Las moléculas que comemos [1 ed.] 8400111338, 9788400111335

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COLECCIÓNDIVULGACIÓN

Las moléculas que comemos

Las moléculas que comemos

Las moléculas que comemos

ISBN: 978-84-00-11133-5

INMACULADA YRUELA G. • ISABEL VARELA-NIETO

editoras

•

Azúcares, hidratos de carbono, fibra, grasas o lípidos, minerales, proteínas y vitaminas son los componentes básicos de los alimentos, son las moléculas que comemos. ¿Cuáles son sus propiedades? ¿Por qué son importantes para nuestro desarrollo y salud? ¿Cómo proporcionan a los alimentos sus diferentes aromas, colores, sabores y texturas? ¿Qué tipo de reacciones químicas se producen al cocinar? ¿Qué enfermedades están vinculadas a la dieta? ¿Por qué los llamados superalimentos son falsos mitos de la alimentación? Esta obra es una guía didáctica que responde a estas y a otras preguntas que cualquiera se habrá planteado en algún momento sobre la alimentación y sobre las moléculas presentes en nuestra dieta. Con sencillas explicaciones y una amplia variedad de experimentos y talleres, en versión bilingüe español-inglés, que pueden hacerse tanto en la cocina de casa como en el colegio, este libro da a conocer la bioquímica de nuestra alimentación. Las moléculas que comemos está adaptado a los niveles educativos de primaria y secundaria.

COLECCIÓN DIVULGACIÓN

INMACULADA YRUELA GUERRERO ISABEL VARELA-NIETO editoras

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Las moléculas que comemos

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COLECCIÓNDIVULGACIÓN

Las moléculas que comemos

Inmaculada Yruela Guerrero (editora) Isabel Varela-Nieto (editora) Gemma Rodríguez-Tarduchy Fiona Veira-McTiernan Álvaro Martínez del Pozo Sara García Linares Rocío de Iriarte Rodríguez Noemí Garcia Lorenzo (ilustradora)

Madrid, 2023

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Con la COLECCIÓN DIVULGACIÓN, el CSIC cumple uno de sus principales objetivos: proveer de materiales rigurosos y divulgativos a un amplio sector de la sociedad. Los temas que forman la colección responden a la demanda de información de los ciudadanos sobre los temas que más les afectan: salud, medio ambiente, transformaciones tecnológicas y sociales… La colección está elaborada en un lenguaje asequible, y cada volumen está coordinado por destacados especialistas de las materias abordadas. COMITÉ EDITORIAL

Pilar Tigeras Sánchez, Directora Carmen Guerrero Martínez, Secretaria Pura Fernández Rodríguez Arantza Chivite Vázquez Javier Senén García Carmen Viamonte Tortajada Carlos Pedrós Alió Antonio Rosas González Carmen Pérez Sangiao Manuel Seara Valero

CONSEJO ASESOR

Carlos Andrés Prieto de Castro Dolores González Pacanowska Elena Castro Martínez Avelino Corma Canós Ginés Morata Pérez Luis Calvo Calvo Pilar López Sancho Rosina López-Alonso Fandiño

Catálogo de publicaciones de la Administración General del Estado: Editorial CSIC: http://editorial.csic.es https://cpage.mpr.gob.es (correo: [email protected])

Primera edición: abril de 2023 © CSIC, 2023 http://editorial.csic.es [email protected] © Inmaculada Yruela Guerrero, Isabel Varela-Nieto, Gemma Rodríguez-Tarduchy, Fiona Veira-McTiernan, Álvaro Martínez del Pozo, Sara García Linares y Rocío de Iriarte Rodríguez, 2023 © Ilustraciones: Noemí García Lorenzo, 2023 © Los Libros de la Catarata, 2023

Reservados todos los derechos por la legislación en materia de Propiedad Intelectual. Ni la totalidad ni parte de este libro, incluido el diseño de la cubierta, puede reproducirse, almacenarse o transmitirse en manera alguna por medio ya sea electrónico, químico, mecánico, óptico, informático, de grabación o de fotocopia, sin permiso previo por escrito de la editorial. Las noticias, los asertos y las opiniones contenidos en esta obra son de la exclusiva responsabilidad del autor o autores. La editorial, por su parte, solo se hace responsable del interés científico de sus publicaciones. ISBN (CSIC): 978-84-00-11133-5 e-ISBN (CSIC): 978-84-00-11134-2 ISBN (Catarata): 978-84-1352-701-7 NIPO: 833-23-024-4 e-NIPO: 833-23-025-X THEMA: PDZ Depósito legal: M-10.350-2023 En esta edición se ha utilizado papel ecológico sometido a un proceso de blanqueado ECF, cuya fibra procede de bosques gestionados de forma sostenible.

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Índice Presentación y agradecimientos ....................................................... 7 1. Introducción.................................................................................. 9

Inmaculada Yruela Guerrero e Isabel Varela-Nieto

2. ¿Qué moléculas comemos? ......................................................... 15

Inmaculada Yruela Guerrero, Isabel Varela-Nieto y Gemma Rodríguez-Tarduchy

3. Los sentidos en la alimentación................................................... 67

Fiona Veira-McTiernan y Álvaro Martínez del Pozo

4. Las reacciones químicas en la alimentación................................ 97

Sara García Linares y Álvaro Martínez del Pozo

5. Enfermedades relacionadas con la dieta.................................... 123

Gemma Rodríguez-Tarduchy e Isabel Varela-Nieto

6. Rompiendo mitos en la alimentación......................................... 137

Rocío de Iriarte Rodríguez y Gemma Rodríguez-Tarduchy

Glosario................................................................................................ 173 Sobre las autoras y los autores........................................................... 175

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Presentación y agradecimientos

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as moléculas que comemos es un libro de recetas en el que queremos acercar la química y la bioquímica al día a día. Todos comemos, la mayoría cocinamos, pero quizás no sabemos que estamos haciendo “experimentos”. Nuestro objetivo ha sido que docentes y alumnado disfruten cocinando y… experimentando. Por supuesto, las familias quedan también invitadas a probar en la cocina de casa y a conocer con un poco más de profundidad algunos conceptos muy básicos, que no siempre se explican bien. Como coeditora del libro, quiero agradecer el enorme entusiasmo y trabajo del mejor equipo de autores posible, de la ilustradora y de los docentes que lo han revisado. La mayoría de los autores hemos colaborado con la divulgación de la Sociedad Española de Bioquímica y Biología Molecular (SEBBM): quiero aquí reconocer el gran trabajo divulgativo que, a lo largo de muchos años, ha realizado, de forma pionera, la SEBBM. En 2021, la SEBBM celebró el día de “La mujer y la niña en la ciencia” con la jovencísima Aurora, ganadora de la edición júnior de un conocido programa de cocina. Hablar con Aurora y con su familia fue uno de esos momentos que iluminan. Aurora había declarado repetidamente que quería ser bioquímica, con muy buenos motivos: conservar y recuperar las especies animales que estamos perdiendo. Esta vocación por la cocina y la bioquímica ha sido la inspiración para preparar este libro de recetas. Queremos facilitar el trabajo de los docentes y queremos que haya muchas Auroras y muchos chavales entusiasmados con la ciencia, canalizando este entusiasmo inicialmente en la cocina. Las recetas y talleres se presentan en formato bilingüe para facilitar las clases de ciencias en inglés.

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Me gustaría agradecer también el apoyo, los buenos consejos y la acogida que hemos tenido por parte de la editorial del CSIC y de todo su excelente equipo de divulgación. La idea del recetario se fraguó en las conversaciones que mantuvimos sobre un posible acompañamiento a la exposición del CSIC titulada, como este libro, Las moléculas que comemos, que se puede solicitar dentro de su programa “Ciudad Ciencia” y que desde aquí recomendamos. Agradecemos la colaboración desinteresada en la revisión del texto y las excelentes sugerencias a las profesoras Jaione Pozuelo Echegaray, Marta Anglada Palomino, Paloma Sepúlveda Vizcaíno, Carmen Manzanero Rodríguez, Carmen Cascón García-Ormaechea y M.ª Jesús Asturiano Albenca. Queremos destacar la participación de la excelente ilustradora Noemí García Lorenzo. Esperamos que disfrutéis la lectura tanto como nosotros la escritura de este libro. ¡A cocinar! Isabel Varela-Nieto

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Inmaculada Yruela Guerrero e Isabel Varela-Nieto

1. Introducción

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alimentación tiene un papel fundamental en la vida de las personas y ha sido clave en la aparición y el desarrollo de la especie humana. Los primeros homínidos se alimentaban de bayas, frutas y raíces. Posteriormente, otros humanos se alimentaron de grandes mamíferos que conseguían mediante la caza, incorporando así la carne a su dieta. El uso del fuego facilitó su consumo con mayor frecuencia, lo que aumentó el aporte energético. Más adelante, el crecimiento de la población, la explotación de los recursos y los cambios climáticos durante el Paleolítico llevaron a una revolución en la alimentación a través de la agricultura, la ganadería y la pesca. La dieta comenzó a ser más variada, incorporó animales pequeños, mariscos, peces y semillas vegetales que eran accesibles debido al uso de tecnologías a

como las piedras de moler, los morteros o las lascas de piedra con filo cortante. Los neandertales comían marisco hace más de 150.000 años, un alimento rico en ácido graso omega-3, importante en el desarrollo del cerebro, el sistema nervioso y la visión. Y ¿cómo no acordarnos de los primeros humanos que probaron cosas aparentemente comestibles que resultaron nocivas y, con su muerte o con sus problemas digestivos, comprobaron qué se podía comer y qué no? El desarrollo de la agricultura, la ganadería y la pesca durante siglos, y la posterior Revolución Industrial, modificaron nuestra dieta, especialmente en los últimos 200 años. La domesticación de las especies vegetales y animales ha sido uno de los sucesos más trascendentales en la historia de la humanidad. Con el comercio, la 9

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Figura 1.1. Campo de cultivo de trigo. Fotografía: Depositphotos.

navegación y el perfeccionamiento de las conservas, los humanos pudieron comer productos de lugares muy distintos y en

épocas del año más amplias. Así aumentó la riqueza y la variedad de nuestra alimentación.

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Figura 1.2. Animales de granja. Ilustración: Depositphotos.

La producción de alimentos y los métodos de almacenamiento y de procesamiento son ahora más eficientes y accesibles que nunca. Podemos decir que la evolución y el progreso industrial nos han hecho ser consumidores más flexibles de una gran variedad de alimentos. Pero ¿conocemos cuáles son los elementos y las sustancias que componen nuestra dieta? Seguramente hemos oído hablar de los azúcares o los hidratos de carbono, la fibra, las grasas o lípidos, los minerales, las proteínas y las vitaminas. En efecto, todos ellos son componentes de los alimentos, son las moléculas que comemos. Cada molécula tiene una característica que la hace única y diferente de las demás. Todas son importantes y tienen una función en nuestro organismo. Son necesarias para el crecimiento, el desarrollo y la salud. En la dieta no debemos olvidarnos de ninguna de ellas. En el capítulo 2 repasaremos sus nombres, conoceremos sus propiedades y hablaremos de los riesgos que pueden tener los cambios en nuestra dieta.

En muchos alimentos procesados y ultraprocesados consumimos una alta proporción de grasas saturadas y azúcares, que resultan excesivos, y una escasa e insuficiente cantidad de carbohidratos complejos y fibra, que son esenciales. Este desequilibrio favorece el desarrollo de enfermedades como la diabetes o de problemas cardiovasculares. Tampoco olvidamos que las moléculas que comemos proporcionan a los alimentos sus diferentes aromas, colores, sabores y texturas. Estas características las percibimos a través del gusto, el olfato, la vista, el tacto y, en algunas ocasiones, incluso por el oído. Pero ¿cómo somos capaces de diferenciar

entre miles de olores y sabores?, ¿por qué los alimentos pueden ser atractivos o producirnos rechazo? Por eso, en el capítulo 3 hablaremos de cómo el cerebro percibe y distingue los olores y los sabores, por qué sentimos placer o rechazo por los alimentos y por qué el sabor de los alimentos se percibe sobre todo a través de la nariz, aunque la boca se lleve la fama. Otro hito importante del que vamos a hablar es que somos la única especie que cocina sus alimentos. Este descubrimiento fue clave para la adaptación y la evolución de la especie humana. Durante nuestra historia, hemos ido probando nuevos 11

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Figura 1.3. Frutas y verduras variadas. Fotografía: Depositphotos.

ingredientes e inventando técnicas y procedimientos para que los alimentos sean más fáciles de digerir y asimilar por el organismo. Así conseguimos también que resulten más apetitosos y saludables, y que puedan conservarse durante largos periodos de tiempo al estar libres de bacterias y otros microorganismos nocivos. Ingredientes como la miel, el clavo, la canela, la mostaza, la pimienta, el pimentón, la sal o la vainilla se utilizan para endulzar, sazonar o conservar los alimentos desde la antigüedad.

A continuación, en el capítulo 4, repasaremos las reacciones químicas que se producen al cocinar y que modifican las moléculas que comemos y sus propiedades. La cocción, la deshidratación, la fermentación, la maceración o la salazón son algunas de ellas. En la época moderna, la cultura culinaria propia de cada población se ha enriquecido considerablemente con la ayuda de la tecnología de los alimentos. Hoy los cocineros y chefs de todo el mundo “juegan” y presentan sus platos

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BIOMOLÉCULAS O MOLÉCULAS DE LA VIDA

Ácidos nucleicos (ADN)

Lípidos (membrana celular)

con caramelizaciones, esferificaciones o espumas. Además, no nos olvidamos de las reacciones químicas que se producen en el aparato digestivo, un auténtico laboratorio donde se procesan y absorben los alimentos que bebemos y comemos. Nuestro recorrido nos llevará a tratar otras enfermedades, que pueden surgir en la población infantil y juvenil, relacionadas con la dieta, como las alergias alimentarias, la celiaquía, la obesidad o las caries (capítulo 5).

Carbohidratos (glucosa)

La alimentación no solo busca una óptima nutrición, sino también mejorar nuestra salud y prevenir la aparición de enfermedades. Una adecuada nutrición que cubra nuestras necesidades básicas es importante. Pero a veces, para mejorar supuestamente la salud, se toman decisiones sobre la alimentación siguiendo informaciones erróneas o modas que no están basadas en evidencias científicas. En el sexto y último capítulo repasaremos algunos de los falsos mitos de la alimentación,

Proteínas (monómero de una PCR)

Figura 1.4. Moléculas biológicas. Ilustraciones: Depositphotos.

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Figura 1.5. Mesa con platos cocinados y varios comensales. Fotografía: Depositphotos.

como los superalimentos o el beneficio no probado de las dietas sin gluten para la población en general. Este libro pretende ser una guía didáctica y práctica sobre la alimentación. En cada capítulo

encontrarás fichas de experimentos y los talleres “Investiga por tu cuenta” dirigidos a alumnos de primaria y/o secundaria, en formato bilingüe, que ayudarán a descubrir y conocer las moléculas que comemos, sus características, cómo se modifican al

cocinar, la estrecha relación que existe entre química y cocina y por qué pueden surgir algunas enfermedades si la dieta no es saludable. Además, como resulta inevitable en un tema tan activo y en continuo cambio, el libro invita a saber e investigar aún más.

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Inmaculada Yruela Guerrero, Isabel Varela-Nieto y Gemma Rodríguez-Tarduchy

2. ¿Qué moléculas comemos? ADN El ácido desoxirribonucleico, conocido por sus siglas ADN (en inglés, DNA), es la molécula portadora de la información genética en todos los organismos. Es el almacén más estable para la información genética y codifica la información de todas las proteínas celulares. El código genético está ordenado en unidades repetidas de tres componentes. Estas unidades o “codones” están compuestas por los nucleótidos que forman la cadena del ADN (doble hélice). Los componentes del ADN o nucleótidos contienen adenina (A), citosina (C), guanina (G) y timina (T). Se encuentran principalmente en el interior del núcleo de las células y proporcionan la información clave para la síntesis de los

aminoácidos que forman las proteínas. El ADN también se encuentra en otros compartimentos celulares como las mitocondrias y los cloroplastos de las plantas. En los laboratorios podemos extraer las moléculas de ADN y leer la información que contienen usando el código genético. Para ello utilizamos las técnicas de biología molecular basadas en la reacción en cadena de la polimerasa (conocida por sus siglas en inglés, PCR) y las técnicas de secuenciación de ácidos nucleicos. El desarrollo de estas técnicas ha sido espectacular en los últimos años. Actualmente son muy asequibles y están al alcance no solo de los científicos que investigan en los laboratorios, sino también de la industria alimentaria y biotecnológica. 15

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Figura 2.1. Molécula de ADN. Fotografía: Depositphotos.

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El ADN contiene información que se puede relacionar con el origen de los alimentos. Esto es importante para conocer la calidad de lo que comemos y para la seguridad alimentaria. Mediante un análisis de ADN es posible identificar la especie y el origen de los ingredientes empleados en su elaboración, incluso en aquellos alimentos muy procesados. Este control se conoce como trazabilidad. Podemos conocer toda la cadena de viaje del producto, desde su origen hasta su destino final. El control de los alimentos de origen animal y vegetal, a través del análisis del ADN, permite conocer también si tienen adulteraciones, si el etiquetado es correcto o si tienen organismos nocivos que puedan producir intoxicaciones o enfermedades.

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2.1 EXPERIMENTO

Extracción de ADN de fruta nivel secundaria

Materiales • Pulpa de melocotón, de tomate o fresa • Agua destilada, cloruro sódico, bicarbonato sódico, detergente de lavavajillas no antibacteriano, etanol (alcohol) frío • 4 botes de 250 ml • 2 tubos de plástico o vidrio de 50 ml • 1 colador • Pipetas Pasteur o jeringas de 3-5 ml • Tubos Eppendorf o similar de 1,5 ml Procedimiento a) Preparación del tampón de lisis (rotura) para deshacer/descomponer las membranas celulares y poder acceder al material genético: 1. Añade en una botella de 250 ml: –– 100 ml de agua destilada. –– 1 cucharadita de café de cloruro sódico (NaCl). –– 3 cucharaditas de café de bicarbonato sódico (NaHCO3). 2. Agita vigorosamente para disolver bien las sales a saturación. 3. Añade unas gotas de detergente de lavavajillas no antibacteriano y mezcla suavemente. b) Extracción del ADN: 1. Tritura la fruta (pelada) junto con agua (proporción fruta:agua, 2:1) y vierte 10 ml del puré de fruta en un tubo de 50 ml. Nota: debe congelarse inmediatamente después de su preparación y no descongelar hasta el día en que se va a utilizar. 2. Añade 20 ml del tampón de lisis preparado anteriormente sobre el puré (vierte directamente de la botella, enrasando a 30 ml). 3. Tapa el tubo y agita vigorosamente durante 2 minutos. 4. Filtra el extracto a un vaso limpio utilizando un colador. 5. Toma 5 ml del filtrado y añádelo al tubo de 15 ml (vierte directamente del vaso y enrasa a 5 ml). 6. Añade con una pipeta Pasteur o jeringa, deslizando por la pared del tubo lentamente, 10 ml de alcohol (etanol frío). 7. En la interfase agua-alcohol aparecerá la hebra enrollada del ADN (ácidos nucleicos). Suele emerger a la superficie. Coge con un palillo la hebra y guárdala en un tubo Eppendorf (un tubo pequeño de forma cónica) de 1,5 ml o similar.

Figura 2.2. Experimento 2.1. Ilustración: Noemí García Lorenzo.

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2.1 EXPERIMENT

Extraction of DNA from fruit secondary level

Materials • Peach, tomato or strawberry pulp • Distilled water, sodium chloride, sodium bicarbonate, non-antibacterial dishwashing detergent, cold ethanol (alcohol) • 4 jars of 250 mL • 250 mL plastic or glass tubes • 1 strainer • Pasteur pipettes or 3-5 mL syringes • Eppendorf or similar 1.5 mL tubes Procedure a) Preparation of the lysis buffer for breaking down/decomposing membranes to access the genetic material: 1. Add to a 250 ml bottle: –– 100 ml distilled water. –– 1 teaspoon of sodium chloride (NaCl). –– 3 teaspoons of sodium bicarbonate (NaHCO3). 2. Shake vigorously to dissolve the salts until reaching saturation. 3. Add a few drops of non-antibacterial dishwashing detergent and mix gently. b) Extraction of ADN: 1. Crush the fruit (peeled) together with water (fruit:water ratio 2:1) and pour 10 mL of the fruit puree into a 50 mL tube. Note: Freeze immediately after preparation and do not thaw until the day it is to be used. 2. Add 20 mL of the lysis buffer over the puree (pour directly from the bottle, making up to 30 mL). 3. Cap the tube and shake vigorously for 2 min. 4. Filter the extract into a clean beaker using a sieve. 5. Take 5 mL of the filtrate and add it to a 15 mL tube (pour directly from the beaker and make up to 5 mL). 6. Using a Pasteur pipette or syringe, slowly slide 10 mL of alcohol (cold ethanol) down the wall of the tube. 7. The coiled strand of DNA (nucleic acids) will appear at the wateralcohol interface. It usually rises to the surface. Pick up the strand with a toothpick and place it in a 1.5 mL Eppendorf tube (a small conical tube) or similar.

Figure 2.2. Experiment 2.1. Illustration: Noemí García Lorenzo.

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Azúcares e hidratos de carbono Son uno de los nutrientes principales de los alimentos que comemos, junto a las proteínas y las grasas. También se les conoce como carbohidratos o glúcidos. La mayoría de ellos están presentes en los alimentos de origen vegetal. De manera natural, abundan en los cereales y derivados como el pan o la pasta, los tubérculos (patata, zanahoria), las legumbres (garbanzos, judías, lentejas), la fruta, la leche, la miel o el azúcar blanco. Al ser asequibles y relativamente baratos, su consumo ha estado muy extendido a lo largo de la historia y siguen siendo la base de la alimentación para la humanidad. Otra fuente importante de carbohidratos son los alimentos enriquecidos con azúcar (con “azúcares añadidos”), como dulces, golosinas, helados, refrescos, bebidas energéticas y zumos envasados. ¿Son todos los azúcares iguales? ¿Hay diferencias entre ellos? Como todas las biomoléculas, los azúcares están compuestos de tres elementos: el carbono (C), el hidrógeno (H) y el oxígeno (O). Pero dependiendo del número de átomos y de cómo se combinen pueden ser más o menos complejos. Los más simples están formados por una única molécula de azúcar (monosacáridos). Otros están 20

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Figura 2.3. Molécula de la glucosa. Ilustración: Depositphotos.

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formados por dos moléculas unidas (disacáridos) y los más complejos (polisacáridos) pueden llegar a estar formados por miles de moléculas en cadena. La glucosa es un azúcar simple (monosacárido) y el más abundante. Tiene seis átomos de carbono, 12 átomos de hidrógeno y seis átomos de oxígeno (C6H12O6). Es el principal azúcar en la sangre. Otros azúcares simples son la fructosa y la galactosa. La fructosa se encuentra principalmente en las frutas y la miel. En la industria alimentaria se utiliza en la elaboración de bollería, golosinas, refrescos, zumos, etc. ¡Cuidado! Un consumo excesivo de fructosa puede tener graves consecuencias en la salud. La galactosa la ingerimos principalmente con la leche (forma parte de la lactosa) y con los productos lácteos derivados. Pero también se encuentra en las frutas (higos, uvas), vísceras y algunas legumbres (garbanzos, guisantes, lentejas, judías). En la dieta también tomamos hidratos de carbono formados por la unión de dos moléculas de azúcar (disacáridos) que pueden ser iguales o diferentes. Ejemplos de disacáridos son la lactosa, la maltosa y la sacarosa. La lactosa, o azúcar de la leche, se encuentra en la leche de los mamíferos y en los productos lácteos y sus derivados (mantequilla, nata, queso,

yogur). Para poder absorber este disacárido natural es vital la lactasa, una enzima que se produce en el intestino delgado y que rompe a la lactosa en sus dos componentes, la glucosa y la galactosa. Si la lactasa no funciona correctamente o el cuerpo no la produce en la cantidad necesaria se complica su digestión. Hay personas que no digieren bien la lactosa y sufren molestias digestivas. Estas personas deben evitar tomar alimentos con lactosa. Pero esto no siempre es fácil porque se utiliza como aditivo en numerosos alimentos, como chocolates, dulces, embutidos, platos precocinados, sopas, pan y patatas fritas, entre otros. La maltosa, conocida como azúcar de malta, se encuentra en los granos de cebada germinados y se toma con la cerveza. La sacarosa, que conocemos como azúcar de mesa, se extrae de la caña dulce y de la remolacha. Es el edulcorante más común. Los azúcares complejos o polisacáridos están presentes en las legumbres, las verduras, la pasta y el pan integral. ¿Qué función tienen los hidratos de carbono? Tanto los hidratos de carbono simples como los complejos se convierten en

glucosa durante la digestión. Después, la glucosa va a la sangre y se absorbe en el intestino delgado. Los carbohidratos simples se convierten rápidamente en glucosa. Son una fuente de energía rápida y fácil de asimilar por el organismo. Por el contrario, los carbohidratos complejos se digieren y asimilan lentamente. Tardan más tiempo en liberar la glucosa a la sangre y en ser asimilados. Por esta razón, producen la energía más lentamente. Los hidratos de carbono proporcionan energía a todos los órganos del cuerpo, desde el cerebro hasta los músculos de las extremidades. Pero no solo esta es su función. También tienen otras funciones no menos importantes. Participan en la síntesis del material genético (ADN y ARN), en el metabolismo de las grasas y las proteínas y en la formación de las membranas de las células, las neuronas y los tejidos musculares. Para conocer algunos mitos relacionados con el consumo de azúcar, lee el capítulo 6. Seguramente has oído que comer un plátano después de realizar ejercicio físico es bueno y recomendable. El plátano es rico en hidratos de carbono de fácil asimilación. Su consumo se

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recomienda antes y después de realizar una actividad física y mental, como en el deporte o el estudio. Disminuye la fatiga y favorece la recuperación

muscular y del cerebro tras el ejercicio. Además, es rico en potasio y magnesio, minerales esenciales para el organismo.

Los azúcares e hidratos de carbono son para nuestro organismo como el combustible para un motor o la gasolina para el coche.

¿Sabías que…? Solo los organismos que realizan la fotosíntesis, como las algas y las plantas, pueden sintetizar la glucosa, la fructosa y la sacarosa. Estos organismos (fotoautótrofos) sintetizan estos azúcares a partir de compuestos inorgánicos como el agua y el dióxido de carbono durante el proceso de la fotosíntesis, durante el ciclo de Calvin-Benson. Para este proceso utilizan la energía lumínica absorbida por los pigmentos verdes (clorofilas) una vez que ha sido transformada y almacenada en energía química (ATP). Los animales y los humamos (llamados organismos heterótrofos) no pueden realizar la fotosíntesis. Por ello, tenemos que tomar la glucosa y la sacarosa a través de la dieta. Melvin Calvin (1911-1997) fue galardonado con el Premio Nobel de Química en 1961 por sus trabajos sobre la asimilación del dióxido de carbono por las plantas durante la fotosíntesis.

Figura 2.5. Melvin E. Calvin (izquierda) y Andrew A. Benson (derecha). Fotografías: Archivo de la Fundación Nobel (izq.) y Biblioteca de la Universidad de California San Diego (der.).

Figura 2.4. Esquema de la fotosíntesis. Ilustración: Inmaculada Yruela.

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2.2 EXPERIMENTO

Construye las moléculas de los azúcares que comemos: la glucosa, la fructosa y la sacarosa nivel primaria

Materiales • Gominolas redondas de diferentes colores: gris, carbono; rojo, oxígeno; blanco o gris claro, hidrógeno • Palillos de dientes Procedimiento Prende las gominolas con los palillos formando las moléculas de la glucosa (a), la fructosa (b) y la sacarosa (c) (figura 2.6).

a)

b)

c)

Figura 2.6. Moléculas de la glucosa (a), la fructosa (b) y la sacarosa (c).

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Build the molecules of the sugars we eat: glucose, fructose and sucrose

2.2 EXPERIMENT

primary level

Materials • Round jelly beans of different colours: grey, carbon; red, oxygen; white or light grey, hydrogen • Toothpicks Procedure Stick the jelly beans with the toothpicks forming the molecules of glucose (a), fructose (b) and sucrose (c) (figure 2.6).

a)

b)

c)

Figure 2.6. Glucose (a), fructose (b), sucrose molecules (c).

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2.3 EXPERIMENTO

Descubrir texturas en frutas nivel primaria

Las frutas tienen texturas variadas que apreciamos con el paladar. La textura puede cambiar cuando añadimos azúcares. Con estas sencillas recetas podréis descubrirlas.

La naranja y sus texturas Procedimiento 1. Prepara un zumo de naranja natural. Exprime dos naranjas y vierte el zumo repartido en dos vasos. A continuación, filtra con un colador el contenido de uno de los vasos. Prueba ambas porciones de zumo y compara su sabor y textura. ¿Qué diferencias hay entre ellas? 2. Prepara un carpaccio de naranja. Pela una naranja, córtala en lonchas muy finas y extiéndelas sobre un plato llano. Pruébalo. ¿Qué textura tiene? ¿Observas alguna diferencia al compararlo con el zumo de naranja? A continuación, mezcla el zumo de naranja filtrado previamente con una cucharadita de azúcar, un chorrito de vinagre y un chorro de aceite. Viértelo sobre el carpaccio de naranja. ¿Qué diferencias notas? 3. Prepara un granizado de naranja. Lava bien una naranja para eliminar la cera que pueda tener la piel. Parte de la cáscara la usaremos para extraer el máximo aroma posible de la fruta. Con un pelador, rasca la cáscara de la naranja, intentando no coger la parte blanca, ya que es amarga y podría alterar el sabor del granizado. Coloca en un cazo, a fuego medio-alto, agua con un poco de azúcar. Remueve bien para que el azúcar se disuelva. Agrega la cáscara de naranja y una vez que empieza a burbujear el agua reduce el fuego a una intensidad media-baja. Remueve de vez en cuando vigilando que la mezcla no se queme. Después de media hora aproximadamente, retira con cuidado la cáscara de naranja y deja enfriar el jarabe de naranja durante unos 15 minutos. Mientras tanto, exprime tres naranjas, cuela el zumo resultante y viértelo sobre el jarabe. En este punto, pruébalo. Si el zumo está demasiado fuerte puedes añadirle un poco de agua. Ahora solo falta la parte que necesita más tiempo. Toma un recipiente con tapa que puedas sacar y meter del congelador con facilidad. Llena el recipiente con el jarabe de naranja y mételo en el congelador. Después de una media hora, sácalo y remueve el contenido con un tenedor. Rasca bien las paredes con cuidado para que no se formen cristales grandes. Repite esta operación tres o cuatro veces. El granizado se irá formando poco a poco. Una vez que tenga la consistencia adecuada, ya se puede servir. Si se congela demasiado o lo dejas de un día para otro en el congelador, habría que sacar el granizado un rato antes para que se Figura 2.7. Experimento 2.3. ablande y poderlo remover de nuevo. ¿Qué textura tiene? Ilustración: Noemí García Lorenzo.

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2.3 EXPERIMENT

Discover textures in fruits primary level

Fruits have different textures that we appreciate with our palate. The texture can change when we add sugars. With these simple recipes you can discover them.

Oranges and their textures Procedure 1. Prepare a natural orange juice. Squeeze 2 oranges and pour the juice into two glasses. Then filter the contents of one of the glasses through a strainer. Taste both portions of juice and compare their taste and texture. What are the differences between them? 2. Prepare an orange carpaccio. Peel an orange, cut it into thin slices and spread them on a flat plate. Taste it, what texture does it have, and do you notice any difference when compared to orange juice? Then mix the previously filtered orange juice with a teaspoon of sugar, a dash of vinegar and a dash of oil. Pour it over the orange carpaccio, what differences do you notice? 3. Prepare an orange granita. Wash an orange well to remove any wax from the peel. Part of the peel will be used to extract as much aroma as possible from the fruit. Using a peeler, scrape the peel off the orange, trying not to get the white part, as it is bitter and could alter the flavour of the granita. Place water with a little sugar in a saucepan over medium-high heat. Stir well so that the sugar dissolves. Add the orange zest and once the water starts to bubble reduce the heat to mediumlow. Stir occasionally, making sure it doesn’t burn. After about half an hour carefully remove the orange peel and allow the orange syrup to cool for about fifteen minutes. In the meantime, squeeze three oranges, strain the resulting juice and pour it over the syrup. At this point taste it. If the juice is too strong you can add a little water. Now all that is left is the part that needs the most time. Take a container with a lid that you can easily take out and put in the freezer. Fill the container with the orange syrup and put it in the freezer. After half an hour, take it out and stir the contents with a fork. Scrape the sides carefully so that no large crystals form. Repeat this operation three or four times. The slush will gradually form. Once it has the right consistency, it can be served. If it freezes too much or if you leave it overnight, you should take the slush out a while beforehand so that it softens Figure 2.7. Experiment 2.3. and can be stirred again. What is its texture? Ilustration: Noemí García Lorenzo.

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INVESTIGA POR TU CUENTA

2.1. Taller de diabetes ¿Cuáles son los niveles normales de glucosa en la sangre? Normalmente esta medida se realiza en ayunas y se consideran valores normales aquellos que están por debajo de 140 mg/dl. Cifras superiores o elevadas mantenidas en el tiempo pueden sugerir una prediabetes o una diabetes que hay que controlar y tratar con un médico especialista para evitar complicaciones que pueden causar un riesgo para la vida. Estas complicaciones se deben a la acumulación de la glucosa en la sangre, que puede llegar a dañar el corazón, alterar la circulación, los nervios, los riñones, la vista y la audición. También puede facilitar la aparición de infecciones en la piel y en la boca. Estas complicaciones son un factor de riesgo durante el embarazo para la madre y para el bebé1. Busca y comparte con tus compañeros a. ¿Dónde se encuentra el páncreas? ¿Qué relación tiene este órgano con la diabetes? ¿Cómo debe alimentarse una persona diabética? b. El principal tratamiento contra la diabetes del que disponemos es la insulina. Su descubrimiento ganó el Premio Nobel en Fisiología y Medicina de 1923 para los científicos Frederick G. Banting (1891-1841) y John J. R. Macleod (1876-1935). Además, en 1958, Fred Sanger (1918-2013) ganó el Premio Nobel de Química por sus trabajos sobre la estructura de las proteínas, especialmente de la insulina. Sanger ha sido uno de los dos laureados en la historia de los Nobel que ha conseguido dos premios en la misma categoría. ¿Qué otros científicos han ganado dos premios Nobel hasta hoy? Averigua por qué motivo y en qué categoría. (Son solo dos más). c. Averigua cuáles son las nuevas tecnologías que hay disponibles para facilitar la vida de los diabéticos. Algunas pistas: busca los sistemas de medida de la glucosa intersticial, llamada así porque se encuentra en el líquido que hay entre las células (líquido intersticial), las bombas de infusión de insulina, los bolígrafos de insulina o los medidores de cuerpos cetónicos en el aire espirado. Los cuerpos cetónicos son productos de la hidrólisis de las grasas que se originan cuando nuestro organismo las utiliza en lugar de los azúcares como fuente de energía. Pueden ser una fuente alternativa de energía esencial para el cerebro cuando los niveles de glucosa son extremadamente bajos. d. Amplía conocimientos sobre los tipos y las causas de la diabetes en el portal de Internet de la Organización Mundial de la Salud (OMS) (https://bit.ly/2RHjjxG) y busca información sobre el Día Mundial de la Diabetes, que se celebra cada año el 14 de noviembre. Entre los factores de riesgo para padecer diabetes están la edad, la vida sedentaria, el sobrepeso o la obesidad, las dietas poco saludables o que haya antecedentes familiares. Un diagnóstico temprano y un cambio en el estilo de vida, con ejercicio y dieta más sana, como la mediterránea, ayudan a controlar esta enfermedad, mejoran la calidad de vida y reducen las complicaciones ya descritas. Si te interesa conocer algo más sobre la historia de la diabetes, puedes leerla en el portal de Internet de la Asociación de Diabetes Madrid (https://bit.ly/42tcSDb), entre otros sitios de Internet de referencia. Experimentos relacionados Experimento 4.4. ¿Cuánto azúcar tiene una bebida de cola? [nivel secundaria].

1. Más información en https://bit.ly/3ZmrSQN y https://bit.ly/3yql35G.

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DO YOUR OWN RESEARCH

2.1. Diabetes workshop What are normal blood glucose levels? Normally this measurement is done on an empty stomach and is considered normal below 140 mg/dl. Higher or sustained high blood glucose levels may suggest pre-diabetes or diabetes that needs to be monitored and treated by a medical specialist to avoid life-threatening complications. These complications are due to the accumulation of glucose in the blood which can damage the heart, circulation, nerves, kidneys, sight and hearing. It can also lead to infections of the skin and mouth. These complications are a risk factor during pregnancy for both mother and baby2. Look it up and share with your classmates a. Where is the pancreas located? What is the relationship between this organ and diabetes? How should a diabetic person eat? b. The main treatment available is insulin, the discovery of which won the 1923 Nobel Prize in Physiology and Medicine for scientists Frederick G. Banting (1891-1841) and John J. R. Macleod (1876-1935). In addition, in 1958, Fred Sanger (1918-2013) won the Nobel Prize in Chemistry for his work on the structure of proteins, especially for that of insulin. Sanger was one of only two Nobel laureates in the history of the Nobel Prize to win two prizes in the same category. Which other scientists have won two Nobel Prizes to date? Find out why and in which category (There are only two more). c. Find out what new technologies are available to make life easier for diabetics. Some clues: look for interstitial glucose measurement systems (so called because glucose is found in the fluid between cells or interstitial fluid), insulin infusion pumps, exhaled air ketone meters or insulin pens. Ketone bodies are products of fat hydrolysis that arise when our body uses them instead of sugars as a source of energy. They can be an essential alternative source of energy for the brain when glucose levels are extremely low. d. Learn more about the types and causes of diabetes on the WHO website (https://bit.ly/2RbB4ZS) and look out for information on World Diabetes Day on 14 November. Risk factors for diabetes include age, sedentary lifestyle, being overweight or obese, unhealthy diets and family history. An early diagnosis and a change in lifestyle with exercise and a healthier diet, such as the Mediterranean diet, help to control this disease, improve quality of life and reduce the complications described above. If you are interested in the history of diabetes you can read about it on the website of the Madrid Diabetes Association (https://bit.ly/42tcSDb) among other reference websites. Related experiments Experiment 4.4. How much sugar is in a cola drink? [secondary level].

2. More information at https://bit.ly/3ZmrSQN and https://bit.ly/3yql35G.

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Figura 2.8. Fotografía: Depositphotos.

Para saber más La diabetes mellitus o diabetes es una enfermedad metabólica crónica (de larga duración) que afecta a la forma en la que nuestro cuerpo convierte los alimentos en energía. La mayor parte de los alimentos que consumimos se descomponen en un azúcar simple, la glucosa, que se libera al torrente sanguíneo. ¡Recuerda!, de esto hablamos en el apartado sobre la función de los carbohidratos. Cuando el nivel de glucosa en la sangre aumenta, llega un aviso al páncreas para que libere la hormona insulina, una proteína formada por 51 aminoácidos. La insulina se encarga de

que la glucosa entre en las células y la transformen en energía que almacenan y utilizan cuando se necesita, por ejemplo, en el músculo cuando hacemos ejercicio. Pero cuando los niveles de glucosa en la sangre son muy elevados, nuestra salud está en peligro, desencadenándose la diabetes. Hay dos tipos principales de diabetes: la tipo 1 y la tipo 2, que se diferencian fundamentalmente en sus causas y en la edad de aparición.

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Figura 2.9. Fotografías: Depositphotos.

En la diabetes tipo 1, una enfermedad de naturaleza autoinmune, el páncreas pierde la capacidad para generar insulina; se trata de una enfermedad con cierto componente de predisposición genética que suele aparecer en la infancia o en la adolescencia, y los pacientes deben inyectarse insulina de forma controlada de por vida.

La diabetes tipo 2, que es la más común, se produce por una resistencia del organismo ante la insulina. Los principales factores de riesgo son la edad, la falta de actividad física y el sobrepeso. El tratamiento pasa por cambiar los estilos de vida y de alimentación o por la administración de hipoglucemiantes orales o insulina. La dificultad de estas personas para controlar sus niveles de azúcar implica la aparición de cuadros de

hipoglucemia que provocan dolores de cabeza, mareos, convulsiones, temblor, palidez, etc., pudiendo llegar a la desorientación, pérdida de conciencia o el coma. Las personas diabéticas cuentan con diversos dispositivos, como los medidores de glucosa (glucómetros) o los equipos de monitorización continua, para medir en cualquier momento sus niveles de glucosa en sangre. 31

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Grasas y lípidos

Figura 2.10. Membrana de lípidos. Ilustración: Depositphotos.

Son nutrientes de origen animal o vegetal que no son solubles en agua. Están formados por moléculas complejas cuyo componente más abundante son los ácidos grasos. Estos contienen carbono (C), hidrógeno (H) y oxígeno (O) principalmente, y en algunos casos también contienen azufre (S), nitrógeno (N) y fósforo (P). Los átomos de carbono de los ácidos grasos se unen entre sí formando largas cadenas con enlaces que pueden ser simples o dobles. Esta característica es importante para distinguir las propiedades de las grasas, como veremos a continuación. Las grasas (formadas por tres ácidos grasos unidos a una molécula de glicerol) son sólidas o líquidas a temperatura ambiente, dependiendo de la composición de sus ácidos grasos y del número de dobles enlaces que estos tengan. Las grasas sólidas suelen ser de origen animal y tienen una elevada proporción de ácidos grasos con enlaces simples en su cadena, es decir, son saturados. Las grasas líquidas o aceites suelen ser de origen vegetal y sus ácidos grasos tienen uno o varios enlaces dobles en su cadena, es decir, son mayoritariamente insaturados. Las grasas son una parte importante de la dieta, pero algunos tipos son más saludables que otros. Alimentos ricos en grasas saludables (grasas insaturadas) son las aceitunas, el aceite de oliva y de girasol, el aguacate,

¿Sabías que…? Las grasas trans son aceites líquidos que se transforman en grasas sólidas durante el procesamiento de las comidas. Sirven para prolongar su tiempo de caducidad. No tienen valor nutritivo y causan daño a la salud. También hay pequeñas cantidades de grasas trans en la carne y en algunos productos lácteos, pero las que se encuentran en los alimentos procesados son más nocivas para la salud.

los frutos secos, los pescados “azules” (atún, salmón, sardina o trucha). Por el contrario, las grasas poco saludables (grasas saturadas o grasas trans) se encuentran principalmente en la carne, los productos lácteos (queso, mantequilla) y en las comidas fritas y envasadas. ¿Qué función tienen las grasas y los lípidos? Son una fuente de energía importante, aíslan el cuerpo del frío y ayudan a asimilar algunas vitaminas, como la A, D, E y K (vitaminas liposolubles). También son necesarios para el desarrollo del cerebro, el control de la inflamación, la función de los riñones,

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la regulación de la presión sanguínea y la coagulación de la sangre. Pero ¡cuidado!, hay que consumirlas con moderación. Un consumo excesivo de cualquier tipo de grasa favorece su acumulación en el tejido adiposo del cuerpo y puede aumentar los niveles de colesterol LDL (conocido como colesterol malo) en la sangre. Aunque todos necesitamos la reserva de energía, el exceso de grasa puede causar enfermedades como la obesidad y problemas cardiovasculares. Sin embargo, un consumo moderado de colesterol no es negativo para la salud: lee la información sobre los mitos relacionados con el consumo de huevo en el capítulo 6.

Figura 2.11. Molécula del colesterol. Ilustración: Depositphotos.

¿Sabías que…? Una alimentación con exceso de lípidos saturados puede provocar la acumulación del “colesterol malo” en la sangre con graves consecuencias para la salud. Para visualizar cómo daña este colesterol las arterias, mira este vídeo:

Y amplía conocimientos y compártelos con la clase leyendo esta página web (este recurso está en inglés):

La presión arterial alta (hipertensión) y los niveles altos de “colesterol malo” están relacionados. Cuando las arterias se endurecen y estrechan con la placa de colesterol, el corazón tiene que esforzarse mucho más para bombear la sangre y la presión arterial aumenta. La hipertensión es más frecuente en los adultos y la podéis prevenir desde ya con hábitos de dieta sana, como la mediterránea, evitando fumar y haciendo un ejercicio físico moderado*. * Más información en https://bit.ly/3ZyWXS5.

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2.4 EXPERIMENTO

Construye las moléculas de los ácidos grasos que comemos: ácido oleico y ácido omega-3 nivel primaria

El ácido oleico es un ácido graso que está presente en el aceite de oliva y de girasol, las aceitunas, el aguacate y las nueces. El ácido omega-3 se encuentra especialmente en los pescados grasos de agua fría, como el salmón, la caballa, el atún, los arenques y las sardinas. Materiales • Gominolas redondas de diferentes colores: gris, carbono; rojo, oxígeno; blanco o gris claro, hidrógeno • Palillos de dientes Procedimiento a)

Prende las gominolas con los palillos formando las moléculas del (a) ácido oleico y del (b) ácido omega-3.

b) Figura 2.12. Moléculas del ácido oleico (a) y del ácido omega-3 (b).

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Build the molecules of the fatty acids we eat: oleic acid and omega-3 acid

2.4 EXPERIMENT

primary level

Oleic acid is a fatty acid found in olive and sunflower oil, olives, avocado and nuts. Omega-3 acid is found especially in cold-water fatty fish, such as salmon, mackerel, tuna, herring, and sardines. Materials • Round jelly beans of different colours: grey, carbon; red, oxygen; white or light grey, hydrogen • Toothpicks Procedure

a)

Press the gumdrops with the toothpicks to form the molecules of (a) oleic acid and (b) omega-3 acid.

b)

Figure 2.12. Oleic acid (a) and omega-3 acid molecules (b).

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2.5 EXPERIMENTO

Del huevo a la mayonesa nivel secundaria

El huevo posee dos partes claramente diferenciadas: la clara y la yema. La clara está formada principalmente por proteínas disueltas en agua, como veremos en el experimento 2.8. La yema contiene lípidos y también agua (50%). Uno de los lípidos principales de la yema de huevo es la lecitina (un tipo de fosfolípido). El resto de sus componentes son moléculas tensioactivas, es decir, contienen una parte hidrófoba que repele el agua e interacciona con las gotas de aceite y otra hidrófila que interacciona con el agua. Estas moléculas recubren las grasas y al dispersarse forman micelas, como se verá. En este experimento veremos cómo actúan estas moléculas en la mayonesa. Materiales • • • • • •

1 huevo 200 ml de aceite de oliva Vinagre o zumo de limón Sal 1 batidora 1 vaso de batidora

MAYONESA

Figura 2.13. Experimento 2.5. Ilustración: Noemí García Lorenzo.

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2.5 EXPERIMENT

From egg to mayonnaise secondary level

The egg has two clearly differentiated parts: the white and the yolk. The white is mainly made up of proteins dissolved in water, as we will see in experiment 2.8. The yolk contains mostly lipids (fat) and also water (50%). One of the main lipids in egg yolk is lecithin (a type of phospholipid). The remaining components are surfactant molecules, i.e. they contain a hydrophobic part that repels water and interacts with oil droplets and a hydrophilic part that interacts with water. These molecules coat the fats and, when dispersed, form micelles. In this experiment we will see how these molecules act in mayonnaise. Materials • • • • • •

1 egg 200 mL olive oil Vinegar or lemon juice Salt 1 mixer 1 blender glass

MAYONNAISE

Figure 2.13. Experiment 2.5. Ilustration: Noemí García Lorenzo.

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2.5 EXPERIMENTO

Procedimiento 1. Rompe el huevo en un plato. Esto sirve para comprobar si hay algún resto de cáscara y evitar una posible contaminación por Salmonella. En la cáscara del huevo es donde se encuentra esta bacteria. 2. Transfiere el huevo al vaso de la batidora y añade la sal, el vinagre (o zumo de limón) y la mitad del aceite. Coloca el brazo de la batidora en el interior, tocando la base, y comienza a batir a potencia baja. No debes mover la batidora hasta que la mezcla esté emulsionada; entonces, y solo entonces, añade el resto del aceite y levanta al tiempo que seguimos batiendo hasta obtener el espesor deseado. Explicación La salsa mayonesa es una emulsión de aceite y agua (vinagre o zumo de limón). En el capítulo 4 volveremos a hablar de las emulsiones en la cocina. Si intentamos mezclar agua y aceite, ni la mejor batidora del mundo conseguirá que permanezcan juntas mucho tiempo. El aceite se juntará de nuevo y se colocará por encima del agua porque es menos denso y pesa menos. Esta separación se produce por la incompatibilidad de las moléculas apolares (hidrófobas) del aceite y las polares (hidrófilas) del agua. Para que el agua y el aceite dejen de repelerse hace falta un agente emulsionante que los atraiga y mantenga unidos; es decir, se necesita un intermediario que una las moléculas de aceite y de agua por igual. Este papel lo desempeña la lecitina de la yema de huevo. Las moléculas de lecitina tienen una parte polar, que atrae las moléculas de agua, y otra apolar, que atrae las de aceite. De esta manera se forman las micelas, unas pequeñas esferas (o estructuras esféricas) estables formadas por cientos de estas moléculas que ayudan a la emulsión. El limón o el vinagre provocan la desnaturalización de las proteínas de la clara y aumentan las cargas eléctricas de las moléculas tensioactivas que se repelen más intensamente. Al desplegarse también exponen su interior hidrófobo, convirtiéndose ellas mismas, a su vez, en moléculas tensioactivas. Además, la clara aporta agua a la emulsión, por lo que las gotas de aceite disponen de más espacio para moverse y la mayonesa queda menos viscosa. Pero esto no es todo lo que se necesita para conseguir una emulsión estable o una mayonesa perfecta. ¿Por qué se corta la mayonesa? Una mala proporción de aceite, huevo o vinagre, la diferencia de temperatura entre los ingredientes o un incorrecto batido transforman la emulsión en un líquido homogéneo o en dos fases macroscópicas, lo que hace que “se corte” la mayonesa. Para que esto no suceda, hay que separar el aceite en pequeñas gotitas, de manera que el emulsionante sea capaz de rodearlas y aislarlas, logrando que se unan al agua. El truco está en echar el aceite encima del huevo y no mover la batidora de la parte baja del recipiente hasta que empiece a emulsionar. Una vez que comienza a espesar, ya podemos mover la batidora hacia arriba e incorporar el resto del aceite.

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2.5 EXPERIMENT

Procedure 1. Crack the egg on a plate. This is to check for any remaining shell to avoid possible salmonella contamination. The eggshell is where Salmonella bacteria are found. 2. Transfer the egg to the blender jug and add the salt, vinegar (or lemon juice) and half the oil. Place the blender arm inside, touching the base, and begin to blend on low power. Do not move the mixer until the mixture is emulsified, then (only then) add the rest of the oil and lift while continuing to whisk until the desired thickness is reached. Explanation Mayonnaise is an emulsion of oil and water (vinegar or lemon juice). We will come back to emulsions in the kitchen in chapter 4. If we try to mix water and oil, even the best blender in the world will not be able to keep them together for long. The oil will come back together and sit on top of the water because it is less dense and weighs less. This separation is caused by the incompatibility of their molecules, the apolar (hydrophobic) molecules of the oil and the polar (hydrophilic) molecules of the water. In order for water and oil to stop repelling each other, an emulsifying agent is needed to attract them and keep them together. In other words, an intermediate is needed to bind the oil and water molecules together equally. This role is played by the lecithin in egg yolk. The lecithin molecules have a polar part, which attracts the water molecules, and an apolar part, which attracts the oil molecules. So, the micelles are formed. They are small stable spheres (or spherical structures) made up of hundreds of these molecules, which help to achieve emulsion. Lemon or vinegar cause the proteins in the egg white to denature and increase the electrical charges of the surfactant molecules, which repel each other more strongly. When unfolded, they also expose their hydrophobic interior and become surfactant molecules themselves. In addition, the egg white adds water to the emulsion, giving the oil droplets more room to move and making the mayonnaise less viscous. But this is not all that is needed to achieve a stable emulsion or a perfect mayonnaise. Why does the mayonnaise break? A bad ratio of oil, egg or vinegar, a difference in temperature of the ingredients or incorrect mixing transforms the emulsion into a homogeneous liquid or into two macroscopic phases, which is known as “cutting the mayonnaise”. To prevent the mayonnaise from splitting, the oil must be separated into small droplets so that the emulsifier is able to surround them and, by isolating them, they must be able to bind to the water. The trick is to pour the oil on top of the egg and not move the mixer from the bottom of the bowl until it starts to emulsify. Once it starts to thicken, we can move the mixer upwards and add the rest of the oil.

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INVESTIGA POR TU CUENTA

2.2. Taller de hipertensión Busca cómo se mide la presión sanguínea (muchos lo llaman “medir la tensión”) y averigua cuáles son los valores de la presión arterial normal, elevada e hipertensión. Dibuja un dispositivo de medida de presión sanguínea y explica cómo funciona. Busca y celebra en clase el Día Internacional de la Hipertensión. Prepara infografías como las de esta página web para fijar los conceptos:

Estos son algunos consejos a seguir para tomarse adecuadamente la tensión: hazlo cuando estés tranquilo; no te tomes la tensión al acabar de comer, siéntate y descansa 5 minutos; usa siempre el mismo brazo; apoya la espalda, no cruces las piernas y apoya bien los pies en el suelo; no hables; no tomes alcohol, café o tabaco antes de la medición; registra el resultado. Haz una infografía original con todos estos consejos. Habrá premio para la más original. El descubrimiento de cómo se regula el metabolismo del colesterol mereció el Premio Nobel en Fisiología o Medicina en 1985 para los científicos Michael S. Brown (1941) y Joseph L. Goldstein (1940). Visita la página de los Premios Nobel, conócelos mejor y realiza algunos de los juegos que propone en clase o en casa:

Figura 2.14. Michael S. Brown (izquierda) y Joseph L. Goldstein (derecha). Fotografías: Archivo de la Fundación Nobel.

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DO YOUR OWN RESEARCH

2.2. Hypertension workshop Find out how blood pressure is measured and find out what the values are for normal blood pressure, elevated blood pressure and hypertension. Draw a blood pressure measuring device and explain how it works. Look up and celebrate International Hypertension Day in class. Prepare infographics like the ones on this pageweb to fix the concepts in your mind:

Here are some tips to follow to take your blood pressure correctly: do it when you are calm; do not take your blood pressure after eating, sit down and rest for 5 minutes; always use the same arm; supports your back, do not cross your legs and keep your feet flat on the floor; do not talk; do not drink alcohol, coffee or tobacco before the measurement; write down the result. Make an original infographic with all these tips. There will be a prize for the most original one. The discovery of how cholesterol metabolism is regulated won the Nobel Prize in Physiology or Medicine in 1985 for scientists Michael S. Brown (1941) and Joseph L. Goldstein (1940). Visit the Nobel Prize page, get to know them better and play some of the games proposed in class or at home:

Figure 2.14. Michael S. Brown (left) y Joseph L. Goldstein (right). Photographs: Archivo de la Fundación Nobel.

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2.6 EXPERIMENTO

Taller los cristales del chocolate nivel secundaria

El chocolate está compuesto por manteca de cacao en diferentes proporciones. La manteca de cacao cristaliza, es decir, forma cristales entre 18 °C y 25 °C. Los cristales son estructuras moleculares formadas por átomos o iones conectados entre sí en un patrón organizado que se repite en todo el sólido. Esta estructura hace que el chocolate se mantenga sólido a temperatura ambiente y se derrita en la boca. Los cristales del chocolate varían en su dureza y en su temperatura de fusión. Un buen chocolate debe cumplir varios requisitos. Sus cristales deben ser lo suficientemente duros para que forme tabletas o barritas consistentes, y a la vez se partan con facilidad. El punto de fusión de los cristales debe ser ligeramente superior a la temperatura ambiente, pero inferior a la temperatura del cuerpo, para que el chocolate se funda en la boca. El último requisito es que los cristales sean pequeños; si los cristales tienen un tamaño mayor que el de las demás partículas sólidas que lo componen, el chocolate tendrá una textura arenosa poco agradable al paladar y un aspecto poco brillante. Una curiosidad. Los cristales del chocolate no suelen ser estables a temperaturas superiores a los 20 °C. En este caso, los cristales pueden migrar lentamente del interior del chocolate hacia la superficie, en donde recristalizan formando una capa blanquecina conocida como blooming. Materiales • 1 lápiz • 1 regla • 1 papel de bandeja de horno o papel encerado • 1 cuenco para microondas • 5 tazas pequeñas para microondas limpias y secas • 2 o 3 barras de chocolate negro de 60-70% de cacao (sin almendras ni otros complementos) • Microondas o una olla de agua en la que se pueda colocar el cuenco sin tocar el fondo, a modo de baño María • 1 cuchara sopera o espátula • 6 cucharas de café de plástico limpias y secas para remover (no usar madera) • Mantequilla, aceite de oliva y leche • Termómetro de cocina (opcional) Figura 2.15. Cristales del chocolate. Fotografía: Depositphotos.

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Chocolate crystals workshop

2.6 EXPERIMENT

secondary level

Chocolate is made up of cocoa butter in different proportions. Cocoa butter crystallises, i.e. it forms crystals, between 18 and 25 °C. Crystals are molecular structures formed by atoms or ions connected together in an organised pattern that is repeated throughout the solid. This structure causes chocolate to remain solid at room temperature and melt in the mouth. Chocolate crystals vary in hardness and melting temperature. A good chocolate must meet several requirements. Its crystals must be hard enough to form consistent tablets or bars, yet break easily. The melting point of the crystals must be slightly above room temperature, but below body temperature, so that the chocolate melts in the mouth. The final requirement is that the crystals must be small; if the crystals are larger than the other solid particles that make up the chocolate, the chocolate will have a sandy texture that is unpalatable and not very glossy. A curiosity. Chocolate crystals are not usually stable at temperatures above 20 °C. In this case, the crystals can slowly migrate from inside the chocolate to the surface, where they recrystallise to form a whitish layer known as blooming. Materials • • • • • •

•

• • • •

1 pencil 1 ruler 1 baking tray paper or waxed paper 1 microwave-safe bowl 5 small microwave-safe cups that are clean and dry 2 or 3 bars of 60-70% cocoa dark chocolate (no almonds or other additions) Microwave or a pot of water in which the bowl can be placed without touching the bottom, like a water bath 1 tablespoon or spatula 6 clean, dry plastic coffee spoons for stirring (do not use wood) Butter, olive oil and milk Cooking thermometer (optional)

Figure 2.15. Chocolate crystals. Photography: Depositphotos.

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2.6 EXPERIMENTO

Procedimiento 1. Con el lápiz y la regla dibuja, en un papel de bandeja de horno, una cuadrícula formada por 6-8 cuadrados de unos 3×3 cm y numéralos. En estos cuadrados depositarás las diferentes muestras de chocolate para enfriarlas y observarlas. 2. Mete una de las tazas en el congelador antes de comenzar el taller. 3. Rompe el chocolate en trozos y colócalos en el cuenco para microondas. Separa unos trozos pequeños en un plato aparte. 4. Fusión del chocolate: • Método del microondas. Coloca el cuenco con los fragmentos de chocolate en el microondas y, a media potencia, selecciona ráfagas de 30 segundos, para que puedas sacar el cuenco y remover el chocolate cada intervalo de 30 segundos, hasta que esté derretido (no del todo) pero sin sobrecalentarlo. Si tienes un termómetro a mano, no pases de 43 °C-45 °C. Cuando el chocolate esté derretido, saca el cuenco del microondas y remuévelo bien con la cuchara o espátula hasta que todos los grumos desaparezcan. • Método del baño maría. Derrite el chocolate en el cuenco colocado sobre la cazuela con agua caliente (sin hervir). Remueve constantemente el chocolate con la cuchara o la espátula limpia hasta que el chocolate se derrita por completo. Retira del fuego y remueve con la cuchara hasta que todos los pequeños grumos desaparezcan. El chocolate líquido debe estar tibio (alrededor de 43 °C si se usa un termómetro). 5. Toma una pequeña cantidad de chocolate con la punta de una cucharita de café y déjala caer en el cuadrado nº 0 del papel de horno. Esta es la muestra control del chocolate sin tratamiento. 6. Prepara cinco muestras de chocolate en diferentes condiciones que modificarán su proceso recristalización. Para ello, añade a cada una de las cinco tazas 2-3 cucharadas del chocolate caliente derretido y los siguientes ingredientes que se indican a continuación. Una vez añadidos, mezcla bien el chocolate con los ingredientes con ayuda de la cuchara de café hasta que se enfríe y observes que cambia la textura. • Taza 1: añade un trocito de chocolate sólido. Este actúa como una “semilla” de cristal, es decir, es un armazón donde crecerán los nuevos cristales. Deposita una pequeña cantidad de la mezcla en el cuadrado nº 1. • Taza 2: añade la mantequilla (una cucharada sopera). La mantequilla es una grasa sólida diferente al chocolate. Deposita una pequeña cantidad de la mezcla en el cuadrado nº 2. • Taza 3: añade el aceite de oliva (una cucharada sopera). El aceite de oliva es una grasa líquida. Deposita una pequeña cantidad de la mezcla en el cuadrado nº 3. • Taza 4: añade la leche (una cucharada sopera). Algunas de las moléculas del chocolate son solubles en agua y se disolverán en la porción acuosa de la leche, mientras que otras son hidrófobas (repelen el agua) y se agruparán. Deposita una pequeña cantidad de la mezcla en el cuadrado nº 4. • Taza 5: pon en la taza que ha estado en el congelador el chocolate derretido caliente. Se produce un enfriado rápido. Deposita una pequeña cantidad de la mezcla en el cuadrado nº 5. 44

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2.6 EXPERIMENT

Procedure 1. With the pencil and ruler draw on a baking tray paper a grid formed by 6-8 squares of about 3×3 cm and number them. On these squares you will place the different chocolate samples to cool and observe them. 2. Put one of the cups in the freezer before starting the workshop. 3. Break the chocolate into pieces and place them in the microwaveable bowl. Set aside a few small pieces on a separate plate. 4. Melt the chocolate: • Microwave method – Place the bowl with the chocolate chips in the microwave and on medium power select 30 second bursts, so you can take the bowl out and stir the chocolate at every 30 second interval, until it is melted (not all the way through) but not overheated. If you have a thermometer handy, don’t go above 43 °C-45 °C. When the chocolate is melted, remove the bowl from the microwave and stir well with a spoon or spatula until all the lumps are gone. • Bain Marie method – Melt the chocolate in the bowl set over the pan of hot (but not boiling) water. Stir the chocolate constantly with a clean spoon or spatula until the chocolate is completely melted. Remove from the heat and stir with the spoon until all small lumps disappear. The liquid chocolate should be lukewarm (around 43 °C if using a thermometer). 5. Take a small amount of chocolate with the tip of a teaspoon, and drop it on square 0 of the baking paper. This is the control sample of the untreated chocolate. 6. Prepare five samples of chocolate under different conditions that will modify its recrystallisation process. To do this, add 2-3 tablespoons of the melted hot chocolate and the following ingredients listed below to each of the five cups. Once added, mix the chocolate well with the ingredients using a coffee spoon until it cools down and you notice that the texture changes. • Cup 1: add a small piece of solid chocolate. This acts as a crystal “seed”, i.e. it is a framework where the new crystals will grow. Place a small amount of the mixture in square no. 1. • Cup 2: add butter (one tablespoon). Butter is a solid fat that is different from chocolate. Drop a small amount of the mixture into square no. 2. • Cup 3: add olive oil (one tablespoon). Olive oil is a liquid fat. Place a small amount of the mixture in square no. 3. • Cup 4: add milk (one tablespoon). Some of the chocolate molecules are water-soluble and will dissolve in the milk, while others are hydrophobic (water-repellent) and will clump together. Pour a small amount of the mixture into square no. 4. • Cup 5: put the hot melted chocolate into the cup that has been in the freezer. Rapid cooling takes place. Place a small amount of the mixture in square no. 5. 45

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2.6 EXPERIMENTO

7. Observa la formación de los cristales del chocolate en las cinco muestras. 8. Anota en una tabla para cada muestra las siguientes propiedades: a) Brillo. b) Velocidad de aparición del brillo. c) Densidad. d) Textura global. e) Textura al tocarlo. f ) Dureza al romperlo. g) Textura en la boca.

Para aprender más Experimento online “Los cristales del chocolate”.

Figura 2.16. Experimento 2.6. Fotografía: Depositphotos.

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2.6 EXPERIMENT

7. Observe the formation of the chocolate crystals in the five samples. 8. Write down the following properties in a table for each sample: a) Lustre (sheen or gloss). b) Rate of appearance of gloss. c) Density. d) Overall textura. e) Texture when touched. f ) Hardness when broken. g) Texture in the mouth.

To learn more “Chocolate crystals” workshop.

Figure 2.16. Experiment 2.6. Photography: Depositphotos.

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Fibra

Figura 2.17. Fotografía: Depositphotos.

Este nutriente forma parte de la composición de muchos alimentos vegetales. ¡Importante! La fibra no está formada por un único tipo de biomolécula, como sucede en los azúcares, las grasas, las proteínas y las vitaminas; o por un tipo de elemento, como en los minerales. Es decir, la fibra está compuesta por una mezcla de moléculas con diferentes propiedades. Unas son solubles en agua y se asimilan en el aparato digestivo: son los componentes de la fibra soluble (por ejemplo, la pectina). Otras son insolubles en agua y no se asimilan, excepto si son atacadas por las bacterias de la microbiota intestinal que se encuentran en el intestino grueso: son los componentes de la fibra insoluble (por ejemplo, la celulosa y la lignina). La reacción que realizan estas bacterias se llama fermentación. De ellas hablaremos a continuación, y de la fermentación conoceremos más en el capítulo 4. La fibra soluble retiene el agua, como si fuera una esponja, aumenta el volumen de las heces y ayuda a darle consistencia. Esto facilita su fermentación por las bacterias del intestino grueso. El contenido medio de fibra soluble en los alimentos varía entre el 38% en las frutas, el 32% en los cereales, las verduras y las hortalizas y el 25% en las leguminosas.

Los componentes mayoritarios de la fibra insoluble son los hidratos de carbono complejos (polisacáridos), como la celulosa o el almidón y otras moléculas como la lignina, los fitanos o los taninos, entre otros, que no son hidratos de carbono. La celulosa forma parte de las paredes de las células vegetales y es abundante en las hortalizas de hoja verde. El almidón es abundante en el arroz y las patatas. La lignina es una molécula muy compleja, forma parte de los tejidos leñosos y vasculares de las plantas. Se encuentra en los cereales (avena, centeno, trigo) y en las hortalizas como la zanahoria, entre otros. ¿Qué función tiene la fibra? Juega un papel muy importante en la digestión. Regula el proceso digestivo y reduce el estreñimiento al actuar como un laxante. También protege contra algunas enfermedades crónicas (cardiovasculares, diabetes y, especialmente, del cáncer de colon). Por ejemplo, las pectinas ayudan a reducir la absorción de algunos nutrientes que en exceso pueden tener un efecto negativo para la salud. En particular, los niveles del colesterol o de la glucosa en sangre que vimos en el apartado de las grasas y los azúcares, respectivamente. Sin embargo, puede tener algunos efectos negativos si se consume en exceso. Su efecto laxante puede hacer

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que los nutrientes pasen más deprisa por el aparato digestivo y así disminuya su absorción. La fibra también puede retener algunos minerales (calcio, hierro, zinc o magnesio) y favorecer su eliminación por las heces. Este caso extremo puede provocar deficiencias de estos nutrientes. De ello hablaremos en este capítulo en el apartado de los minerales. Para saber más La mayoría de los alimentos tienen una mezcla de fibra insoluble y fibra soluble, pero solo una pequeña cantidad de la fibra que comemos se digiere en el estómago y se absorbe en el intestino. Las enzimas digestivas, que son un tipo de proteínas, realizan esta función. Pero no todo está perdido. La fibra que escapa de la digestión es fermentada parcialmente por las bacterias de la microbiota intestinal. Su fermentación produce ácidos grasos de cadena corta volátiles. Estos también son una fuente de energía para el cuerpo humano. A veces, la fermentación causa flatulencia y dolor abdominal. Otro dato a tener en cuenta es que la fermentación de la celulosa y la lignina es poco eficaz. Es decir, tiene muy bajo rendimiento comparado con otros nutrientes como los hidratos de carbono o las grasas. Aporta muy poca cantidad de energía al cuerpo humano.

Figura 2.18. Fotografía: Depositphotos.

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2.7 EXPERIMENTO

Contenido de fibra en frutas y hortalizas nivel primaria y secundaria

Materiales • • • • • • • • •

2 manzanas 2 zanahorias 1 calabacín 2 hojas de lechuga 2 hojas de col 1 licuadora o batidora 1 colador 5 cucharas soperas 5 boles o platos

Procedimiento 1. Lava las hojas de lechuga, la col, las manzanas, las zanahorias y el calabacín. 2. Por separado, bate en la licuadora o con ayuda de una batidora las frutas y hortalizas que has preparado en crudo, sin cocinarlas. 3. Cuela el puré que has obtenido con el colador. Retira el filtrado y recoge con la cuchara lo que ha quedado (sedimento) en el colador. Ponlo en un bol o plato. En el puré filtrado está la fibra que contiene cada alimento. 4. Compara las cantidades que has obtenido en cada filtrado y ordénalas por su peso o tamaño. Anota las Figura 2.19. Experimento 2.7. Fotografía: Depositphotos. diferencias. ¿Cuál de ellos contiene más fibra? 5. Repite el experimento cociendo antes las frutas y hortalizas durante 5-10 minutos. Compara y anota las diferencias. 6. Repite el experimento con las manzanas y zanahorias peladas y sin pelar. Compara y anota las diferencias. 50

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Fibre content of fruit and vegetables

2.7 EXPERIMENT

primary and secondary level

Materials • • • • • • • • •

2 apples 2 carrots 1 courgette 2 lettuce leaves 2 cabbage leaves 1 blender or mixer 1 colander 5 soap spoons 5 bowls or plates

Procedure 1. Wash the lettuce leaves, cabbage, apples, carrots and courgette. 2. Separately, blend the fruits and vegetables that you have prepared raw, without cooking them, in a blender or with the help of a mixer. 3. Strain the puree you have obtained through a sieve. Remove the filtrate and collect what is left over (the sediment) in the strainer with a spoon. Put it in a bowl or on a plate. In the filtered puree is the fibre contained in each food. 4. Compare the amounts you have obtained in each filtrate and rank them in order of weight or size. Make a note of the differences, Figure 2.19. Experiment 2.7. Photography: Depositphotos. which one contains more fibre? 5. Repeat the experiment by cooking the fruits and vegetables first for 5-10 min Compare and note the differences. 6. Repeat the experiment with peeled and unpeeled apples and carrots. Compare and note the differences. 51

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Minerales

Para saber más

Son sustancias inorgánicas esenciales que se necesitan en pequeñas cantidades. Pero no todos los minerales se necesitan en la misma cantidad. Según la cantidad necesaria se clasifican en macronutrientes (calcio, fósforo, magnesio, sodio, cloro y potasio) y micronutrientes (cobre, cromo, flúor, hierro, manganeso, selenio, yodo y zinc). De los macronutrientes necesitamos 250 mg diarios, frente a los 20 mg diarios de los micronutrientes. El calcio es el mineral más abundante del cuerpo humano junto al fósforo. La mayor parte del calcio (más del 99%) está en los huesos y en los dientes, pero también se encuentra en la sangre, en los músculos y en el líquido que hay entre las células. Los minerales están presentes en la mayoría de los alimentos naturales y son resistentes al cocinarlos. No les afecta el calor, pero se pueden perder en las aguas de cocción o quedar retenidos en la fibra que no se absorbe durante la digestión.

El contenido de minerales en los alimentos vegetales frescos puede variar según su procedencia y la composición del suelo donde hayan sido cultivados. Por otro lado, algunos alimentos contienen sustancias que actúan como antinutrientes, como la fibra insoluble, que atrapa a los minerales e impide su absorción en el intestino. Por ejemplo, el ácido fítico es un antinutriente que puede atrapar el calcio, el magnesio, el hierro y el zinc. Todos ellos son esenciales para nuestro organismo. El ácido fítico se encuentra en las semillas de algunos cereales (arroz integral), en las legumbres (garbanzos, lentejas) y en los frutos secos como las almendras, las avellanas y las nueces, entre otros.

¿Qué función tienen los minerales? Son esenciales para la actividad de las células. Tienen una importante función estructural y reguladora en el organismo. Participan en la contracción muscular, en los impulsos nerviosos y en la actividad del cerebro. No aportan energía.

Proteínas Son nutrientes esenciales para el cuerpo humano y componentes esenciales de las células. Después del agua, las proteínas son las moléculas más abundantes del cuerpo humano. Están formadas por cadenas de aminoácidos de longitud variable. El orden y la posición de los aminoácidos en la cadena dependen de la secuencia de los genes de cada persona. Todas las proteínas están compuestas por los elementos carbono (C), hidrógeno (H), oxígeno (O) y

nitrógeno (N), y muchas de ellas también contienen azufre (S) y fósforo (P). Durante la digestión, las proteínas se descomponen en el estómago en los veinte aminoácidos diferentes que las forman. Nueve de ellos (histidina, isoleucina, leucina, lisina, metionina, fenilalanina, treonina, triptófano y valina) son esenciales porque no los produce el cuerpo humano. Solo se obtienen a través de la dieta. Las personas sanas que consumen una dieta equilibrada rara vez necesitan tomar suplementos de proteínas. En el capítulo 6 hablaremos de los falsos mitos que circulan sobre este tema. Las proteínas se encuentran principalmente en los alimentos de origen animal, como la carne, el pescado, el huevo, la leche y los derivados lácteos (queso, yogur). No obstante, también se encuentran en alimentos vegetales, como las legumbres, los frutos secos y los cereales, aunque en menor proporción. Por ejemplo, el gluten es una proteína que se encuentra en la semilla de algunos cereales, principalmente en el trigo. Esta proteína le da elasticidad a la masa de harina y consistencia y esponjosidad a los panes y masas horneadas. Por este motivo es apreciado en la alimentación y por su poder espesante. Algunas personas no son capaces de digerir esta proteína por completo. En estos casos, tras la ingesta se generan fragmentos proteicos que

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Figura 2.20. Molécula de la gliadina, proteína componente del gluten. Ilustración: Wikipedia.

activan el sistema inmunológico y causan la enfermedad celíaca. De ello hablaremos en el capítulo 5. ¿Qué función tienen las proteínas? Participan prácticamente en todos los procesos biológicos que se producen en nuestro cuerpo. Las proteínas son los nutrientes que desempeñan un mayor número de funciones en las células. Son esenciales para el crecimiento, gracias a su contenido de nitrógeno, que no está presente en otras biomoléculas como los lípidos o los hidratos de carbono. Hay proteínas que digieren los alimentos como modo de obtener energía (enzimas digestivas), otras transportan el oxígeno en la sangre (hemoglobina) u otros elementos esenciales, como el calcio, el hierro o el cobre, o incluso transportan moléculas de mayor tamaño, como otras proteínas o sus componentes, los aminoácidos. Las proteínas también forman parte de los músculos y de los tejidos, tienen función metabólica, reguladora y de defensa ante

agentes externos y reparan daños en el organismo, entre otras funciones. Además, las proteínas pueden proporcionar energía en una cantidad similar a los hidratos de carbono. Haciendo un símil con las herramientas informáticas, podríamos generalizar

diciendo que el ADN representa el disco duro de una célula, donde se encuentra encriptada la información necesaria para que se mantenga viva, mientras que las proteínas serían el software necesario para desencriptar y ejecutar dicha información. 53

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2.8 EXPERIMENTO

De la clara de huevo al merengue nivel secundaria

El huevo tiene dos partes claramente diferenciadas: la clara y la yema. La clara está formada principalmente por proteínas y agua. Muchas de las proteínas que hay en las células y en los alimentos tienen una estructura estable y definida necesaria para su función. Pero esta estructura puede alterarse por condiciones externas (efectos físicos) o reacciones químicas, es decir, la proteína sufre una desnaturalización. En este experimento veremos cómo la proteína mayoritaria de la clara del huevo, la ovoalbúmina, se modifica al batirla. Materiales • 2 huevos crudos • 2 platos • 1 tenedor Procedimiento Rompe los huevos y separa las yemas y las claras en platos diferentes. Bate las claras intensamente. Así, al batirlas se convierten en merengue (¡qué rico!), una sustancia blanca, sólida y opaca. Con esta acción las fuerzas que mantienen estable la estructura de la ovoalbúmina se rompen y expone su interior hidrófobo. Se convierte en una molécula tensioactiva que es capaz de estabilizar una fina capa de agua y encapsular aire en su interior. La clara del huevo ya no es transparente, se ha transformado en una “espuma”. Se dice que hemos batido la clara a “punto de nieve”. Esta es la base del popular merengue. La proteína desnaturalizada tiene una estructura amorfa. Pero eso, a nuestro estómago, le da igual.

Figura 2.21. Experimento 2.8. Ilustración: Noemí García Lorenzo.

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From egg white to meringue

2.8 EXPERIMENT

secondary level

The egg has two clearly differentiated parts: the white and the yolk. The white is mainly made up of proteins and water. Many of the proteins in cells and food have a stable and defined structure necessary for their function. But this structure can be altered by external conditions (physical effects) or chemical reactions, i.e. the protein undergoes denaturation. In this experiment we will see how the major protein in egg white, ovalbumin, is modified when it is beaten. Materials • 2 raw eggs • 2 plates • 1 fork Procedure Break the eggs and separate the yolks and whites onto separate plates. Whisk the egg whites intensely. This will turn them into meringue (yummy!), a white, solid, opaque substance. This action breaks down the forces that keep the ovalbumin structure stable and exposes its hydrophobic interior. It becomes a surfactant molecule that is able to stabilise a thin layer of water and encapsulate air within it. The egg white is no longer transparent, as it has transformed into a “foam”. It is commonly said that we have beaten the egg white to “stiff peaks”. This is the basis of the popular meringue. The denatured protein has an amorphous structure. But our stomach doesn’t care about that.

Figure 2.21. Experiment 2.8. Ilustration: Noemí García Lorenzo.

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Figura 2.22. Hojas de plantas. Fotografía: Inmaculada Yruela (Real Jardín Botánico de Madrid-CSIC).

Pigmentos El color de muchos alimentos vegetales llama la atención. El amarillo de los limones o los plátanos, el naranja de las naranjas, el morado de las berenjenas y coles, el rojo del tomate, el verde de las espinacas o el brócoli son algunos ejemplos. El color es importante porque influye en nuestro gusto y en nuestras preferencias sobre un determinado alimento. Un alimento puede resultar más o menos atractivo y apetitoso por el color que tiene. ¿Sabes por qué las frutas y las verduras tienen esa variedad de colores? Se debe a los pigmentos, unas pequeñas moléculas orgánicas que absorben la luz. El pigmento más abundante en la naturaleza es la clorofila, que proporciona el color verde a las hojas de las plantas ¡Importante! La clorofila es la gran protagonista de la fotosíntesis oxigénica que realizan las plantas, además de las algas, las bacterias verdes y las diatomeas. 56

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Figura 2.23. Alimentos con distinto color. Fotografía: Depositphotos.

Los carotenos y las xantofilas dan el color amarillo-anaranjado. En las hojas de las plantas destacan cuando el color verde de la clorofila desaparece en el otoño. Otros pigmentos, como las antocianinas, dan el color morado o

rosado a la col lombarda, la berenjena o las fresas; y el licopeno proporciona el color rojo a los tomates, las sandías, los pimientos rojos o los pomelos. Todos estos pigmentos tienen propiedades antioxidantes que protegen de los

radicales libres, al igual que la vitamina C y E, como veremos más adelante. Los pigmentos vegetales se utilizan en la industria alimentaria: son la base de los colorantes alimenticios que se añaden en los alimentos procesados. 57

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2.9 EXPERIMENTO

Extracción de pigmentos vegetales nivel primaria y secundaria

Las hojas de las plantas contienen pigmentos que, a veces, a simple vista, no podemos apreciar porque el intenso color de las clorofilas los enmascaran. Con esta práctica los descubrirás. Materiales • • • • • • • • • • •

2 hojas de espinaca y 2 hojas de col lombarda Tijeras Etanol o alcohol de 96° 1 cuenco o mortero 1 cuchara sopera o maza de mortero pequeña 1 jeringa o pipeta 1 alfiler 1 tubo de ensayo o vasito 1 gasa o papel de filtro 2 tiras de papel de filtro (o filtro de cafetera) 2 frascos o vasos de vidrio

Procedimiento 1. Corta una hoja de espinacas en trocitos pequeños y colócalos en un mortero o cuenco. 2. Añade 20 ml de etanol o alcohol de 96° con una pipeta o jeringa y machaca los trocitos de hoja, con ayuda de una maza de mortero pequeña o una cuchara, hasta que el alcohol tome una coloración verde. Los pigmentos de los trocitos de hoja se disuelven en la solución alcohólica. 3. Filtra el extracto verde con ayuda de un embudo y una gasa o papel de filtro, y recoge el filtrado en un tubo de ensayo o vasito. 4. En uno de los vasos o frascos de vidrio vierte 5 ml de la solución verde filtrada, de manera que quede cubierto el fondo con una película del líquido. Una altura de 0,3-0,5 cm es suficiente. A continuación, coloca una tira de papel de filtro blanco de 2 cm de ancho, aproximadamente, doblada en ángulo, de forma que solo apoyen los lados doblados en el fondo y cuidando que el papel no toque las paredes del frasco o vaso.

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Extraction of plant pigments

2.9 EXPERIMENT

primary and secondary level

The leaves of plants contain pigments that we sometimes cannot see with the naked eye because the intense colour of chlorophylls masks them. With this activity you will discover them. Materials • • • • • • • • • • •

2 spinach leaves and 2 red cabbage leaves Scissors Ethanol or 96° alcohol 1 bowl or mortar 1 small spoon or a pestle 1 syringe or pipette 1 pin 1 test tube or beaker 1 gauze or filter paper 2 strips of filter paper (or coffee machine filter) 2 glass jars or beakers

Procedure 1. Cut a spinach leaf into small pieces and place them in a mortar or bowl. 2. Add 20 mL of ethanol or 96° alcohol with a pipette or syringe and crush the leaf pieces with a small pestle or spoon until the alcohol turns green. The pigments in the leaf pieces dissolve in the alcohol solution. 3. Filter the green extract using a funnel and gauze or filter paper and collect the filtrate in a test tube or beaker. 4. Pour 5 mL of the filtered green solution into one of the glass beakers or flasks so that the bottom is covered with a film of the liquid. A height of 0.3-0.5 cm is sufficient. Then place a strip of white filter paper about 2 cm wide, folded at an angle, so that only the folded sides rest on the bottom, taking care that the paper does not touch the walls of the flask or glass.

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2.9 EXPERIMENTO

5. En el otro vaso o frasco de vidrio vierte 5 ml de alcohol de 96° puro, de manera que quede cubierto el fondo con una altura de 0,3-0,5 cm, y coloca otra tira de papel de filtro blanco de 2 cm de la misma manera, pero en esta ocasión has de poner un punto del extracto de pigmentos, con ayuda de un alfiler humedecido, a una distancia de 1-2 cm del borde del papel. El punto tiene que quedar por encima del nivel de la solución alcohólica del fondo, es decir, no debe estar sumergido.

6. Retira a los 15-30 minutos la tira de papel. Observa y describe lo que ha ocurrido en ella en ambos casos. 7. Repite el experimento con las hojas de col lombarda y compara los resultados. Para aprender más Taller de cromatografía.

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2.9 EXPERIMENT

5. Pour 5 mL of pure 96° alcohol into the other glass beaker or flask so that the bottom is covered to a height of 0.3-0.5 cm and place another 2 cm strip of white filter paper in the same way, but this time place a dot of pigment extract with the help of a moistened pin at a distance of 1-2 cm from the edge of the paper. The dot must be above the level of the alcoholic solution at the bottom, i.e. it must not be submerged.

6. Remove the paper strip after 15-30 min. Observe and describe what has happened to it in both cases. 7. Repeat the experiment with the red cabbage leaves and compare the results. To learn more Chromatography workshop.

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2.10 EXPERIMENTO

La luz y los pigmentos nivel primaria y secundaria

La luz controla y regula procesos esenciales de las plantas que afectan a su desarrollo y crecimiento. Con esta sencilla práctica podremos observar los efectos de la luz en la formación de uno de los más importantes pigmentos vegetales: la clorofila. La formación de la clorofila depende de la luz, de su intensidad, de su calidad y de su composición. Recuerda que la luz blanca está formada por todos los colores del arcoíris. Materiales • • • • • • •

5-10 judías blancas Agua 1 pinza 6 platos de plástico blanco Papel de cocina absorbente Papel de aluminio Papel celofán amarillo, rojo, verde y transparente

Procedimiento Figura 2.24. Experimento 2.10.

1. En el fondo de un plato de plástico coloca un papel absorbente de cocina humedecido con agua y, sobre él, 5-10 judías. Tapa las judías con el mismo papel humedecido y mantenlas así durante 5 o 6 días. El papel debe estar siempre húmedo, por lo que habrá que vigilarlo y añadir unas gotas de agua cuando se seque. Durante este tiempo las judías germinarán. 2. Distribuye las judías germinadas con ayuda de unas pinzas en 5 platos de plástico, en los que previamente se ha cubierto el fondo con papel absorbente de cocina humedecido con agua. Cubre cada uno de los platos con: i) papel de aluminio (oscuridad); ii) papel transparente (luz blanca); iii) papel celofán rojo (luz roja y naranja); iv) papel celofán verde (luz amarilla y verde), y v) papel celofán amarillo (luz roja, naranja, amarilla y verde). Comprueba que el papel absorbente se mantiene siempre húmedo. 3. Observa durante dos semanas el crecimiento de las hojas y las raíces. ¿Qué diferencias observas?

Ilustración: Depositphotos.

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Light and pigments

2.10 EXPERIMENT

primary and secondary level

Light controls and regulates essential processes in plants that affect their development and growth. With this simple experiment we can observe the effects of light on the formation of one of the most important plant pigments: chlorophyll. The formation of chlorophyll depends on light, its intensity, its quality and its composition. Remember that white light is made up of all the colours of the rainbow. Materials • • • • • • •

5-10 white beans Water 1 pair of tweezers 6 white plastic plates Absorbent kitchen paper Aluminium foil Yellow, red, green and transparent cellophane paper

Procedure Figure 2.24. Experiment 2.10.

1. In the bottom of a plastic plate, place an absorbent kitchen paper dampened with water and 5-10 beans on it. Cover the beans with the same damp paper and keep them like this for 5 or 6 days. The paper should always be damp, so keep an eye on it (the paper) and add a few drops of water when it dries out. During this time the beans will germinate. 2. Spread the sprouted beans with tongs on 5 plastic plates, which have previously been covered with absorbent kitchen paper dampened with water. Cover each of the plates with: (i) aluminium foil (dark); (ii) transparent paper (white light); (iii) red cellophane paper (red and orange light); (iv) green cellophane paper (yellow and green light); (v) yellow cellophane paper (red, orange, yellow and green light). Check that the absorbent paper is always kept moist. 3. Observe the growth of leaves and roots for two weeks. What differences do you observe?

Ilustration: Depositphotos.

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Figura 2.25. Molécula de la vitamina C. Ilustración: Depositphotos.

C6H8O6

¿Qué función tienen las vitaminas?

Vitamina C (ácido ascórbico)

Vitaminas Son biomoléculas que, en su mayoría, no pueden ser sintetizadas por el cuerpo humano. Por ello, debemos tomarlas con los alimentos. Nuestro cuerpo necesita 13 vitaminas esenciales para crecer y desarrollarse normalmente. Se necesitan en dosis muy pequeñas, de unos pocos miligramos o microgramos. Cantidades mil o un millón de veces más pequeñas que los minerales. Una vez ingeridas con los alimentos, se asimilan en el aparato digestivo, que las transforma en compuestos más sencillos para poder absorberlas. Las vitaminas esenciales son: A, B1, B2, B3, B5, B6, B12, C, D, E, K, ácido fólico y biotina.

Las vitaminas son indispensables para para la vida. Su carencia puede debilitar el organismo y el sistema inmunitario. Las vitaminas se encuentran tanto en alimentos de origen animal como vegetal: en el aceite de oliva, la carne, los cereales, las frutas, las hortalizas, los huevos, la leche, las legumbres, las nueces y frutos secos o el pescado. La mayoría de las personas son capaces de consumir cantidades suficientes de vitaminas con una dieta equilibrada. Sin embargo, los que siguen una dieta vegetariana o vegana y las personas mayores de 50 años pueden necesitar suplementos de vitamina B12 porque es una vitamina que se encuentra mayoritariamente en los animales.

El cuerpo humano las necesita para asimilar otros nutrientes y regular el metabolismo. Son importantes para el buen funcionamiento del sistema nervioso y participan en la formación de las hormonas, los glóbulos rojos y el material genético. Son también imprescindibles para el correcto funcionamiento de muchas enzimas, que son las proteínas que catalizan (aceleran) todas las reacciones bioquímicas. Además, algunas vitaminas son antioxidantes, es decir, ayudan a luchar contra el exceso de radicales libres que dañan el ADN, las proteínas y los lípidos. Cuando nos exponemos al sol, o cuando realizamos una actividad física, nuestro cuerpo produce radicales libres. Unas moléculas que son tóxicas para las células y para el cuerpo humano. Causan el envejecimiento y algunas enfermedades como el cáncer. Las vitaminas C y E y los pigmentos, como los antocianinas y los carotenos, contrarrestan la acción de los radicales libres y son necesarios para combatir este daño en las células.

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Referencias Aranceta, Javier et al. (2020): La alimentación del siglo XXI: Un objetivo común basado en la evidencia científica, Madrid, Agrifood Comunicación, https://bit.ly/3SCMGSb. Ciudad Ciencia: Las moléculas que comemos [exposición], CSIC, https://bit.ly/41r0CTn. Federación Española de la Nutrición (FEN), https://www.fen.org.es/. Herrero, Miguel (2018): Los falsos mitos de la alimentación, Madrid, CSIC y Los Libros de la Catarata. Ibáñez, Elena y Herrero, Miguel (2017): Las algas que comemos, Madrid, CSIC y Los Libros de la Catarata. López Fandiño, Rosina (2014): Las proteínas de los alimentos, Madrid, CSIC y Los Libros de la Catarata.

López-Mascaraque, Laura y Alonso Peña, José Ramón (2017): El olfato, Madrid, CSIC y Los Libros de la Catarata. Martín Arribas, María Ángeles (2016): El chocolate, Madrid, CSIC y Los Libros de la Catarata. Mora Gallardo, Carmen y Van Wely, Karel H. M. (2019): El ADN, Madrid, CSIC y Los Libros de la Catarata. Peláez, Carmen y Requena, Teresa (2017): La microbiota intestinal, Madrid, CSIC y Los Libros de la Catarata. Pérez Jiménez, Jara (2021): Los superalimentos, Madrid, CSIC y Los Libros de la Catarata. Sánchez Perona, Javier (2022): Los alimentos ultraprocesados, Madrid, CSIC y Los Libros de la Catarata.

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Fiona Veira-McTiernan y Álvaro Martínez del Pozo

3. Los sentidos en la alimentación El sabor no solo está en el gusto y el olfato Nuestros sentidos nos ayudan a percibir cómo sabe la comida. Con el sentido del gusto percibimos cinco sabores (dulce, amargo, ácido, salado y umami). El olfato nos permite detectar los olores. Pero los otros sentidos también son importantes. La vista nos ayuda a reconocer la comida. El sentido del tacto nos ayuda a detectar su temperatura, averiguar si es picante (a través de los receptores de temperatura en la boca o receptores del dolor) o experimentar qué textura tiene. Hasta el oído es importante: ¡imagínate comer patatas fritas de bolsa que no fuesen crujientes o morder una zanahoria de manera silenciosa! El cerebro recibe toda esa información y la combina con lo que

sabemos —o esperamos— de esos alimentos (¿es nuestra comida favorita?, ¿no sabemos lo que es?) y con cómo nos sentimos (¿tenemos hambre?, ¿estamos cansados?). Procesa toda esa información y crea una experiencia sensorial para nosotros (“¡delicioso!”, “¡no me gusta!”). De todas formas, aunque saborear una comida sea un conjunto de percepciones y expectativas, el gusto y el olfato son particularmente importantes y vamos a profundizar más en ellos en este capítulo. Empezaremos con el sentido del gusto.

¿Cómo saboreamos? Aunque masticar no es siempre esencial (pensemos en los helados), es muy recomendable y ayuda a extraer los 67

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Papila fungiforme

Papila caliciforme

Papila foliada

Figura 3.1. Las diferentes papilas gustativas en la lengua. Ilustración: Noemí García Lorenzo.

sabores y a hacer la digestión al desmenuzar los alimentos y mezclarlos con la saliva. Si pensamos en los cientos de sabores que asociamos con la comida, es sorprendente que, en realidad, el sentido del gusto solo detecte cinco: dulce, amargo, ácido, salado y umami. El sabor umami fue descubierto el siglo pasado, y se puede describir como sabroso (la palabra umami significa “esencia deliciosa” en japonés). Es un sabor asociado a algunas carnes, pescados y mariscos. y a los tomates y las setas, pero también a alimentos más típicos del este asiático,

como la salsa de soja o la sopa de miso. Detectamos esos sabores en la lengua. En concreto, en las papilas gustativas. Estas son pequeñas estructuras que se encuentran, principalmente, en la superficie de la lengua, aunque también las hay en otras partes de la boca. Si miramos nuestra lengua con atención en un espejo, podremos observar pequeños bultitos. Son las papilas gustativas. Las hay de diferentes tipos, cada una con una forma diferente. Su interior está recubierto por estructuras aún más pequeñas llamadas botones gustativos. Cada uno contiene, a su vez, las células receptoras del gusto. Los seres humanos tienen entre 2.000 y 5.000 de estos botones gustativos, con entre 50 y 100 células receptoras en cada uno de ellos. Estas células son las que mandan la información al cerebro sobre el sabor de lo que estamos comiendo. Lo hacen a través de las neuronas, otro tipo de células especializadas que probablemente asocies con el cerebro, pero que se encuentran distribuidas por todo el cuerpo. Las neuronas son los agentes especiales del cerebro: unas le envían información sobre lo que está pasando en el cuerpo y en su entorno exterior, y otras llevan a cabo sus órdenes, como, por ejemplo, contraer un músculo para doblar el brazo. Las neuronas que conectan las células receptoras del gusto con el cerebro se ocupan de informarle sobre cómo

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Figura 3.2. Las papilas gustativas pueden percibir los cinco sabores. Ilustración: Noemí García Lorenzo.

Amargo

saben los alimentos que probamos. Por otra parte, las neuronas que conectan el cerebro con los músculos de la cara transmiten la señal de masticar.

Salado

Dulce

Agrio

La percepción de los sabores Umami

Cuando comemos, los componentes de los alimentos mezclados con la saliva entran, primero, en las papilas gustativas y, luego, en los botones gustativos. Una vez ahí, desencadenan cambios químicos en las células receptoras. Las neuronas conectadas a las células convierten esos cambios químicos en una señal eléctrica y la transmiten a las áreas gustativas del cerebro. Este proceso, donde una señal química se convierte en eléctrica, se llama transducción sensorial y es el mecanismo que permite a tus sentidos y a tu cerebro comunicarse y entenderse. El cerebro combina la información del gusto con otras informaciones sensoriales proporcionadas por el resto de los sentidos. La combinación de todas estas fuentes de información suministra el sabor completo de un alimento, pero

—como se explica en la siguiente sección— es el olfato el otro sentido que contribuye principalmente al sabor de la comida. Volviendo al sentido del gusto, antes se pensaba que cada sabor solo se percibía en una parte específica de la lengua, pero ahora sabemos que no es así: podemos detectar los cinco sabores

por toda su superficie. Muchas de las células receptoras del gusto reconocen solo un sabor (aunque algunas células pueden detectar más de uno). Sin embargo, como la mayoría de los botones gustativos contienen una gama de células receptoras del gusto, podemos percibir una combinación de múltiples sabores. 69

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Figura 3.3. Fotografía: Depositphotos.

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Cada sabor se percibe de una manera única por cada tipo de célula receptora del gusto. Por ejemplo, el mecanismo molecular para percibir la dulzura es diferente al de la percepción de la acidez. La mayoría de los mecanismos involucran receptores especiales para compuestos alimenticios presentes en la superficie de las células. Hay 25 receptores diferentes para los compuestos del sabor amargo, lo que refleja la importancia que ha tenido el evitar los alimentos tóxicos (que a menudo son amargos) en nuestra historia evolutiva. Nuestro sentido del gusto también es capaz de comunicar al cerebro la intensidad de un sabor (por ejemplo, cómo de salado es un alimento). Pero este es un proceso complejo que aún no entendemos completamente. Algunas personas parecen ser particularmente sensibles al amargor de algunas verduras (por ejemplo, el brócoli o las coles de Bruselas), la cafeína o el alcohol. Por el contrario, otras encuentran algunos alimentos demasiado dulces. Varios factores parecen determinar la sensibilidad del sentido del gusto. Las personas más jóvenes perciben los

sabores con más intensidad, y las mujeres también parecen ser más sensibles. Antes se pensaba que el número de papilas gustativas en la lengua también era un factor en la sensibilidad a los sabores, pero la evidencia de esto es ahora menos clara. La sensibilidad a los sabores Las pequeñas variaciones que hay entre personas en algunos de los genes responsables de los receptores celulares que reconocen los compuestos alimentarios podrían explicar la mayor o menor sensibilidad a determinados sabores. Un factor genético que ha sido ampliamente investigado, por su papel potencial en la selección de alimentos, es si algunas personas son supercatadoras. Esta palabra fue creada para describir a alguien que es altamente sensible a la amargura de un compuesto químico llamado propiltiouracilo (PROP). Esta sensibilidad extrema se explica en parte por las variaciones en el gen responsable del receptor celular que detecta PROP. Se estima que alrededor del 20-25% de la población son supercatadores de PROP.

Si bien los supercatadores no pueden tolerar el sabor de PROP, la mayoría de las personas tienen una respuesta moderada y algunas apenas lo detectan (no catadoras). Los supercatadores de PROP son generalmente más sensibles a los alimentos de sabor amargo y pueden preferir alimentos dulces. No obstante, no está demostrado que tengan un sentido del gusto particularmente sensible o selectivo, aparte de la amargura. Parece que otros mecanismos podrían explicar que el sentido del gusto de algunas personas sea más sensible que en otras, pero la evidencia de esos mecanismos aún no está clara. Nuestra sensibilidad al gusto puede tener un impacto en los alimentos que consumimos y, por lo tanto, en nuestro estado nutricional y de salud. Sin embargo, esto parece ser más importante en la infancia. Por eso, es también muy importante recibir una buena educación alimentaria. Una vez que somos adultos, solemos adaptar nuestros hábitos alimenticios, por ejemplo, comiendo una gama más amplia de verduras y otros alimentos de sabor amargo.

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3.1 EXPERIMENTO

Supercatadores

nivel secundaria, adaptable a primaria

Mediante este experimento, descubrirás la complejidad que tiene el sentido del gusto y aprenderás cómo es el proceso de transducción sensorial. También harás una prueba para identificar si sois posibles supercatadores de PROP. A continuación, visualizarás y contarás el número de papilas gustativas en tu lengua. Advertencia: el PROP no debe ingerirse. Materiales • • • • • • • •

6-n-propil-2-tiouracilo (PROP) Botellas de agua (para cada participante) Vasos de plástico (para cada participante) Papeles filtrantes para mojar con PROP Pinzas para manipular los papeles de filtro Alcohol para esterilizar las pinzas Colorante alimentario azul Pipetas Pasteur de plástico desechables o jeringas (suficientes para cada participante) • Anillos de papel de 7 mm de diámetro, o papel, tijeras y una plantilla en forma de disco para cortar los círculos • Lupas de plástico Procedimiento 1. Moja un pequeño papel de filtro con PROP y colócalo en tu lengua. Si notas un amargor insoportable, probablemente seas un supercatador de PROP; si lo toleras, serás un catador medio, y si no percibes nada, serás un no catador. 2. Por parejas, pon en la parte de delante de la lengua de tu compañero un poco de colorante azul para alimentos con ayuda de una pipeta Pasteur de plástico desechable o con una jeringa. Esto teñirá las papilas, haciéndolas más fáciles de ver.

Figura 3.4. Experimento 3.1. Fotografía: Depositphotos.

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3.1 EXPERIMENT

Supertasters

secondary level, adaptable to primary

Participants will learn about the complexity of the sense of taste and about the sensory transduction process. They will also do a test to identify if they are PROP supertasters. They will then view and count the number of taste buds on their tongue. Warning: PROP should not be ingested. Materials • • • • • • • • •

6-n-propyl-2-thiouracil (PROP) Bottles of water (enough for each participant) Plastic cups (enough for each participant) Filter papers to wet with PROP Tweezers to handle filter papers Alcohol to sterilize the tweezers Blue food colouring Disposable plastic Pasteur pipettes or syringes (sufficient for each participant) 7 mm diameter paper rings or paper, scissors, and a disc-shaped template to cut circles • Plastic magnifying lens Procedure 1. Wet a small filter paper with PROP and place it on your tongue. If you notice an unbearable bitterness, you’re probably a PROP supertaster. If you tolerate it, you would be an average taster, and if you perceive nothing, you are a non-taster. 2. In pairs, put some blue food dye on the front of the tongue with the help of a disposable plastic Pasteur pipette or with a syringe. This will stain the papillae, making them easier to see.

Figure 3.4. Experiment 3.1. Photography: Depositphotos.

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3.1 EXPERIMENTO

3. Corta un círculo de 7 mm de diámetro en un trozo de papel y colócalo en la parte teñida de la lengua. Luego cuenta el número de papilas dentro del área del círculo con la ayuda de una lupa. 4. Para finalizar, comprueba si el número de papilas está relacionado con tu estado de catador PROP, siguiendo estos parámetros aproximados: –– < 8 papilas: no catador. –– 8-17 papilas: catador medio. –– >18 papilas: supercatador. El vínculo entre la susceptibilidad a la degustación de PROP, el número de papilas y la sensibilidad general al gusto aún se está investigando, y no está del todo claro qué tipo de relación hay entre esos elementos, pero los participantes podrán comprobar por sí mismos si, en su caso, existe o no esa coincidencia.

Figura 3.5. Experimento 3.1.

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3.1 EXPERIMENT

3. Cut a circle 7 mm in diameter from a piece of paper and place it on the tinted part of the tongue. Then count the number of papillae within the area of the circle with the help of a magnifying glass. 4. Finally check if the number of papillae is related to your status as a PROP taster, following these approximate parameters: –– 18 papillae: supertaster. The link between susceptibility to PROP tasting, number of papillae, and overall taste sensitivity is still being investigated, and it is not entirely clear what kind of relationship there is between those elements, but participants will be able to check for themselves whether or not there is a link in their case.

Figure 3.5. Experiment 3.1.

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Para saber más

Bulbo olfatorio

Mucosa pituitaria

Fibras nerviosas olfativas Fosa nasal

Nariz

Figura 3.6. Ilustración: Wikimedia Commons.

Identificación de olores El olfato, como ya se ha indicado, juega un papel clave a la hora de apreciar el sabor de una comida. Este sentido parece ser, además, el más complejo de todos. Solo hay cinco sabores elementales, mientras que existe un sinnúmero de diferentes aromas que se pueden percibir, incluso por los seres humanos. Ahora sabemos que podemos identificar un número mucho mayor de olores de lo que se pensaba hace solo unas pocas décadas.

Muchos objetos y organismos liberan sustancias químicas al aire. Son sustancias que llamamos volátiles. Muchas de ellas pueden ser detectadas por nuestra nariz. En el techo de la cavidad nasal, justo debajo de los ojos, hay una zona llamada epitelio olfativo que contiene otra colección de células especializadas precisamente en eso, en detectar las moléculas responsables de los olores. Estas células son las neuronas receptoras olfativas. Como en todas las neuronas, se distinguen en ellas dos extremos: uno, la dendrita, asoma al exterior del epitelio, en el interior de la nariz; el otro, el axón, viaja hacia una estructura ubicada en la parte delantera del cerebro llamada bulbo olfativo. La dendrita de cada neurona tiene pequeñas microvellosidades, una especie de pelillos llamados cilios, donde se encuentran los receptores que detectan las moléculas o compuestos volátiles odoríficos que entran por la nariz. Así es como el sentido del olfato puede transferir información sobre los olores del ambiente al cerebro. Es muy notable que estas neuronas sean las únicas que se encuentran en contacto directo con el medio exterior. Por este motivo, son objeto de agresiones que frecuentemente conllevan su muerte y desaparición. Probablemente por eso, y con el fin de que no perdamos el sentido del olfato, estas neuronas olfativas son las únicas en las que está inequívocamente

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Figura 3.7. Glomérulos.

Tracto olfatorio

Ilustración: Wikimedia Commons.

Cuerpos celulares mitrales

Glomérulos olfatorios

demostrado que se regeneran, incluso en la edad adulta (aunque esa capacidad se puede perder al envejecer). Hay alrededor de 50 millones de neuronas receptoras olfativas en la nariz, cuyos axones se fusionan en haces, o hebras, a medida que viajan hacia el bulbo olfatorio, creando el nervio olfativo. Estos axones no se agrupan al azar. Cada neurona tiene solo un tipo de receptor en sus cilios (de los aproximadamente 400 tipos de receptores disponibles), y los axones que tienen el mismo tipo de receptor son los que se agrupan entre sí. Cuando llegan al bulbo olfatorio, en el cerebro, los haces de axones entran en unas estructuras llamadas glomérulos olfativos. Este es el primer paso en el procesamiento de los olores: todos los haces de neuronas con el mismo tipo de receptor convergen en los mismos glomérulos, normalmente en uno o dos, o, como mucho, en unos pocos. Los humanos tienen más de mil glomérulos en el bulbo y la distribución de los haces de axones forma un mapa olfativo de la actividad de los receptores en el bulbo

Neurona receptora olfativa

olfatorio del cerebro, específicos para cada olor. Si una molécula o compuesto volátil odorífico se une a un receptor en la dendrita de una de las neuronas del epitelio olfatorio, la neurona se activa. Esto envía una señal eléctrica (un potencial de acción) desde el receptor a lo largo de la neurona hacia su axón. Al final de este, el potencial de acción desencadena la liberación de neurotransmisores (un grupo de moléculas que actúan como señales) a través de la pequeña brecha (la sinapsis) entre esa neurona y las que se encuentran en el glomérulo, desencadenando una respuesta específica en el cerebro.

A pesar de tener solo alrededor de 400 receptores para moléculas o compuestos volátiles odoríficos, podemos detectar millones de olores. Somos capaces de hacer esto porque cada receptor puede detectar más de una molécula, y cada molécula puede ser recogida por más de un receptor (aunque algunos receptores parecen tener una molécula favorita). Es también una diferencia de concentración. Las diferencias no son solo cualitativas, sino también cuantitativas, como se explica en la siguiente sección. Si cada receptor solo detectara una molécula, solo podríamos percibir alrededor de 400 olores diferentes. En cambio, cada molécula 77

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puede unirse a un puñado de receptores, que definen la “firma” de esa molécula de una manera similar a las letras que componen una palabra. El olor en este caso representa la palabra. Además, la mayoría de los olores contienen una mezcla de moléculas, por lo que, para continuar con esta analogía, un olor complejo sería similar a una frase corta. Se trata de un complejo lenguaje cuya gramática todavía tenemos que elucidar.

La sensibilidad del olfato Aunque hay algunas diferencias anatómicas, el sentido del olfato de los humanos parece ser tan sensible como el de otros mamíferos. Al menos en términos generales, porque, como sabemos por nuestra propia experiencia cotidiana, también es verdad que algunas personas tienen un sentido del olfato más sensible que otras, y un individuo puede percibir mejor ciertos

olores. La sensibilidad del sentido del olfato se cuantifica como la concentración más baja de un olor que alguien puede detectar. Algunos olores se detectan a concentraciones extremadamente bajas. Por ejemplo, el grupo de sustancias químicas llamadas tioles, que contienen azufre en forma de grupos –SH, se encuentran entre los compuestos más fácilmente detectables en los alimentos. Son responsables del olor que normalmente detectamos como olor a “huevo podrido”… Y, sin embargo, se encuentran en alimentos tan habituales como el vino, la cerveza, el queso, el aceite de oliva, el café, la carne, el pomelo o la cebolla. Es curioso como a esas bajas concentraciones, y en presencia de otras sustancias volátiles que complementan su influencia, resultan atractivos, mientras que en mayor concentración resultan repulsivos. Este es un fenómeno que sin duda se relaciona con su gran abundancia en alimentos putrefactos, y

es una confirmación de que el olfato puede distinguir con precisión no solo efectos cualitativos, sino también cuantitativos. Nuestra sensibilidad a los olores depende, por tanto, de múltiples factores. El sexo parece ejercer una pequeña influencia, ya que las mujeres parecen ser más sensibles a los olores en general. La edad también, pues tendemos a perder sensibilidad con la edad, probablemente debido a la pérdida de la capacidad de regeneración de las neuronas olfativas, que se ha mencionado anteriormente. Por supuesto, las características químicas de la molécula o compuesto odorífico también son importantes, al igual que el número y especificidad de los receptores presentes para cada molécula en las neuronas implicadas. Finalmente, la exposición previa y nuestra experiencia, incluso cultural, con ese olor también tiene un gran impacto en nuestra percepción.

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Figura 3.8. Fotografía: Depositphotos.

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3.2 EXPERIMENTO

Identificación de olores nivel primaria y secundaria

En este experimento podrás estimar tu capacidad para distinguir entre olores diferentes y explorar la sensibilidad de tu sentido del olfato. Materiales • • • • •

Tubos de 10 ml con tapas azules, numerados Filtros de cigarrillos 10 esencias diferentes Bastidor de tubos de ensayo Bolígrafos y formularios impresos para rellenar las respuestas

Procedimiento 1. Prepara 10 muestras de olor en tubos (tubos de 10 ml con una tapa azul o tubos similares) impregnando un filtro de cigarrillo con unas gotas de, por ejemplo, las siguientes esencias: Corteza vestibular

–– Naranja y canela. –– Vainilla. –– Bayas rojas. –– Lavanda. –– Mango. –– Limón. –– Avellana. –– Café. –– Humo. –– Pimienta.

Corteza somatosensorial

Corteza gustativa

Corteza visual

2. Identifica los olores y apúntalos en una lista. Reconoce tantos olores como te sea posible. Corteza olfativa

Corteza auditiva

Figura 3.9. Experimento 3.2. Ilustración: Noemí García Lorenzo.

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3.2 EXPERIMENT

Smell Identification primary and secondary level

In this experiment you will be able to assess your ability to distinguish between different smells and explore the sensitivity of your sense of smell. Materials • • • • •

10 mL tubes with blue caps, numbered Cigarette filters 10 different essences Test tube rack or a cardboard box with holes for placing the tubes Pens and printed forms to fill in the answers

Procedure 1. Prepare 10 smell samples in tubes (10 mL tubes with a blue cap or similar tubes) by impregnating a cigarette filter with a few drops of the following essences, for example: –– Orange and cinnamon. –– Vanilla. –– Red berries. –– Lavender. –– Mango. –– Lemon. –– Hazelnut. –– Coffee. –– Smoke. –– Pepper.

Vestibular cortex

Somatosensory cortex

Gustatory cortes (taste)

Visual cortex

2. Identify the smells and write them down in a list. Recognize as many smells as possible. Olfactory cortex

Auditory cortex

Figure 3.9. Experiment 3.2. Ilustration: Noemí García Lorenzo.

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3.3 EXPERIMENTO

Sensibilidad del olfato

nivel secundaria, adaptable a primaria

Este experimento se puede usar para explorar la sensibilidad de nuestro olfato. El docente debe preparar una serie de diluciones de vinagre antes del inicio del taller. Materiales • • • • •

Tubos o vasos de plástico Filtros de cigarrillos (opcionales) Vinagre blanco Agua destilada Gradilla de tubos de ensayo o una caja de cartón con agujeros para colocar los tubos • Rotulador y etiquetas • Bolígrafos o formularios impresos Procedimiento

Figura 3.10. Experimento 3.3. Fotografía: Depositphotos.

1. Para preparar las diluciones de vinagre, mezcla 50 ml de vinagre y 50 ml de agua en un vaso. Separa 50 ml de esta primera mezcla en un vaso y etiquétala como dilución #1. Añade 50 ml de agua a los otros 50 ml de la primera mezcla vinagre:agua, sepárala de nuevo en dos porciones de 50 ml y etiqueta una de ellas como dilución #2. Continúa haciendo diluciones seriadas a la mitad (por ejemplo, 1/2, 1/4, 1/8, 1/16, 1/32) hasta que sea difícil detectar el olor del vinagre. 2. Añade las diluciones en serie a los tubos (directamente o mojando filtros de cigarrillo). Etiqueta los tubos de la A a la E (evitando seguir el mismo orden de las diluciones) y anota el orden en un papel aparte. Los tubos se utilizarán para detectar el umbral de olor de cada participante. 3. Debes identificar la concentración más baja a la que puedes percibir un olor. También debes ordenar los tubos en orden de menos a más intensidad. 4. Debes completar una tabla después de oler el contenido de cada tubo. Marca cuando puedes oler algo y anota si el olor tiene igual (=), mayor (>) o menor (), or lower (