecia un cambio de color

Lo que ha hecho el grupo dirigido por el investigador Daichang Yang, de la Universidad de Wuhan en China, es copiar el gen humano y meterlo en una planta de cultivo como es el arroz. Contado así parece fácil, pero realmente no lo es. Hay que tener en cuenta que aunque el código genético es universal y un gen animal puede leerse por la maquinaria celular de una planta, como en todos los idiomas hay acentos. El código genético, escrito en el ADN, no es más que un lenguaje formado por un alfabeto de cuatro letras y donde todas las palabras tienen tres letras. Un gen es una region de este ADN que sirve de manual de instrucciones para fabricar una proteína. En los genes la información está codificada en forma de estas palabras de tres letras. En el código genético, como en cualquier lenguaje, hay sinónimos. Un mismo aminoácido (pieza que forma las proteínas) puede estar codificado por diferentes palabras (las combinaciones de tres nucleotidos en el ADN o el ARN que determinan un aminoácido). A pesar de ser sinónimos, algunos organismos prefieren una forma y otros una diferente. Es muy fácil de entender.  Si hablas con un argentino ten cuidado cuando emplees las palabras "coger" o "Concha", pues lo mismo cuando expreses un gen humano en plantas. Hay determinadas "palabras" que no se leerán bien, por lo que tienes que, con mucha paciencia y unos cuantos enzimas, cambiar esta secuencia para que diga "agarrar" o "María de la Concepción" en vez de "coger" y "Concha". Algo que han hecho los autores de este trabajo. Luego para asegurarse una expresión correcta hay que poner una secuencia promotora (ADN que no se codifica y que está antes del gen, es el que determina que el gen se exprese mucho o poco) de plantas, que será reconocida por la maquinaria celular del arroz. Una vez hecho esto hay que insertar el ADN con el gen humano modificado y el promotor de plantas en arroz. Esto es fácil. Se hace con una bacteria natural llamada Agrobacterium tumefaciens, que tiene la costumbre de ir insertando sus genes en todas las plantas que pilla. Lo único que hay que hacer es engañar un poco a la bacteria y meterle el ADN de interés junto con lo que va a insertar en la planta.

Estructura de la proteína purificada, obtenida por difracción de rayos X

Y luego esperar a que la proteina se exprese bien y se acumule en cantidad suficiente. Pueden intervenir cientos de factores, como que la planta reconozca que es una proteína foránea y la destruya, o que la proteína se sintetice pero no se procese bien y sea inservible, o que la proteína sea tóxica para las plantas y estas no crezcan... nada de esto parece haber pasado. Los números pintan muy bien. En las plantas generadas el 10,58% de la proteína soluble total es la albúmina de suero humana y la purificación alcanza un rendimiento de 2,75 g por kilogramo de arroz integral, lo que es un porcentaje muy alto para este tipo de purificaciones.

¿Cuando llegará esta proteína a los hospitales? De momento la caracterización fisicoquímica ha demostrado que el producto es igual que la aislada a partir de sangre de donantes. No obstante al ser un producto de uso médico, necesita superar toda una serie de ensayos clínicos... por lo que tardará. Pero llegará seguro, solo que para entonces no será noticia y a nadie le importara saber que la albúmina con la que le tratan las quemaduras viene de arroz transgénico.

 PD: las imágenes estan sacadas del artículo original (doi: 10.1073/pnas.1109736108)

PD2: Y con esta entrada participo en la IX edición del carnaval de química, que esta ocasión se alberga en hablando de ciencia.

PD3: Y en la VII del carnaval de Biología, que se aloja en el blog de Manuel Sánchez Curiosidades de la Microbiología. 

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