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Gastronomía Molecular
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“Surge como disciplina hace aproximadamente 20 años, cuando el físico Nicholas Kurti y el profesor de química Hervé This, la definen como la exploración científica de las transformaciones y los fenómenos culinarios”.

“El objetivo de esta disciplina es entender qué es lo que realmente sucede dentro de los alimentos en nuestras ollas, batidoras, hornos y heladeras. Esto quiere decir que cualquier cocinero (no importando su especialidad) puede hacer gastronomía molecular porque lo que estará haciendo será utilizar las descripciones que le aporta la ciencia para desarrollar sus nuevos platos o mejorar su técnica culinaria”.

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Ciencia y gastronomía: avances recientes en gastronomía molecular
por Hervè This. Grupo INRA de Gastronomía Molecular. Laboratorio de Química de Interacciones Moleculares, Collège de France, París.

Science and gastronomy: molecular gastronomy recent progress. Molecular gastronomy is the scientific discipline that explores the culinary world. It improves culinary teaching, discovers new chemical and physical phenomena, and leads naturally to the invention of a wealth of new dishes. Finally it contributes to a better appreciation of science by the general audience.
¿Cómo conseguir que suba el suflé? ¿Cómo hay que cocinar la carne para que quede tierna? ¿Cómo evitar que se estropee la mayonesa y, si se corta, volver a ligarla? ¿Hay que poner yema de huevo en el alioli? ¿Y por qué a veces se dice que la salsa necesita un aditivo, sea patata hervida, sea miga de pan remojada en leche? ¿Es cierto que las claras de huevo batidas a punto de nieve se montan mejor si se baten siempre en el mismo sentido?
En 1988, con el físico de Oxford Nicholas Kurti, comprendimos que el desarrollo tan remarcable que ha experimentado la ciencia de los alimentos en los dos últimos siglos no se ha extendido todavía a la cocina doméstica o de restaurante, y las cocineras y cocineros utilizan materiales inadecuados, propagan ideas manifiestamente falsas o cuando menos dudosas sobre las operaciones culinarias, y el empirismo se aplica tanto a ideas científicas superadas como a las acertadas.

¿Ejemplos?: Para batir la clara de huevo se utilizan batidoras, en la edad media de mimbre y ahora de acero inoxidable, pero ni su estructura ni forma han cambiado demasiado y, peor todavía, no se han cuestionado nunca. Se malgasta hasta el 80% de la energía cuando se pone la cazuela sobre ciertas placas eléctricas calentadoras, a la vez que nuestros estados se preocupan de la conservación del medio ambiente. En Francia dicen que las mujeres con la regla hacen que se corte la mayonesa, o que la luna llena tiene este mismo efecto… Hay quien afirma que el caldo se tiene que hacer sumergiendo la carne en agua fría porque, explican, si la carne se pone en agua caliente, la “albúmina” se coagularía en la superficie e impediría que saliese la sustancia.

Este estado ancestral de la cocina tan curioso tiene una explicación –más adelante examinaremos una hipótesis pero, sobre todo, nos ha hecho pensar que tan sólo una disciplina científica específica, dedicada a esta cocina casera o de restaurante, permitiría transformar un “arte químico” en actividad racionalizada, gracias a la cual el ciudadano-contribuyente podría, en definitiva, beneficiarse de los adelantos de las ciencias. Hemos llamado a esta disciplina “gastronomía molecular”; una disciplina considerablemente desarrollada, hasta el punto de que hoy contribuye a forjar la enseñanza de las técnicas culinarias (en Francia y en otros países). Dentro del mundo culinario también se va imponiendo, y de hecho estuvo representada en los congresos mundiales de cocina celebrados en Madrid en enero de 2003 y en enero de 2004.

Objetivos inteligentes

Durante unos cuantos años, la gastronomía molecular ha buscado introducir la física y la química en la cocina; pero poco a poco se ha visto que esta disciplina no conseguiría “que comiéramos de la química”, ni de la física, si no buscaba unos objetivos más inteligentes. Como prueba, el humillante fracaso del químico Marcelin Berthelot que, en 1894, pronunció, ante la Unión de Industrias Químicas, un discurso titulado “En el año 2000” en el que anunciaba “un futuro radiante” en el que la química de síntesis, gracias a las “pastillas nutritivas”, supliría la agricultura y la cocina. El error de Berthelot merece ser analizado. De entrada, se impone un cálculo muy simple: los alimentos con la densidad energética más elevada son las grasas, que aportan 9 kilocalorías por gramo; y, como las condiciones de vida actuales nos imponen obtener, para nuestra alimentación, entre 2.000 y 2.500 calorías por día, para satisfacer nuestras necesidades tendríamos, pues, que consumir entre 200 y 280 gramos de píldoras de lípidos. Además de que no nos podamos nutrir exclusivamente de lípidos, ¡no sería muy agradable comer tantas píldoras! En segundo lugar, la evolución biológica que progresivamente ha forjado la especie humana, la ha dotado de un aparato gustativo complejo, en los que los distintos tipos de receptores (olfativos, táctiles, gustativos, térmicos, mecánicos, propioceptivos, trigeminales…) tienen su función, que a su vez genera una “recompensa” cuando es activada según un sentido igualmente determinado por la evolución. El gastrónomo francés Brillat-Savarin lo dijo más simplemente en la Physiologie du goût: “El creador obliga al hombre a comer para vivir, a comer invita por apetito y lo recompensa por el placer”. Una pastilla nutritiva no podría, evidentemente, estimular los receptores como lo hacen los alimentos.

No hay que ser un gran sabio para observar que, si la cocina ha cambiado tan poco en siglos, es porque debe haber algún freno al cambio alimentario. Estos frenos, efectivamente, existen.
Por ejemplo, los primates (monos y humanos) presentan un comportamiento de neofobia alimenticia que les previene contra el consumo de vegetales o animales potencialmente tóxicos. Dicho de otra manera, nosotros solamente comemos lo que conocemos, y esto explica que la alimentación de los pueblos esté tan fuertemente teñida de cultura: a los alsacianos les gusta el Múnster (un queso de olor terrible), los chinos encuentran exquisito el durio (una fruta de olor también terrible, pero de una manera diferente).

Por otra parte, los cocineros saben desde hace mucho que la cocina es una actividad de naturaleza química: por ejemplo, en 1742, Marin escribe en los Dons de Comus: “La ciencia del cocinero consiste en descomponer, en hacer digerible y en quintaesenciar la carne, en extraer los jugos alimenticios. Esta clase de análisis químico es, de hecho, el objeto básico de nuestro arte”. ¿Qué puede deducir el cocinero del hecho de poner en práctica reacciones químicas, potencialmente peligrosas, con productos potencialmente tóxicos? Que él evitará envenenar a sus huéspedes si repite procedimientos conocidos, reputados por su inocuidad.
Si los cocineros y cocineras no quieren hacer correr riesgos inesperados a sus comensales y, como pasa con los químicos, en razón de su naturaleza de primates, rehúsan consumir química y física, ¿cómo se puede modificar la actividad culinaria? En 1980 (es decir, antes de la creación de la gastronomía molecular), describimos una estrategia que consiste en recoger las sentencias culinarias, sea de libros de cocina (esencialmente franceses, antiguos y modernos), sea aprendidas de cocineras y cocineros. Inicialmente, queríamos probar experimentalmente estas sentencias, prácticas, habilidades manuales…

Sentencias, trucos, habilidades: ¿cómo distinguir las unas de las otras? La distinción, difícil de hacer, no es probablemente ni pertinente ni útil. Hace poco dijimos que las recetas de cocina se componen, por una parte, de “definición”, y por otra, de “trucos”. Por ejemplo, un caldo se obtiene por calentamiento de carne en agua: esta es la definición. Las cocineras, oralmente o por escrito, indican así que la marmita se tiene que cubrir, pero que la tapa no tiene que tapar completamente la olla, que el calentamiento tiene que ser lento y regular, que la ebullición no tiene que parar nunca, que se tiene que desespumar dos veces, etc. Dos partes en las recetas, dos tipos de trabajos que hay que efectuar: una modelización debe explorar las definiciones, y las pruebas experimentales deben estudiar los trucos.

Modelización y enseñanza

Examinemos la actividad de modelización basándonos en un ejemplo que valora las relaciones de la gastronomía molecular y de la enseñanza culinaria.

La transmisión de los saberes culinarios, en efecto, se basa en las recetas, es decir, protocolos imprecisos que no explican los fenómenos, sino que dejan al ejecutante en el desconcierto cuando los fenómenos observados difieren de los descritos o supuestos (observad que en ellas no se explican ni la parte técnica ni la artística). Por tanto, la modelización de las recetas clásicas, al menos en una primera aproximación, facilita a la vez la transmisión y la innovación, como examinaremos ahora basándonos en la masa de hacer pasteles.

Los cocineros, empíricamente, distinguen muchas clases de pastas: de hojaldre, brisa, sablée, azucaradas. Las más simples, en la cocina francesa, son las que hoy denominamos pasta brisa y pasta sablée. ¿Cuál es la diferencia? En primer lugar, observad que estas denominaciones tan solo se han extendido desde 1950: anteriormente se distinguía entre pastas para bases y las azucaradas. Evidentemente los cocineros y los pasteleros sabían que podía haber estructuras diversas (no hablamos aquí de su textura, porque se trata de una sensación que se desprende a la vez de la estructura de la comida y de la manera de consumirla; por ejemplo, una estructura fija de chocolate se puede presentar para chupar o para masticar). La recopilación y la comparación de varias recetas de pasta brisa o sablée muestra que el mundo de la cocina no hace una distinción clara entre ellas: ciertos autores defienden que la diferencia se basa en los ingredientes, y otros indican que es el procedimiento lo que las hace diferentes.
Sin embargo, las definiciones reunidas demuestran que la pasta sablée debe ser más friable que la brisa, y el examen de varias recetas demuestra que, con respecto a las pastas más simples (compuestas solamente de harina, manteca y agua), dos protocolos extremos son posibles. El primero consiste en un amasado de harina con agua, que, como sabemos gracias a los estudios que el químico Jacoppo Beccaria hizo en 1754, genera una red de gluten, por reticulación de ciertas proteínas de la harina, en la que se dispersan los granos de almidón. La manteca después se dispersa por esta red.

Las pastas sablées, por su parte, se obtienen más bien amasando harina con manteca, de manera que la adición de agua, y un amasado reducido posterior, no forma esta red de gluten: los granos de almidón se dispersan entonces en una fase grasa, que se funde en la cocción y después se solidifica (parcialmente) al salir del horno, lo que contribuye a formar una pasta friable o desmenuzable (ver la figura 1).



Figura 1: La pasta brisa (a) se obtiene por dispersión de manteca en un sistema formado por una red de gluten que aprisiona granos de almidón (b). La pasta sablée se obtiene por dispersión de harina en manteca: los granos de almidón no son atrapados por la red de gluten.

Esta modelización resulta insuficiente, porque no es cuantitativa. Planteemos ahora una cuestión: ¿cómo determinar las cantidades respectivas de materia grasa, de harina y de agua en una masa sablée? Supongamos, en primer lugar, que la harina se compone de granos completamente esféricos, de radio igual a r. Empecemos calculando la proporción de harina y de manteca suponiendo que los granos se amontonan en la manteca y, para simplificar el cálculo, supondremos que este apilamiento es cúbico. Se obtienen entonces las proporciones considerando el volumen de una esfera y el volumen en el exterior de la esfera en el cubo circunscrito; es decir, 4pr3/3 y 8r3–4pr3/3. De este cálculo elemental resulta una proporción próxima a una parte de harina por una parte de manteca (se observa tomando el valor aproximado de 3 para p), que es justamente la que dice la receta clásica (ver la figura 2).



Figura 2: Cálculo de una pasta sablée en dos dimensiones (a) y en tres dimensiones (b).

¿Se podrían amontonar más granos de harina en la manteca? Se sabe, en primer lugar, que el apilamiento cúbico no es el más compacto pero, en este caso, es preferible referirse al problema real, es decir, que se deben apilar granos de todas las medidas. La cuestión fue estudiada en el siglo III antes de nuestra era por Apolonio de Perga y finalmente, la resolvieron el año 1934 los matemáticos americanos E. Kasher y F. Supnick, que demostraron (en dos dimensiones) que la superficie de la parte de un triángulo curvilíneo inicial no recubierta por los círculos era nula. Dicho de otra manera, si los granos de harina tienen todas las medidas, hasta cero, se podría hacer una masa para pastel sablée sin manteca (pero con una proporción de 30 partes de harina por una parte de manteca se obtiene una especie de pasta chapati). Es decir, todas las proporciones son posibles entre la manteca pura y la harina pura. Que cada cual elija.

Esta modelización simple tiene el mérito de mostrar que, contrariamente a la receta, la modelización abre el campo de posibilidades técnicas. Efectuado siguiendo un diseño puramente científico (la ciencia quiere comprender el mundo, en este caso el culinario), el estudio científico conduce con toda naturalidad a la tecnología.

Trucos anodinos y apuestas económicas

El tercer jueves de cada mes, a excepción de julio y agosto, se celebra en París un “seminario de gastronomía molecular”, en el que se reúnen científicos, cocineros, profesores, empresarios… para examinar principalmente trucos de cocina. La cuestión de la sal sobre la carne asada fue objeto del seminario del 14 de diciembre de 2002. La cuestión es anodina, como muchas otras sentencias, prácticas o habilidades manuales, pero es la clave del éxito culinario.

La cuestión tratada fue la siguiente: ¿Cuándo se tiene que salar un filete asado? En el seminario en el que se debatió la cuestión los cocineros no se pusieron de acuerdo. Los unos decían que había que añadir la sal antes de la cocción, de manera que la carne se salara hasta el centro; otros proponían salarla a media cocción, con objeto de obtener la coloración adecuada; y finalmente los demás aconsejaban salar al final de la cocción, para evitar que la carne se seque y se endurezca. El examen de estas prácticas permite obtener protocolos para probar los diversos métodos.
En primer lugar, el estudio del secado de la carne con sal ha mostrado que las diversas piezas de carne presentan comportamientos muy diferentes. Por ejemplo, si los entrecots tienen fibras paralelas al plano de corte principal pierden rápidamente mucho jugo; otras piezas con fibras paralelas al plano de corte (cadera; jarrete) pierden muy lentamente el jugo, aunque están cubiertas con sal. Dicho de otra manera, las sentencias y las costumbres presentan una imprecisión que tendría que ser corregida.

Por otra parte, con Marie-Paule Pardo y Rolande Ollitrault, hemos examinado la posible penetración de sal en la carne asada con un microscopio electrónico de barrido con análisis de rayos X: en las condiciones habituales de los asadores, la sal no penetra más de 3 mm dentro de la carne.

Esta clase de prueba es necesaria si se pretende liberar la cocina de las escorias de su desarrollo empírico. Observad que muchas de las sentencias populares pueden ser examinadas con la ayuda de instrumentos simples: balanza, cronómetro, microscopio óptico, pHmetro… de manera que los alumnos de las academias de cocina, encabezados por su profesorado, podrían hacer limpieza en los libros de cocina quizás en menos de un siglo.

Una renovación necesaria de baterías y de herramientas

La cocina saldría ganando si se limitara a propagar ideas (precisiones) ciertas, y también si utilizara modelizaciones de las definiciones e investigara los trucos para concebir herramientas de cocina apropiadas y para determinar los elementos que facilitarían el trabajo en la cocina.
Por ejemplo, la ciencia de los alimentos sabe desde hace mucho que el ennegrecimiento que aparece en ciertos tejidos vegetales cuando los cortamos es debido a la acción de enzimas polifenoloxidasas sobre los polifenoles también presentes. Estas enzimas forman quinonas reactivas que engendran después los productos melanoídicos responsables del tinte oscuro, poco apetitoso, que aparece en pocos minutos (según la temperatura). ¿Cómo evitar este fenómeno? Los cocineros recurren tradicionalmente al zumo de limón, porque el ácido ascórbico previene la acción enzimática, pero ¿por qué no utilizar simplemente ácido ascórbico? Esta propuesta, hecha en junio de 1995, ha sido atendida: el cocinero Alain Ducasse, en un libro publicado recientemente, preconiza el uso de ácido ascórbico para prevenir el ennegrecimiento de las alcachofas.

Igualmente, el instrumental ganaría si fuera modificado. Hemos señalado el derroche energético que provoca el uso de placas eléctricas clásicas, pero muchas otras operaciones serían más fáciles con el uso de materiales derivados de los que se emplean en los laboratorios. Por ejemplo, en la Feria Europea de Estrasburgo, en 1997, mostramos que los filtros de vidrio sinterizados proporcionan soluciones culinarias más limpias que los chinos, aunque estén recubiertos con una tela filtrante doblada en cuatro.
Los ejemplos son muchos: recipientes con ultrasonidos para hacer emulsiones, sistemas de burbujeo para hacer mousses, trompas de vacío para acelerar el filtraje, etc.

La invención de nuevos platos, un problema tecnológico más que científico

Estos últimos veinte años, la gastronomía molecular ha obtenido infinidad de resultados que permiten preparar platos nuevos. Lo podemos comprobar con una observación trivial: nosotros no comemos más “que sistemas dispersos”, hasta hace poco denominados “sistemas coloidales”.
Efectivamente, los tejidos animales son dispersiones de proteínas y de agua en fibras celulares, que a su vez se reagrupan en haces por el tejido colagénico; los tejidos vegetales son dispersiones de geles (citoplasma) que contienen los orgánulos, y las mismas mezclas culinarias se forman de dispersiones de estos tejidos. Desde el punto de vista fisicoquímico, los sistemas dispersos más simples se clasifican en dos fases, una continua y otra dispersa:

Fase dispersa
Fase continua
Gas
Líquido
Sólido
Gas
Gas
Aerosol líquido
Aerosol sólido
Líquido
Mousse
Emulsión
Suspensión
Sólido
Mousse sólida
Gel
Suspensión sólida

Muchas de las 351 salsas recopiladas por Auguste Escoffier (y enseñadas hoy día) son sistemas bien descritos por los términos clásicos presentes en esta tabla, pero hay otras que escapan a la clasificación.

Por ejemplo, la mayonesa es una emulsión, pero la salsa bearnesa, con agregados microscópicos de huevo coagulado y gotitas de manteca fundida (lo que los fisicoquímicos denominan “aceite”) desleídos en una fase acuosa, es un sistema disperso complejo.
La fisicoquímica no trata más que raramente sistemas complejos, se centra en las interfases, destierra la descripción global en favor de una descripción local. En diciembre de 2002, en el decimosexto congreso de la European Colloid and Interface Society, propusimos adoptar una convención que retoma la visión global de los sistemas dispersos complejos. Esta convención resulta de la introducción de letras (con subíndices si hace falta), para denominar las fases (G para gas, E para las soluciones acuosas, H para las aceitosas, S para las sólidas), y de conectores para describir el estado de estas fases: / para “disperso dentro”, + para “mezclado con”, ? para “incluido dentro”, etc. Estos símbolos conducen a las fórmulas simples, que describen los sistemas dispersos más corrientes.
Con dos letras y el conector /, por ejemplo, se reencuentran los sistemas dispersos simples. H/E, por ejemplo, designa las emulsiones. (ver la figura 3).

Figura 3: Una emulsión por dispersión de aceite en una solución acuosa con el añadido de una hoja de gelatina. Este sistema fisicoquímico se puede designar con la fórmula simple: H/E.
Una patata cruda, en la que, en primer lugar, los granos de almidón se han dispersado en el citoplasma de las células, las cuales, a su vez, se encuentran dispersas dentro los de tubérculos, será descrita por una fórmula como, por ejemplo: (S1/(E/S2))/S3, en la que S1 designa el almidón; E/S2, el gel que constituye un citoplasma celular; y S3, la red formada por las paredes vegetales unidas.

Con la ayuda de estas convenciones se describen más simplemente las salsas clásicas. Por ejemplo, una salsa de tipo untoso, obtenida ligando un caldo con la ayuda de roux (manteca y harina cocidas hasta que cojan color) será designado por ((E/S)+H)/E: los granos de almidón S se liberan de la amilosa y captan agua (E/S) mientras se dispersan en la salsa, mientras que la materia grasa se emulsiona. (ver la figura 4).

Figura 4: Una salsa untosa: los granos de almidón, que han absorbido el agua y las gotitas de materia grasa, se han dispersado en una solución acuosa.

Observemos que las operaciones culinarias pueden ser designadas por ecuaciones que se asemejan mucho a las ecuaciones químicas. Por ejemplo, si prescindimos de la presencia de micelas en la crema, la confección de nata montada podrá ser designada por:
(H/E+G) ?? (H+G)/E
Hay que advertir que esta clase de formulación, que no estipula la naturaleza exacta de las diversas fases, permite hacer generalizaciones útiles. Por ejemplo, esta misma ecuación de reacción “fisicoquímica” lleva al chocolate batido cuando se calienta el chocolate dentro de agua (y se obtiene una emulsión), y después, cuando se bate la emulsión obtenida en la enfriadora. (ver la figura 5).

Figura 5: Se obtiene una emulsión de chocolate calentando chocolate en agua (a la izquierda). Cuando se bate esta emulsión en la enfriadora se obtiene una mousse ligera como la nata batida y que hemos llamado “chocolate batido”. El mismo principio conduce al “queso batido” o al “foie gras batido”.

Esta clase de formulación permite obtener platos nuevos: como los sistemas dispersos son descritos por fórmulas, ¿se podrá remontar inversamente de la fórmula al plato? Esto es lo que hicimos, por ejemplo, en enero de 2003 con el cocinero Pierre Gagnaire: partiendo de la fórmula ((G+H+S1)/E)/S2, preparamos un plato que denominamos “Faraday de Saint-Jacques”, en honor del fisicoquímico británico Michael Faraday.
Más recientemente, con Volker Hesser y Christian Hofmann, del Instituto für Micromechanik Mainz, hemos elaborado el prototipo de un aparato, compuesto de una bomba y de microrreactores colocados en serie y en paralelo, que produce automáticamente platos nuevos compuestos a partir de fórmulas (ver la figura 6).

Figura 6: Prototipo puesto en práctica en Maguncia con V. Hessel y C. Hofmann: compuesto de una bomba (en el centro) y de microrreactores (a la izquierda), materializa las fórmulas que describen sistemas fisicoquímicos, engendrando automáticamente nuevos platos.

Viva la Química

Los estudios científicos (exploración del mundo culinario) y tecnológicos (perfeccionamiento de técnicas culinarias, invención de platos nuevos) no nos hacen olvidar un papel importante de la gastronomía molecular: aprovechando el atractivo que presenta la cocina para el público (al menos en Francia), intentamos divulgar las ciencias con objeto de contribuir a dar una imagen más positiva de ellas. La exploración de trucos culinarios, especialmente, es la mejor manera de demostrar que en la cocina se ponen en práctica fenómenos químicos y físicos, y que el público, que practica cotidianamente estas transformaciones cuando cocina (cada día, pues), ha de admitir que, en lugar de acusar a la ciencia de los dramas tecnológicos (la explosión de la fábrica de AZN en Toulouse, en 2001), tendríamos que agradecerle las aplicaciones prácticas de sus logros.

Volviendo a la alimentación, la gastronomía molecular es, en definitiva, el eslabón que falta en este proceso. El público solamente sabrá apreciar la calidad de frutas, legumbres, carnes o pescados si sabe cocinar estos productos. Una carne, en principio perfecta, no producirá más que un caldo pésimo si ha hervido en agua durante demasiadas horas.

Quizá sea una lástima, pero la gastronomía molecular, que se veía primero como una ciencia que exploraba el mundo, es enjuiciada por la opinión pública de acuerdo con sus resultados tecnológicos. Pero a nosotros nos atañe aprovechar el crédito que así se ha atribuido a nuestra disciplina para mostrar al público que la química y la física son ciencias maravillosas, que pueden contribuir al arte culinario.


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