Domando al cobre

Si alguien le hiciera una canción al papel del cobre en la biología esta podría ser: “ni con cobre ni sin él tienen mis penas remedio, con cobre porque me matas y sin cobre porque me muero”. El cobre es un metal de transición cuyo exceso es tremendamente tóxico para la salud o para el medio ambiente. Entre los síntomas de la intoxicación por cobre destaca la formación de un anillo en la córnea conocido como anillo de Kayser-Fleischer, diarreas, vómitos de sangre, bajadas de la tensión arterial y en última instancia, coma y daño neurológico. El origen de la toxicidad puede venir por los recipientes de cocina de cobre que se utilizaban antiguamente, sobre todo al cocinar comidas de pH ácido (ricas en limón o vinagre) que aumentan la solubilidad del cobre metálico. 

El cobre también se utilizaba como antifúngico en agricultura. Es un componente del caldo bordelés, ampliamente utilizado para el cultivo de la vid. Hoy está cayendo en desuso por existir alternativas más efectivas y con menos impacto ambiental, aunque sorprendentemente, se mantiene en la agricultura ecológica. No obstante a pesar de este reverso oscuro, el cobre es un micronutriente esencial y no podemos vivir sin él. Forma parte del centro activo de muchos enzimas como la superóxido dismutasa. En la matriz extracelular, participa en las reacciones que catalizan la unión entre las fibras de colágeno que forman el tejido conjuntivo, lo que da firmeza y une a los músculos y tendones. Existen enfermedades genéticas relacionadas con el metabolismo del cobre, como la enfermedad de Menkes, debida a una mutación en la proteína ATP7A que produce que haya una deficiencia de cobre a pesar de estar presente en la dieta y la enfermedad de Wilson, por una mutación en la proteína ATP7B que impide que el cobre se pueda excretar y se acumula en el hígado. También se ha relacionado el metabolismo del cobre con la causa genética de la cirrosis infantil de la india, que originalmente se asociaba con una intoxicación por cobre. También es frecuente detectar niveles de cobre anormalmente altos en pacientes de Alzheimer. Y como anécdota, William Dafoe, en su papel de villano de Speed2  tenía una enfermedad relacionada con el metabolismo del cobre, que se curaba con… sanguijuelas (rayada del guionista). 

Por suerte el cobre es suficientemente abundante en la biosfera y los déficits de cobre son raros… pero no imposibles. Hay que considerar que en la asimilación de un nutriente no solo conviene tener en cuenta que esté presente, sino que esté en una forma que sea asimilable por el organismo. En el ganado que pasta en zonas ricas en molibdeno son frecuentes los déficits de cobre, puesto que las bacterias anaeróbicas del rumen del ganado convierten el molibdato en tiomolibdato, que tiene la mala costumbre de precipitar el cobre e impedir su absorción.

Anillo Kayser Flecher debido a una intoxicación por cobre (fuente wikipedia)

Este delicado equilibrio del cobre implica que dentro de la célula debe existir una maquinaria compleja que asegure que el cobre está en cantidades adecuadas, de forma que sea capaz de utilizar el que necesita para las diferentes funciones biológicas y eliminar o almacenar el sobrante antes de que se produzca algún efecto de toxicidad. No es una tarea fácil ya que el cobre es un elemento difícil de domar. Como ejemplo podemos ver cómo se las apaña un organismo unicelular como la levadura de panadería Saccharomyces cerevisiae. 

En la naturaleza el cobre disponible se encuentra como Cu²⁺. El Cu⁺ es muy insoluble y se oxida fácilmente con el oxigeno atmosférico. La levadura tiene la particularidad que solo es capaz de asimilar el cobre como Cu⁺, por eso en la membrana celular tiene un sistema de transporte de electrones capaz de reducir el Fe³⁺ a Fe²⁺ y el Cu²⁺ a Cu⁺. Una vez reducido, el cobre entra al citoplasma por la proteína Ctr1p. En el citoplasma de la célula el cobre sigue con su vieja costumbre de ayudar, pero a la vez incordiar. Por ejemplo, el par redox del cobre es de +0,2 y +0,8, lo que lo hace muy útil para catalizar reacciones cuando está en el centro activo de un enzima. El problema es que estos valores también son un problema cuando está libre en el citoplasma. Por ejemplo, el Cu⁺ en presencia de agua oxigenada (que se puede producir como producto secundario de diferentes reacciones) da lugar a los temibles radicales hidroxilos por vía de la reacción de Fenton, y además compite con la detoxificación del agua oxigenada por las enzimas encargadas de ello, las peroxidasas. Por su parte el Cu²⁺ también es un problema ya que en presencia del anión superóxido es capaz de participar en la reacción de Haber-Weiss y formar oxigeno molecular, que también es un potente oxidante. Por lo tanto, el cobre libre, ya sea monovalente o divalente, hay que eliminarlo del citoplasma como sea. 

Una forma es almacenarlo en compartimentos internos donde moleste menos, de lo que se encarga la proteína Ccc2. Otra forma es unirlo a una proteína de forma que no moleste, como hace Pca1. Esta estrategia es muy típica de plantas  que tienen unas proteínas destinadas a este fin llamadas fitoquelatinas que lo único que hacen es unir cobre y almacenarlo donde no moleste. De hecho una estrategia biotecnológica para descontaminar suelos es sembrar plantas que expresen estas proteínas para que eliminen cobre y otros metales del suelo. Y solo falta una pieza para acabar de cuadrar el puzzle de la homeostasis del cobre, sabemos cómo entra, cómo se compartimentaliza… pero ¿cómo sale? Se acaba de descubrir que una proteína llamada Qdr2p es capaz de sacar el Cu²⁺ del citoplasma. Por lo tanto ya tenemos una idea de cómo se las apaña un organismo modelo como la levadura S. cerevisiae para hacer frente a un elemento tan necesario y a la vez tan molesto.

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Cerrando el círculo de la homeostasis de Cobre en levadura

PD: Y con este post participio en la XX edición del carnaval de química que se aloja en el excelente blog, la ciencia de amara.

Y en la XIX del Carnaval de Biología que se aloja en el blog la Fila de Atrás.

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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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Genes extraños en nuestra comida

En un reciente intercambio de correos electrónicos acerca de la obligatoriedad de etiquetar la comida que contenga transgénicos (obligatorio en Europa, pero no en Estados Unidos) me preguntaron "¿Por qué no tenemos derecho a saber que genes extraños hay en nuestra comida?" Va afinándose la cosa, hace unos años un periodista británico clamaba por la comida libre de genes, ahora ya admitimos que la comida tiene genes y solo preocupan los genes foráneos. Volviendo a la pregunta inicial, parece una petición razonable. A fin de cuentas somos clientes, tenemos derecho a saber lo que queremos saber. El único problema es que la contestación es un poco más complicada. Vayamos por partes:

Lo que algunos encuentran "monstruoso" de los transgénicos es que contenga un gen que no es original de la planta que nos comemos, de ahi el sentimental término de "genes foráneos". En términos prácticos, todos los genes incluidos en las variedades transgénicas comercializadas vienen de virus o bacterias. Esto puede seguir sonando aterrador, pero hay que mirarlo en perspectiva. Desde el origen de los tiempos nuestra dieta esta infestada por virus, bacterias y hongos de otros organismos. No vivimos en un mundo estéril. Hay muchos organismos que viven de forma simbiótica o parásita en plantas, incluidas las que utilizamos en nuestra dieta y salvo que te la comas recien cocinada, cualquier alimento rebosa de microbios vivos. ¿Cuáles son? vamos a ello:

Moradores de la superficie de la planta, por arriba del suelo:

La superficie de cualquier planta por encima del suelo alberga una nutrida comunidad microbiana llamada filosfera. Estos organismos se benefician del aire húmedo que evapora la planta y de los nutrientes disponibles. Aproximadamente hay entre 1 y 100 millones de microbios por centimetro cuadrado, por lo que en una ensalada ingieres miles de millones de estos bichitos. El lavado reduce un porcentaje, pero se reproducen rápido. Las hojas, tallo y frutas van repletitas de genes foráneos de estos habitantes.

Agrobacterium, muy presente en nuestra dieta

Moradores de la superficie de la planta, por debajo del suelo:

De la misma forma que existe una comunidad bacteriana en las hojas, hay otra en las raíces y tubérculos a la que llamamos rizosfera. Muchos viven en asociaciones simbióticas esenciales, encargándose de proteger a las plantas de patógenos o aportando nutrientes como el nitrogéno. Algunos no suponen ningún beneficio para la planta y otros pueden ser patógenos. Aqui el número supera de largo al de la filosfera y su naturaleza es desconocida en la mayor parte por la dificultad de crecer estos organismos en el laboratorio. Algunas de estas bacterias las utilizamos como fuente de genes para las plantas transgénicas, como el Bacillus thuringiensis de los transgénicos Bt. Otra bacteria del suelo es el origen del gen EPSPS de las plantas RR, resistentes al glifosato. Todos estos organismos, y sus genomas completos, están presentes en cualquier tubérculo o verdura de hoja que se coseche a ras de suelo.

Microbios y sus genes dentro de las plantas:

El interior de una planta tampoco es estéril. Los microbios llamados endofitos prosperan en el interior de la planta, sobre todo en las cañerías del floema y el xilema. Algunos como el Fusarium o el Verticillium son patógenos, otros no hacen nada o incluso son beneficiosos. Sea el caso que sea, estos también nos los comemos.

Compost casero, una fuente insustituible de genes extraños

¿Virus en la comida?

Por cierto, que todas estas bacterias suelen estar infectadas por unos virus llamados fagos. Además la mayoría de plantas están infectadas por virus (la mayoría de ARN, pero también hay de ADN). Cualquier crucífera puede estar infectada por el virus del mosaico de la coliflor, del que se extrae una secuencia llamada 35S que se utiliza en la  mayoría de transgénicos para que expresen el gen que insertamos. Los virus tienen pocos genes, pero están en grandes números en cualquier planta. Algunos son temibles patógenos, pero otros tienen efectos suaves y su infección previene contra el ataque de formas agresivas, por lo que muchas variedades se infectan con virus leves como forma de protección. En algunos cultivos, como las alcachofas, los virus provocan que crezcan menos y así facilitar su recolección. Comemos muchísimos virus. Tampoco hay que olvidar los transposones, secuencias de ADN foráneo que van saltando de una parte a otra del genoma, algunas veces interfiriendo en los genes de la planta.

Eso es diferente ¿no? ¿Eso son "genes foráneos naturales"?

Sí y no. La forma de cultivo de la planta puede cambiar su relacion con el microcosmos.  Las formas de riego, fertilización, densidad de plantación puede cambiar la microbiota. Por ejemplo, muchos pesticidas cambian la fauna microbiana, ya sean convencionales o ecológicos. El Bacillus thuringiensis que se utiliza en agricultura ecológica es una bacteria viva, tóxica para insectos. Hay virus como el bacullovirus que también se utilizan como insecticidas biológicos. Utilizar compost y abonos biológicos también altera la microbiología del campo. Bacterias que luego acaban en la dieta, algunas causando graves problemas como algunas cepas de E. coli. Son microbios naturales, pero la forma en que llegan a tu comida es artificial, por que el proceso de cultivo ha alterado la comunidad original y las asociaciones con la planta. Si etiquetamos los transgénicos por que incluyen algún gen foráneo, ¿por que no tenemos que advertir que la comida convencional millones de genes foráneos?, y si hablamos de cultivo ecológico con compost y control de plagas biológico ya estamos hablando de billones de genes foráneos. ¿Por qué no etiquetar la alimentación ecológica diciendo CONTIENE MUCHOS MÁS GENES FORÁNEOS QUE CUALQUIER OTRO ALIMENTO.

Eso mismo me pregunto yo...

¿Nos tenemos que asustar?

No todo lo que parece  que asusta conlleva un riesgo. A pesar que comemos microbios, sus genomas y el producto de esos genomas en orden de millones o billones, generalmente no es un problema. De hecho algunas de esas bacterias se incorporan a la flora bacteriana del sistema digestivo. También hay comidas cargadas de microbios intencionadamente, como el yogurth, el queso o el vino. A veces estos microbios causan problemas (como la salmonella, la shiguella o la listeria). Salvo estos casos, comer bacterias y virus foráneos, con sus correspondientes genes y genomas foráneos no es un problema.

¿Y que tiene esto que ver con un alimento transgénico?

La única diferencia es que en un transgénico sabemos como ha entrado el gen foráneo y cual es. En cambio, en el coctel microbiólogico que acompaña a cualquier alimento solo tenemos una idea ligeramente aproximada de su composición. En un transgénico sabemos que gen es, donde está y que hace y además hemos estudiado la proteína que codifica hasta la extenuación y tenemos la absoluta certeza que es segura. En cambio en la microbiología del alimento solo hay incertidumbre, que de vez en cuando causa problemas. El hecho de que este microcosmos sea mucho mayor en la alimentación ecológica expllica que en proporción haya muchas más alertas alimentarias asociadas con este tipo de comida. es decir, en un transgénico conocemos el gen foráneo, en el resto de alimentos, no. Por lo tanto, puestos a asustarse por genes desconocidos, pues casi que el transgénico es el que menos asusta.

PD1: este artículo es una traducción de "What Should we know about foreign genes in our food" the Steve Savage, autor del blog "Applied Mythology" publicado originalmente en biofortified, y al que agradezco la autorización para traducirlo y publicarlo en este blog.

PD2: Y con este post participo en la X edición del carnaval de biología , que en esta edición se aloja en Scientia

PD3: Y con este post participo en la XII edición del carnaval de química, que en esta ocasión se aloja en el blog historias con química.

Saccharomyces, otro genoma generosamente representado en nuestra dieta

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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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Los ojos de Elizabeth Taylor y el color de las violetas

Decían de Elizabeth Taylor que tenía unos ojos color violeta que te hipnotizaban solo con mirarte. El violeta es un color de ojos bastante infrecuente, pero da nombre a una flor… ¿hay alguna relación entre los colores de ojos y el color de las flores?

Unos ojos hipnóticos

La visión tradicional es que el color de ojos era una herencia mendeliana simple entre ojos marrones y ojos azules, siendo los ojos marrones el carácter dominante. Asi si uno de los progenitores viene de una familia donde todos tienen los ojos marrones y el otro de una familia con ojos azules la primera generación tendrá los ojos marrones, pero la siguiente (si se relaciona con una familia similar) un 75% tendrá los ojos marrones y un 25% azules. La verdad es que esto es una simplificación exagerada. En mi caso mis padres tienen ambos los ojos marrones. Mi hermano y yo los tenemos azules y mi hermana verdes. Antes que nadie empiece a hacer elucubraciones truculentas decir que es fácil de explicar por que ahora sabemos que al herencia del color de ojos es mucho más complicada. Caracteres como el color de ojos o la altura son lo que se denominan locus cuantitativos, es decir no es blanco o negro (en este caso, marrón o azul) si no que depende de diversos factores acumulables, por lo que hay resultados intermedios. El color de ojos depende como mínimo de tres SNP, siglas de Single Nucleotide Polimorphism que quiere decir un cambio en una única base de ADN, localizados en el primer intron (secuencia que no se codifica) del gen OCA2 que determinan la intensidad de la pigmentación, pero para que los ojos sean azules sueco además está implicado un cuarto SNP en el intron 86 de otro gen llamado HERC, que curiosidades de la genética, no influencia este gen, sino el mencionado OCA2. Si el gen OCA2 funciona como un campeon: ojos marrones. Si baja la intensidad, diferentes colores. Y si no va cara al aire, azules. Gracias a los avances en secuenciación y en genética de poblaciones se ha podido trazar que esta mutación se debe a un efecto fundador es decir, que todos los que tenemos color de ojos azules estamos lejanamente emparentados, con el individuo donde se produjo la mutación original, que fue hace entre 6.000 y 10.000 años en la orilla noroeste del mar negro, es decir, en una fecha evolutivamente muy reciente. Esto implica que ningún humano anterior a esa fecha tuvo los ojos azules. El hecho de que este caracter sea predominante en escandinavia y en las orillas del báltico se debe primero a una migración y posteriormente a una fuerte presión selectiva a favor de los ojos azules. Aunque todavía no hay acuerdo sobre las ventajes que los ojos azules pueden suponer en ese entorno. Y hasta aquí la genética (resumida) del color de los ojos. Químicamente el color del iris se debe a acumular más o menos melanina. Cuanta más melanina, más oscuro será el color de los ojos.

Diferentes colores de ojo (Hum Genet (2008) 123:177–187)

Y vamos al color de las flores. Normalmente las flores acumulan pigmentos como las antocianinas, los flavonoides o los carotenos. Algunos de estos pigmentos tiene funciones celulares como proteger contra la oxidación o los rayos UV, pero además las pigmentación de las flores es una estrategia evolutiva para ser más llamativas para los polinizadores. La selección artificial también ha tenido mucho que ver en la selección de colores de la mayoría de especies ornamentales y recientemente la ingeniería genética. La empresa florigene comercializa claveles y rosas azules que se han obtenido insertando genes de petunia que le confieren la habilidad de sintetizar un pigmento llamado delfinidina, de color azul. Obviamente el patron genético de expresión de los colores también es complejo puesto que el color depende de la combinación de moléculas muy diferentes o de circunstancias más sutiles. Existen proteínas en la membrana de los orgánulos donde se almacenan los pigmentos capaces de transportar protones hacia dentro o hacia fuera, de forma que una mutación en una de estas proteínas cambiara el pH del orgánulo. En las flores de la especie Ipomea (llamadas también campanillas o Don Diego de día) se ha demostrado que el color rojo o azul no depende de producir más o menos colorante sino de la actividad de una de estas proteínas que transportan protones, puesto que el colorante que acumulan cambia de color en función del pH del medio. En las hortensias y otras flores el pH del suelo determinará el color final de la flor. La selección artificial en función del color no es importante solamente en plantas ornamentales. En italia a los tomates se les llama pomodoro (manzana de oro), por que las primeras variedades que llegaron de américa eran amarillas, no obstante las de color rojo son las que finalmente han triunfado entre los consumidores. Lo que no quita que se comercialicen variedades que siguen verdes incluso después de madurar, o algunas como la Kumato de color morado oscuro casi negro. La zanahoria es un caso parecido. Las variedades silvestres son de color blanco o amarillento como el nabo, incluso algunas cultivadas tienen una cubierta negra. La forma actual de la zanahoria de color naranja fuerte se desarrolló en Holanda como homenaje a la familia real Oranje.


Algunas plantas pueden contener melanina, pero no tiene el papel fundamental que tiene en animales ni tiene ninguna relevancia en el color final. Parece que químicamente el color de ojos no tiene nada que ver con el color de las flores. No es cierto del todo. Hay más colores en los ojos. En los años 50 se descubrió que en la parte posterior del ojo, en la mácula, hay una coloración amarillenta. Aunque no está claro, su función podría tener que ver con una protección antioxidante y se piensa que hay una correlación entre esta pigmentación y la protección frente a la degeneración macular que se da con la edad. Pues este color se consigue por acumulación de tres carotenoides, concretamente luteina, zeaxantina y mesozeaxantina. Alguno de estos colorante no lo podemos sintetizar y los tenemos que ingerir en la dieta ya que los sintetizan las plantas. Por lo tanto: los ojos de Elizabeth Taylor (y los de cualquiera) si que están relacionados con las violetas (y con cualquier otra planta) pero no en el iris, sino en la retina.

Y con este post participo en la sexta edición del carnaval de química que en esta edicion se celebra en casa de Argi, Una Investigadora en apuros.

PD: No os penseis que os librais que os de la tabarra con Los productos naturales ¡Vaya Timo!. Estoy preparando una compilacion de reseñas y noticias, que debo decir y agradecer que están siendo muchas. Va un adelanto, todo un prime time: en el telediario de Canal 9. (seguirá...).

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Algunos efectos secundarios no deseados del apagón nuclear

Últimamente no hay cosa que mole más que ser antinuclear. A un político le da votos, a una organización ecologista militantes y a nivel personal igual hasta ligas más. El debate nuclear, como pasa en estos casos, arrastra muchos tópicos y muchas falsedades, y se toman decisiones sin considerar la evidencia científica. Pensar que hoy por hoy podemos cubrir todas las necesidades energéticas con la energía fotovoltaica o la eólica no deja de ser un chiste verde. El principal problema es que ninguna de estas dos energías pueden ajustarse a la demanda, por lo tanto sería inviable un sistema energético donde no habría forma de hacer frente a los picos y caidas de consumo para que el suministro fuera constante. Al margen que el balance energético no siempre es positivo, y el déficit hay que compensarlo con las energías fósiles. Angela Merkel habrá hecho feliz a mucha gente diciendo que Alemania va a cerrar sus nucleares, pero no ha dicho que la energía que le hará falta no saldrá de las renovables sino de las térmicas, que son muchísimo más contaminantes, incluso radioactivamente. Al quemar combustible fósil volatilizan los isótopos radiactivos que contienen, por lo qu ela cantidad de radiactividad en la atmósfera aumenta. Creo que una política energética y medioambiental a largo plazo pasa por cerrar primero todas las térmicas, y luego, en función de las alternativas tecnológicas, empezar a cerrar las nucleares. Nunca al revés, y mucho menos si estas decisiones se toman por puro populismo.

Las decisiones en caliente tienen el problema de no considerar las consecuencias. Si encima los que las toman son políticos o líderes de grupos de opinion,en función de los votos o popularidad que puedan obtener, apañados vamos. Por ejemplo, en todo el debate nuclear surgido a raíz de Fukushima no se ha tenido en cuenta que los isótopos radiactivos tienen un montón de aplicaciones en la vida diaria, aplicaciones que van a verse seriamente mermadas. La ventaja que tiene la radioactividad es el ser muy fácilmente medible y capaz de atravesar diferentes materiales. Por ejemplo: en industria pesada, la forma de ver si una cuba de metal fundido está llena o no es poniendo un isótopo radiactivo en un lado y un detector en el otro. Cuando se llene el metal bloqueará la radioactividad y saltará la alarma. También se utiliza en geología para medir corrientes de agua o trazar su recorrido. En biología hay cientos de aplicaciones en las que moléculas individuales se marcan con isótopos radiactivos, lo que te permite ver un montón de procesos que de otra forma no podrías.


Y llegamos a la medicina, que la salud nos importa a todos. Los isótopos radiactivos tienen muchísimas aplicaciones tanto para imagen médica y diagnóstico, como terapeútico. Cuento un ejemplo cercano. Hace poco a un familiar mío le diagnosticaron un tumor maligno en el ojo (concretamente un melanoma coroides). El tratamiento tradicional era extirpar el ojo. Por suerte ahora tenemos la braquiterapia (literalmente tratamiento por cercania, pero por cercanía de la radiación). Con una operación sencilla le colocaron dentro de la cuenca, pero en la parte externa del ojo, una placa de oro con un isótopo radiactivo (Iodo 125) para que le quemara el tumor, pero respetara el resto del ojo. Le tocó estar cinco días en semiaislamiento, por que claro, aquello irradia mucho. De hecho el primer día fui a hacerle compañía un rato y cuando llevaba media hora de charreta (generalmente, ella hablaba y yo escuchaba, me puse al día de toda la historia de mi familia, abarcando desde la actualidad hasta tres generaciones antes de mi nacimiento) la enfermera vino y empezó a regañarme por que no me había puesto el mandil de plomo y la tira para la tiroides. Contando que mi tía estuvo cinco días con la placa a escasos centimetros del cerebro, lo que pude irradiarme yo a dos metros de ella y durante una hora cada día, no será para tanto. Sinceramente, creo que mi salud corría más peligro por la fauna microbiológica que se adivinaba en el mandil de uso común y hospitalario, que por lo que puede irradiarme durante esos cinco días que fui a hacerle compañía a mi aburrida y setentona tía. Deciros que todavía es pronto para saber si el tumor ha muerto o continúa creciendo (los efectos se ven a los seis meses, más o menos), pero no le ha afectado la vista. Otro ejemplo de medicina nuclear: yo mismo me tuve que someter a una gammagrafía para lo cual me chutaron en vena 25 milicurios de tecnecio 99 metaestable. En el laboratario las dosis que fosforo 32 que manejamos son de 2,5 microcurios y trabajas como su tuvieras una bomba atómica en las manos, para luego ir al hospital y que te chuten 10.000 veces más radioactividad directamente en vena. Otra curiosidad de mi experiencia con la medicina nuclear es que para que se vaya fijando en los huesos te dicen que te esperes una hora, que bebas mucha agua y que vayas orinando... y claro, pacientes que si les pasas un geiger tienen más lucecitas que un arbol de navidad, suelen ir al bar de enfrente y es normal que allí realicen las primeras micciones....

Gammagrafia realizada con Tecnecio-99 metaestable (doi:10.4021/jocmr2010.05.364w)

Bueno, ya vale de contar mis batallitas isotópicas. Para que nos hagamos una idea, cada año se realizan 16 millones de gammagrafias en los Estados Unidos. Estas se realizan a partir de del molibdeno 99, que es un elemento secundario que se obtiene en las centrales nucleares. Ergo, si no hay centrales nucleares, no hay molibdeno 99, y si no hay molibdeno 99 no hay gammagrafias, con lo que perdemos una importantisima herramienta diagnóstica con aplicaciones en oncología y traumatología. Y como siempre critico en estos casos, se toman las decisiones sin considerar si los efectos son peores que los daños que pretenden evitar y sin tener en cuenta las consecuencias. Ya han sonado las primeras voces de alarma del posible déficit de radioisótopos que se avecina, principalmente de Mo-99. La situación pintaba mal hace unos años y no tiene visos de mejorar. La información sobre el déficit de radioisótopos así como la tabla que adjunto a continuación, está adaptada de aqui.

Isótopos en uso en medicina:


Actinio-225 decae en bismuto-213, Esta en investigación como terapia contra leucemia y otros tipos de cancer, asi como VIH.


Carbono-11: Útil en el diagnóstico de cancer y de alzheimer. También es un trazador común en farmacología.


Iodo-123 Utilizado para obtener imagenes del cerebro, riñón, corazón y tiroides; util para medir el riego sanguíneo cerebral y para el diagnóstico de enfermedades neurológicas. Otros isótopos radiactivos de Iodo tabién tienen numerosas aplicaciones, sin ir más lejos el I-125 que le aplicaron a mi tía.


Molibdeno-99 mencionado en el post, se utiliza para obtener, tecnecio-99 metaestable, que tienen numerosas aplicaciones. Este es el que más depende de los reactores nucleares.


Estroncio-82 se descompone en rubidio-82 se usa como método de imagen cardiaca para detectar fallos cardiacos de forma temprana, en PET y para trazar flujo sanguíneo. Puedo deciros que yo lo utilicé durante mi tesis doctoral para medir transporte de potasio (es un análogo). No se lo recomiendo a nadie, el Geiger iba loco aquellas semanas.

PD1: Un borrador de este post estuvo publicado desde la tarde del viernes hasta bien entrado el sábado. Son las cosas que pasan cuando aprietas el botón de "publicar" en vez del de "guardar" y te vas de fin de semana. Lamento las molestias.

PD2: siguen als entrevistas a propósito del libro. Esta vez en El Mundo. Y se demuestra la nula capacidad de autocrítica y escasa de raciocinio que tiene el mundillo de lo "ecológico" y "natural". Durante dos días he tenido una avalancha de insultos en los comentarios, lo que me ha llevado a moderarlos por primera vez desde que tengo el blog. No creo que el insulto forme parte del debate. Tampoco creo que en la entrevista diga nada especialmente original.

PD3: Los Productos Naturales ¡vaya timo! también hace las américas. Entrevista en Radio Mar del Plata, más comedido que últimamente.

PD4: y con este post participo en la VI edición del carnaval de química, que en esta edición se hospeda en casa de Argi (una investigadora en apuros).

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Resumen IV edición del carnaval de química.

Pues después de que por problemas de coordinación con la V edición ésta se alargara unas semanas más de lo que estaba previsto, todo llega a su fin y la IV edición del carnaval de química también. La cosa empezó un poco paradita, pero a partir de la segunda semana hubo un interesante repunte de aportaciones, y finalmente han quedado en la hermosa cifra de 18, agrupados de la siguiente manera (por temas y orden cronológico):

Química orgánica:
Scientia con: "Que horror... ha vuelto el Silicio", augurando un prometedor futuro para este elemento.
Una Investigadora en Apuros: "El Biobutanol ¿Una promesa de Futuro?(III)", seguimos hablando de futuro, en este caso de los biocombustibles y el posible uso del biobutanol obtenido a partir de microorganismos.
Coloide: "Complejos de coordinación, química organometálica y sus implicaciones en catálisis" una de las pocas e interesantes incursiones de este carnaval en la aplicaciones industriales de la química
Scientia: "La reina de la encapsulación molecular" y pocas, pero juntas, el patrón de la V edición nos habla de un tema que conoce muy de cerca la ciclodextrina y sus numerosas aplicaciones.






Química de productos naturales:
Scientia con : "A resveratrol muerto... hydroxytyrosol puesto" Aclarando mitos y verdades sobre los proyectos con alta actividad biológica.
Francis (th)E mule Science's News: "La cantidad de cafeína y de ocratoxina A en una taza de café" sobre la cantidad de diferentes compuestos en el café… y en la cerveza.






Química y biología:
Curiosidades de la Microbiología: "Bichos espaciales" Sobre lo mal que llevan el control de bacterias los astronautas, y lo molesto que puede ser un resfriado en microgravedad.
Curiosidades de la Microbiología: "Estreptomyces en las antenas, antibióticos en el capullo" Ecología química, o la intima relación entre streptomyces y la avispa “lobo de las abejas” europea.
Biounalm: "¿Cómo se diversifican las células gustativas para sentir diferentes sabores?" sobre el desarrollo del sistema gustativo.






Química y alimentación:
Por algún extraño motivo este tema parece ser patrimonio de un servidor, en esta ocasión he comentado los aspectos químicos de tres alimentos básicos como la leche, la harina y el pan.
Los Productos Naturales: " De leche y de proteínas (un post de química y arte) "
Los Productos Naturales: "Química de la harina"
Los Productos Naturales: "Pan y Quimica"






Historia, curiosidades y eventos:
Ese Punto Azul Pálido: "La Tabla periódica de los Comic-Books" Sobre una recopilación de menciones a elementos químicos en los comic-books (y que algunos seguimos llamando tebeos).
Una Investigadora en Apuros: "Esos científicos locos..." sobre la percepción que tiene la sociedad de los químicos.
Micro Gaia: "Semana Cultural en Sevilla, reina Mercedes" sobre el evento conciencia2011 en el campus Reina Mercedes.
Una Investigadora en Apuros: "El mejor químico de la historia en Elsevier (II)" Sobre la iniciativa de la editorial Elsevier de elegir al mejor químico de la historia.
Ese punto Azul Pálido: "La Influencia de la Mitología en la Ciencia (7ª parte)" Y finalmente, Dani Torregrosa nos hablo de los aspectos mitológicos de un elemento químico como el Tántalo.
Y esto ha sido todo amigos, no os perdais la V edición que aloja en Scientia.

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Pan y química

Hace poco hablábamos de todo lo que pasa desde el punto de vista químico desde que recolectamos el grano hasta que hacemos la masa, así como los diferentes tipos de harina. Lo que pasa desde que hacemos la masa hasta que horneamos el pan también tiene su miga. Para que la masa de lugar a un pan esponjoso y blando es necesario ponerle levadura. A pesar que el pan con levadura es conocido desde el antiguo Egipto, su difícil conservación y el hecho de que rápidamente pierda las propiedades ha hecho que a lo largo de la historia la mayoría de civilizaciones occidentales optaran por el pan ázimo. Curiosamente la palabra ázimo la relacionamos con la pascua judía ya que es uno de los alimentos participantes, pero etimológicamente la palabra ázimo no tiene nada que ver con el hebreo. Literalmente en griego significa “sin levadura”. El pan en la forma actual de barra empieza a elaborarse en París a finales del XVII, obteniéndose la levadura de los posos de las cubas de cerveza o de una masa anterior antes de cocerse. Normalmente la harina se conseguía del molino local y se horneaba una vez por semana, lo que implicaba que había que buscar alguna forma para que se mantuviera fresco más tiempo. Los aditivos panarios son casi tan antiguos como el pan. El primero fue la grasa o la manteca. La harina tiene menos de un 1% de grasa. Esta se concentra alrededor del gluten y favorece la plasticidad de la masa, además al tener una temperatura de fusión muy baja, al calentarse aumenta el volumen. La adición de un 3-5% de grasa aumenta el volumen final un 20%. En pastelería se consigue un efecto parecido añadiendo leche o huevos, aunque hay un montón de recetas tradicionales. Por ejemplo, la palabra ensaimada viene de saïm, apelativo balear de manteca de cerdo. Curiosamente el "saïm" se prepara a partir de la manteca en crudo, llamada sagí. En algunas partes a la bolleria preparada con "sagi" se le llama “ensaginada". Otros aditivos típicos para hacer la masa esponjosa son aminoácidos como la cisteína, que deshace los enlaces entre las moléculas de gluten y hace la masa más fluida, o enzimas como las proteasas, que rompen estas moléculas. Una curiosidad y una idea para la industria panaria. La cisteína es un aminoacido esencial, es decir, tenemos que ingerirlo por la dieta y su carencia puede causar problemas serios de salud. Sin embargo en algunos países esta prohibido su uso como aditivo y en otros hay que etiquetarlo con su correspondiente numero ¿Por qué una masa a la que se ha añadido cisteína para hacerla esponjosa no se anuncia como pan enriquecido con aminoácidos esenciales? ¿A que suena mejor que pan con aditivos? Pues las dos afirmaciones son correctas.

Cisteína, aditivo panario y aminoácido esencial

Dejamos la grasa, que engorda, y volvemos a la levadura. La levadura de panadería es la misma especie que se utiliza para el vino y para la cerveza, aunque a efectos prácticos las diferentes industrias han seleccionado las variedades que mejor se adaptan a sus necesidades, por lo que las variaciones entre una y otra levadura pueden ser más radicales que las que encontramos entre un gran danés y un chihuahua. La levadura es incapaz de digerir el almidón. Solo tiene enzimas para digerir mono y disacáridos, mientras que el almidón son cadenas largas. Cuando ponemos levadura en la masa en primera instancia consumirá el azúcar que encuentre y como hay poco le sacará el máximo partido oxidándolo hasta CO2, que son las burbujas que hacen subir la masa. En una cuba de mosto, donde hay abundancia de azúcares utilizables, las levaduras fermentaran en vez de respirar, produciendo alcohol mayoritariamente. Un truco para que la masa suba más es añadirle azúcar ya que posibilita que se produzca más CO2. Para que suba menos el truco es añadir sal, ya que inhibe el crecimiento de la levadura. Por eso las masas saladas suelen ser menos esponjosas. Cuando añadimos levadura química lo que hacemos es mezclar bicarbonato con un ácido (normalmente tartrato o citrato). En medio ácido el bicarbonato se descompone en CO2 y agua, por lo que ya tenemos las burbujitas que hacen falta para que suba la masa.


Y llegamos al horno. En las primeras fases el aumento de temperatura estimula la actividad de la levadura y la masa crece más rápida, pero esto dura poco, ya que cuando se superan los 60 ºC – 70 ºC la levadura muere. A esta temperatura, el almidón sufre un proceso llamado gelatinización y el agua penetra en su estructura. El gluten se desnaturaliza y se adhiere a la superficie del almidón, formando una red que impide que se escapen las burbujas. En la última fase del horneado, cuando la temperatura de la superficie alcanza los 200 – 220 ºC la superficie coge color marrón por la reacción de Maillard entre los azúcares y los aminoácidos.

Harina, levadura... y manteca de cerdo.

Y una vez horneado, el pan, como todo en esta vida, también envejece. En una hogaza recién hecha el almidón está desestructurado y rodeado de moléculas de agua, lo que le da la textura de pan fresco. Esta desestructuración es reversible, por lo que a medida que el pan madura el almidón tiende a recuperar su estructura y va expulsando las moléculas de agua, es decir, se va endureciendo. Este proceso se conoce como retrogradación del almidón. Añadir grasa o ablandadores frena este proceso, por eso la bollería suele aguantar un poco mejor. Almacenar el pan en una panera, protegido del aire, también frena esta pérdida de humedad. Parte del agua no se evapora por la corteza, sino que queda encapsulada en las estructuras de almidón que se han vuelto a formar, por lo que calentando el pan en el horno volvemos a cargarnos la estructura del almidón y liberamos este agua retenida. Volvemos a tener un pan aceptable, pero muy poco tiempo ya que la cantidad total de agua es mucho menor que en el pan recién hecho. Y tiene que ser poco a poco. En el microondas el agua se evapora de golpe y provoca que estas estructuras exploten, produciendo el típico pan flácido cual magdalena después de mojarse en café con leche (¿en que estabais pensando?). Al pan le pasa como al amor, segundas partes nunca fueron buenas. Tratar de recalentar una pasión antigua puede funcionar efímeramente, pero luego todo se hace todavía más duro.

PD1: Fuentes bien informadas apuntan a que el 2 de Junio sale de la imprenta "Los productos naturales ¡vaya timo!"

PD2: Y con esta entrada participo en la IV edición del carnaval de química, que hasta el 25 de mayo se aloja en este blog.

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Química de la harina

El pan nuestro de cada día, junto con la leche es el alimento más común del mundo occidental. El trigo y los cereales en general fueron las primeras plantas en ser domesticadas ya que las gramíneas salvajes de las que provienen eran muy abundantes en las sabanas donde medraba la especie humana hace unos cuantos milenios.

Poco después de domesticar los cereales el hombre aprendió a hacer harina. Si almacenas la semilla tal cual sale de la espiga esta puede enmohecer o germinar antes de tiempo, mientras que si molemos el grano para hacer harina ahorramos espacio y la conservación mejorará. Además luego podemos elaborar diferentes productos procesados, lease… hacer pan. Esta necesidad tan imperiosa de los molinos para convertir el grano en harina se convirtió en una forma de control por parte de los diferentes gobernantes. Si todo el mundo que cultivaba grano iba a necesitar molerlo… controlando el molino controlamos a los campesinos. En la mayoría de periodos de la historia los molinos eran una concesión de la iglesia, del rey o del señor feudal y la mejor forma de organizar la recaudación de impuestos.

Una estampa bucólica de la hacienda pública

La semilla de los cereales está formada por una cáscara externa, por una interna denominada salvado, por el germen o embrión y por el endospermo. Históricamente se ha optado por utilizar únicamente el endospermo lo que da lugar al pan blanco, mientras que el pan con salvado (pan negro o integral) era el reservado a las clases bajas ya que al incluir el salvado se aprovechaba más el grano y su elaboración era más barata. Curiosamente el salvado aumenta su contenido en fibra y en vitamina B, por lo que mejora sus cualidades nutricionales. No obstante esta asociación del pan blanco con las clases altas ha hecho que todavía se mantenga en el inconsciente la imagen de que cuanto más blanco es el pan, mejor calidad. Los romanos se dieron cuenta que si hacían el pan con la harina recién molida esta tenía un color amarillento, pero si la dejaban dos o tres meses, por la oxidación, se blanquea. Madurar la harina 3 meses a veces supone un problema, lo que ha provocado que se hayan utilizado todo tipo de aditivos para acelerar este proceso, desde el cloro gaseoso al bromuro de benzoilo o la azocarbonamida.

Vamos a meternos en harina, o en la química de la harina. La harina está formada básicamente por carbohidratos y proteínas. La proporción entre ellas determinará el tipo de harina y su uso. Las harinas integrales tienen alrededor del 13% de proteína y un 71% de carbohidratos y dan lugar a masas más duras, mientras que una harina refinada para uso en pastelería tiene solo un 7,5% de proteína y un 79,4% de carbohidratos dando lugar a masas muy blandas. Los azucares se encuentran en forma de gránulos de almidón. El almidón son cadenas largas de azúcares. Si estas cadenas son lineales se agrupa en forma de espiral y se llama amilosa, mientras que si tiene ramificaciones irregulares se llama amilopectina. La famosa patata transgénica Amflora tiene una modificación genética para aumentar su contenido en amilopectina, lo que mejora sus características… para la fabricación de papel. Esta estructura impide que el agua entre en los gránulos, impermeabilizando el germen. No obstante si calentamos el almidón se rompen algunos enlaces químicos, permitiendo que el agua se integre en la estructura en un proceso denominado gelatinización. Esta propiedad es la base de la utilización de la harina como espesante en salsas, guisos y sopas.

Cuanto más blanca... mas oxidada

Las propiedades del almidón son similares entre los diferentes cereales. Lo que ha hecho al trigo el rey de la harina es su composición en proteínas. Las principales proteínas solubles del trigo son las albúminas y las globulinas y las insolubles el gluten, formado por las gliadinas y la glutenina. Estas proteínas son las responsables de formar una masa elástica capaz de permitir que la masa suba sin romperse. La gliadina tiende a adoptar una estructura globular mientras que la glutenina es responsable de la elasticidad debido a que es rica en el aminoácido cisteína que puede formar un enlace químico denominado puente disulfuro entre dos cisteínas diferentes. A medida que aumenta el amasado estos puentes se van rompiendo y formando con otras moléculas, lo que aumenta la elasticidad de la masa. Las harinas maduradas también han perdido parte de estos enlaces y por eso son más esponjosas. Un pan con una harina joven tendrá una masa densa y compacta, con pocas burbujas y originará un pan más bajo. Hay diferentes aditivos con los que se puede jugar para hacer que la masa sea más o menos densa, o crezca más o menos… pero eso ya es harina de otro costal.

PD: Con esta entrada participo en la IV edición del carnaval de química, que se aloja en este  mismo blog.

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