Después de que Pippin, Merry, Barbol y Légolas hayan sido atrapados en el interior de mis ejércitos encapsulantes en capítulos anteriores, hoy le toca el turno a uno de los personajes más tristes de la Comunidad del Anillo, el patético Gimli. Porque sí querido hijo de Glóin, el haber sido elegido para representar al pueblo de los enanos como integrante de la Compañía de los Nueve en la misión de destruir mi anillo te va a pasar factura en este post…  y todo gracias a tu mal olor.

Como todos ustedes conocen, uno de los principales problemas de la industria alimentaria es la rápida degradación del color de determinadas frutas y verduras a la hora de su procesado para la elaboración de distintos productos como zumos, néctares, etc. por lo que se buscan nuevos aditivos que solucionen ese problema sin afectar otras propiedades nutricionales y sensoriales de dichos alimentos, condición “sine qua non” para el desarrollo y comercialización de un nuevo producto.

Pues bien, uno de los grandes errores que se comete en investigación básica a la hora de comprobar la efectividad de un nuevo aditivo alimentario, y que a veces dificulta la aplicación práctica y empresarial de los resultados obtenidos, es evaluar su efecto sobre una característica determinada del producto, como puede ser el color, sin tener en cuenta lo que le pueda ocurrir a otras propiedades del producto alimenticio como el aroma, el sabor o la calidad global… y esta situación es la que han aprovechado mis tropas para encapsular al surrealista enano protagonista del post de hoy.

Todos estaremos de acuerdo que el enano seboso amigo de Légolas tenía un perfil de obesidad tipo ginoide con un exceso de grasa concentrado principalmente en la parte inferior del cuerpo; es decir, en abdomen, muslos, nalgas, y piernas. Pues bien, en los casos de la obesidad ginoide se dice que el cuerpo adquiere forma de pera… y eso es lo que tú eres Gimli, una pera a la que reconozco que me ha costado encapsular correctamente más de lo que en un principio creía…. pero las estrellas de mis tropas encapsulantes, las ciclodextrinas, esos anillos glucídicos con forma de anillo tronco cónico y con gran capacidad para atrapar moléculas orgánicas e inorgánicas dentro de su cavidad interna, no suelen fallar.

Si hacemos una rápida revisión bibliográfica podremos observar como la mayoría de los estudios de encapsulación en zumos de Gimli, digo de pera, realizados por el Señor Oscuro de Mordor se centran en evaluar el efecto de la adición de ciclodextrinas sobre el color de los mismos. En dichos trabajos se puede observar que cuanto mayor es la cantidad de agente encapsulante adicionado al zumo de pera menor es el número de fenoles libres presentes en el medio y, por tanto, mejor se conserva el color del zumo. Este hecho es debido a que los fenoles encapsulados no pueden oxidarse por la enzima polifenoloxidasa responsable del fenómeno conocido como pardeamiento enzimático , y cuyo mecanismo explicamos en el post titulado “El antioxidante que se pasó al lado oscuro con la ayuda de un plátano”.

Como se puede observar en la fotografía, la adición de altas concentraciones de ciclodextrinas ralentizó la degradación del color del zumo de pera gracias a la microencapsulación de compuestos fenólicos presentes en esas frutas en el interior de las mismas pero… ¿mejoró este procedimiento la calidad final del zumo de pera?

Zumo de pera sin (izq.) y con (der.) ciclodextrinas

Una simple y errónea lectura de los resultados citados nos llevaría a la conclusión de que cuanta mayor sea la cantidad de ciclodextrinas en el medio mejor será la calidad del zumo… gran error. La mayoría de las ciclodextrinas son poco selectivas por lo que al igual que mis tropas pueden encapsular la porción hidrofóbica de los fenoles del zumo de Gimli responsables de su color dando lugar a un efecto positivo, también pueden desafortunadamente atrapar en su interior diferentes compuestos volátiles responsables del óptimo aroma del zumo de pera y que le proporcionaban alta calidad al mismo, provocando finalmente una disminución en la calidad final del zumo.

En el caso observado en la fotografía la mayoría de los compuestos volátiles que le otorgaban buen olor al zumo de pera fueron también microencapsulados, y como resultado global de todo el proceso tuvimos un zumo con un color muy atractivo pero que no olía prácticamente a nada… mi primer intento para encapsular correctamente a Gimli, el enano que acompañó a su padre de Erebor a Rivendell para comunicar a Elrond y Gandalf que Sauron buscaba a Bilbo y al Anillo, había fallado… pero mis ejércitos encapsulantes, las ciclodextrinas del gran Sauron, encontraron la solución para atrapar al gordito amigo de Légolas, el guapo elfo atrapado en el capítulo anterior de esta serie.

La misión de atrapar a Gimli encapsulando correctamente a la pera no era nada fácil. Había que encontrar, por un lado, un tipo de ciclodextrina apropiada que estuviese aprobada para su uso como aditivo alimentario y, por otro, una concentración óptima de dicha ciclodextrina que le proporcionase un color y aroma óptimo y que diese lugar a un zumo de pera sensorialmente atractivo para el consumidor… y de esta forma la pera en la que se había convertido Gimli quedaría perfectamente atrapada.

Además mi rival se mantenía en buena forma ya que, a pesar de estar bien gordo, tenía controlados los niveles del “colesterol malo” gracias a que consumía altas cantidades de de dos de los pocos ingredientes admitidos por la Autoridad Europea de Seguridad Alimentaria para bajar dicho colesterol y por tanto reducir el riesgo de contraer enfermedades coronaria: los fitoesteroles vegetales y la fibra procedente de avena… y el tipo repartía hachazos que daba gusto.

Debido a todas estas dificultades tuve que emplear tres de mis técnicas preferidas, dos de carácter instrumental (la colorimetría para evaluar el color del zumo en presencia de ciclodextrinas y la cromatografía acoplada a la espectrometría de masas para identificar y cuantificar los compuestos volátiles) y otra de carácter sensorial (el análisis mediante panel de catadores del perfil organoléptico de la pera para saber la opinión final del consumidor)… porque de nada sirve optimizar un producto alimenticio instrumentalmente si luego el público lo rechaza.

Y así, mediante el uso de estas tres técnicas de forma conjunta, logré el objetivo final que era ni más ni menos que encapsular al enano que al grito de “Baruk Khazâd! Khazâd ai mênu!” acabó a hachazos con muchos de mis orcos en Rohan, en la batalla de Cuernavilla, en la batalla de los Campos del Pelennor en Gondor y en la Batalla Final en la Puerta Negra de Mordor… en el fondo hasta me hacía gracia el muy cascarrabias.

El primer paso fue seleccionar el tipo de ciclodextrina óptima. De las tres autorizadas para consumo alimentario, α-CD, β-CD y γ-CD (E-457, E-459 y E-458, respectivamente) la más empleada tradicionalmente por su bajo coste y su fácil acceso es la β-CD, la ciclodextrina formada por 7 unidades de glucosa. Sin embargo, debido a su baja solubilidad en medio acuoso y a su negativo efecto sobre los compuestos volátiles que forman parte del zumo de pera y que pueden observar en la tabla adjunta, este tipo de agente encapsulante no atrapó correctamente a Gimli.

Por otra parte, el agente encapsulante formado por 8 unidades de glucosa, γ-CD, obtuvo los peores resultados en todos los parámetros analizados instrumental y sensorialmente, por lo que también fue descartado… además la γ-CD es excesivamente cara por lo que su uso industrial es muy dudoso.

Cuando parecía que yo, el Gran Ojo sin Párpado, había fracasado a la hora de intentar encapsular a Gimli, saltó la sorpresa con el último tipo de ciclodextrina testada, la preciosa α-CD en cuya estructura se observan 6 unidades de glucosa. La presencia de este agente encapsulante dio lugar a un zumo de pera con un aroma y un color que fueron muy atractivos para el consumidor…solamente faltaba encontrar la concentración idónea de α-CD para que el hijo de Glóin fuese atrapado y mandado a mazmorras con su inseparable amigo Légolas.

Tres concentraciones de α-CD se testaron para ver cual encapsulaba mejor a Gimli: 15, 45 y 90 mM. Es cierto que las medidas de color tomadas empleando el espacio CIEL*a*b* que define el color en un espacio tridimensional dieron como resultado que la mayor de las concentraciones del agente encapsulante, 90 mM, daba lugar a un zumo de pera muy luminoso… pero el panel de catadores observó que ese color era algo artificial y, además, el olor que emanaba era bastante desagradable ya que se produjo una disminución generalizada en las intensidades de la mayoría de los olores y en atributos tales como:  verde, ácido, fresco, afrutado, pera. Algo similar ocurría con la concentración 45 mM.

Sin embargo, el uso de una concentración de α-CD 15 mM fue perfecto. Color óptimo fruto de una suave oxidación enzimática de los fenoles presentes en la pera que son sustratos de la enzima polifenoloxidasa, principalmente los ácidos clorogénico, p-cumárico, cafeico y la epicatequina. Aroma atractivo formado principalmente por compuestos volátiles pertenecientes a las familias de los ésteres, aldehídos y alcoholes. Por último una calidad global valorada muy positivamente por los catadores… victoria lograda.

Resumiendo. Tras la aniquilación a hachazos de una gran parte de mis orcos por parte de este enano amigo de la gentuza de la Tierra Media, mi preciosa α-CD logró con una concentración de 15 mM bioencapsular a Gimli, y por tanto al zumo de pera, aumentando de forma significativa la calidad global de éste y reduciendo el pardeamiento enzimático sin que se produzca una disminución significativa en el aroma, lo que fue del agrado de un panel de catadores debidamente entrenados…y del gusto de los editores de tres revistas del área de la Bioquímica y la Ciencia y Tecnología de los Alimentos: Journal of Agricultural and Food Chemistry, Journal of Food Science y Journal of Inclusion Phenomena and Macrocyclic Chemistry. 

Mira querido Gimli, enano del clan de Durin, ahora que te tengo atrapado te voy a contar una cosa. Uno de los momentos más patéticos y a la misma vez hilarantes de la trilogía del Señor de los Anillos fue cuando tú, con esa pinta, te enamoraste de la bella Galadriel en Lórien. Pues bien, ¿quieres saber por qué la Reina de los Elfos del Bosque en la Tierra Media se mofó de ti y tuviste que conformarte patéticamente con que te regalara tres de sus cabellos de oro? Porque como hemos demostrado en este post, al oxidarte en ausencia de ciclodextrinas olías mal, muy mal, tremendamente mal… y por si faltaba poco ese aroma repugnante que emanas de tu cuerpo ginoide rico en fitoesteroles y avena ha facilitado a mis tropas encapsulantes su labor a la hora de atraparte.

Dale recuerdos en mis mazmorras al guaperas de Légolas y pasadlo bien los dos juntitos mientras el pobre J.R.R. Tolkien cree que zarpasteis en una nave élfica en dirección hacia las Tierras Imperecederas. Yo mientras tanto me voy a encapsular a Aragorn, vuestro ñoño Rey de Arnor y Gondor, hijo de Arathorn heredero de Isildur y al que le tengo preparada una sorpresa… pero todo a su tiempo.

Jose

 Bibliografía:

• López-Nicolás, Jose Manuel; Andreu Sevilla, A.J.; Carbonell-Barrachina, Ángel; García-Carmona, Francisco. Effects of Addition of α-cyclodextrin on the Sensory Quality, Volatile Compounds, and Color Parameters of Fresh Pear Juice (J. Agric. Food Chem. 2009, 57: 9668-9675).
• Antonio J. Andreu-Sevilla, José M. López-Nicolás, Ángel A. Carbonell-Barrachina, Francisco García-Carmona Comparative Effect of the Addition of α-, β-, or γ -Cyclodextrin on Main Sensory and Physico–Chemical Parameters (J. Food Sci., 2011, 76(5): S347-S353).
• Andreu Sevilla, A., Carbonell Barrachina, A.A., López-Nicolás, J.M. and García-Carmona, F. Sensory Quality, Volatile Compounds and Color of Pear Juice Treated with β-Cyclodextrin (J. Incl. Phenom. Macrocycl. Chem. 2011, 70: 453–460).
• EFSA Journal 2010;8(12):1885 [15 pp.]. doi:10.2903/j.efsa.2010.1885
• EFSA Journal 2010;8(10):1813 [22 pp.]. doi:10.2903/j.efsa.2010.1813

Nota: Esta es mi tercera entrada en la XIV Edición del Carnaval de la Química que este mes se alberga en “Educación Química”, una de las casas del gran Bernardo Herradón y mi segunda participación en XII Carnaval de Biología que tiene como anfitrión a “Blog de Laboratorio”