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Alimentación

Los alimentos son, desde el punto de vista químico, mezclas de compuestos orgánicos (hidratos de carbono, lípidos, proteínas y vitaminas) junto con agua y sales minerales. Sus estructuras explican su valor nutritivo, su sabor y los cambios que sufren al cocinarlos o al conservarlos.

Alimentos sobre una mesa (cebolleta, tomate, leche, patatas, perejil y champiñones) junto a un cuaderno con la fórmula de la riboflavina, la vitamina B2

Los grandes nutrientes

  • Hidratos de carbono: azúcares sencillos como la glucosa y la fructosa (que en disolución forman hemiacetales cíclicos), disacáridos como la sacarosa (el azúcar de mesa) y polisacáridos formados por miles de unidades de glucosa. El almidón y la celulosa son ambos polímeros de glucosa, pero difieren en la geometría del enlace glucosídico (un acetal; α en el almidón, β en la celulosa): por eso digerimos el pan y las patatas, pero no la madera ni el papel.
  • Lípidos: las grasas y los aceites son triglicéridos, ésteres del glicerol con tres ácidos grasos. Las grasas saturadas (sin dobles enlaces) son sólidas a temperatura ambiente; los aceites tienen dobles enlaces cis que doblan las cadenas, impiden que se empaqueten bien y los mantienen líquidos.
  • Proteínas: polímeros de aminoácidos unidos por enlaces peptídicos, que son amidas. Su secuencia determina su forma y su función: enzimas, músculo, colágeno…
Fragmentos de amilosa (unidades de α-D-glucosa unidas por enlaces α(1→4)) y de celulosa (unidades de β-D-glucosa unidas por enlaces β(1→4)) en proyección de Haworth

Vitaminas

Son compuestos orgánicos que el organismo necesita en cantidades muy pequeñas y no puede fabricar por sí mismo. Unas son hidrosolubles, como la vitamina C (ácido ascórbico) o las del grupo B (por ejemplo, la riboflavina o vitamina B2 de la fotografía, abundante en la leche y en los champiñones), y otras liposolubles, como las vitaminas A, D, E y K, que se acumulan en las grasas.

Fórmula del ácido ascórbico (vitamina C), una lactona de cinco eslabones con un enodiol
Ácido L-ascórbico (vitamina C). Modelo 3D: puedes girarlo con el ratón.
Fórmulas del retinol (vitamina A), el colecalciferol (vitamina D3), el α-tocoferol (vitamina E) y la filoquinona (vitamina K1)

Química en la cocina

  • Reacción de Maillard: al tostar el pan, asar la carne o torrefactar el café, los azúcares reaccionan con los grupos amino de los aminoácidos (la adición de una amina al grupo carbonilo es el primer paso) y se forman cientos de compuestos responsables del color dorado y del aroma.
  • Caramelización: los azúcares calentados por encima de unos 160 °C se deshidratan y se descomponen en moléculas de color pardo y sabor característico.
  • Hidrogenación: la hidrogenación catalítica de los dobles enlaces de los aceites vegetales los convierte en grasas sólidas (margarinas). Si es parcial, algunos dobles enlaces se isomerizan a trans, y las grasas trans resultantes son perjudiciales para la salud cardiovascular.
  • Enranciamiento: el oxígeno del aire oxida los dobles enlaces de las grasas mediante reacciones radicalarias y da productos de olor desagradable. Los antioxidantes, como la vitamina E (tocoferol), lo retrasan.
Esquema de la reacción de Maillard: un azúcar reductor y un aminoácido forman con el calor una imina, que por reordenamiento de Amadori da una aminocetona; esta se deshidrata, fragmenta y condensa en melanoidinas pardas y aromas. Debajo, el pardeamiento del pan de sin tostar a muy tostado

Aditivos alimentarios

Muchos aditivos (los códigos E de las etiquetas) son moléculas orgánicas: conservantes como el ácido sórbico (E200) o el benzoato de sodio (E211); edulcorantes como el aspartamo (E951), el éster metílico de un dipéptido; y aromas como la vainillina o ciertos ésteres de olor afrutado (el acetato de isoamilo huele a plátano y el butanoato de etilo, a piña).

Estos son algunos de los aditivos más comunes:

CódigoAditivoFunciónEstructura
E100CurcuminaColorante (amarillo)Fórmula: Curcumina
E200Ácido sórbicoConservante (contra mohos y levaduras)Fórmula: Ácido sórbico
E211Benzoato de sodioConservanteFórmula: Benzoato de sodio
E260Ácido acéticoAcidulante y conservanteFórmula: Ácido acético
E270Ácido lácticoAcidulanteFórmula: Ácido láctico
E282Propionato de calcioConservante (pan)Fórmula: Propionato de calcio
E300Ácido ascórbicoAntioxidanteFórmula: Ácido ascórbico
E321Butilhidroxitolueno (BHT)Antioxidante (grasas)Fórmula: Butilhidroxitolueno (BHT)
E330Ácido cítricoAcidulante y antioxidanteFórmula: Ácido cítrico
E621Glutamato monosódicoPotenciador del saborFórmula: Glutamato monosódico
E951AspartamoEdulcoranteFórmula: Aspartamo
E954SacarinaEdulcoranteFórmula: Sacarina