Materia blanda en nuestra vida cotidiana

Tengo unos años dedicada a la investigación en el área de materia blanda y ciencia coloidal, y uno de los temas de los que más me fascina habla, recientemente, es de geles coloidales; posiblemente porque ha sido mi línea principal de investigación en los últimos cinco años.

Un gel coloidal puede ser descrito, de manera muy sencilla, como un fluido complejo compuesto por (al menos) dos elementos, uno de ellos es un líquido y el otro partículas muy pequeñas que están dispersas en dicho líquido. Estas partículas, en las condiciones correctas, se unen entre ellas para formar cadenas largas que se entrelazan y a su vez forman una especie de red tridimensional que se expande por todo el material. Esta red le permite al gel, por ejemplo, poder mantener alguna forma en particular, sin tener que estar en un recipiente, pero a la vez ser un material blando.

Aunque el concepto de gel coloidal pudiera llegar a sonar poco familiar, resulta que nos topamos con ellos diariamente, un ejemplo que quizás algunos de ustedes han experimentado en la cocina es el de aderezos caseros para ensaladas. Pensemos en que queremos hacer un aderezo sencillo con aceite de oliva y limón, por la experiencia, nos podemos imaginar que después de mezclar en un recipiente estos dos ingredientes casi inmediatamente tendremos a los dos líquidos separados, pero la historia cambia si agregamos un poco de mostaza a la mezcla, ya que logramos espesarla considerablemente. En este ejemplo, al agregar la mostaza, y agitar, se forman pequeñas burbujas de aceite que están recubiertas de una proteína presente en la mostaza que ayuda a estabilizar estas burbujas en el jugo de limón, previniendo la separación entre los dos líquidos y dando lugar a la formación de la red de la hablábamos antes. Lo que he descrito, con algunas simplificaciones, es una emulsión que se encuentra en la concentración adecuada para formar un gel coloidal.

Otro ejemplo interesante es el del yogurt. Para hacer yogurt casero se necesita leche y una cantidad pequeña de un cultivo, este último puede ser algún yogurt comercial (sin saborizantes ni endulzantes). El yogurt se forma cuando, mediante un proceso de fermentación debido a las bacterias en el cultivo, la lactosa en la leche (que es un azúcar) se convierte en ácido láctico y vuelve a la leche más ácida. Esta acidez hace que la caseína, una de las proteínas presentes en la leche, forme agregados denominados micelas de caseína, que podemos entender como pequeñas partículas formadas por esta proteína.

Estas micelas, formarán cadenas largas entrelazadas, dando lugar a una red de gel coloidal. En este caso, lo interesante es que, si alguno de ustedes ha tratado de hacer yogurt casero, hay algunos factores que considerar en la formación de este gel (sí, el yogurt es un gel coloidal) y que afectan la consistencia del producto final. Para poder realizar la fermentación, la leche se debe mantener a una temperatura de alrededor de 40 °C por varias horas, de hecho el valor exacto de la temperatura de fermentación también tendrá un efecto en la textura final, pero no hablaré en esta ocasión de esto. Resulta que previo a la fermentación, la leche debe de ser calentada a temperaturas superiores a la de fermentación, esto no es únicamente para destruir microorganismos no deseados sino para cambiar el tipo de red que formará este gel.

Si la leche es calentada a temperaturas iguales o mayores a 85 °C por períodos suficientemente largos de tiempo, la lactoglobulina, otra proteína presente en la leche, se desnaturalizará, cambiando su estructura y dando lugar a cadenas que ahora recubrirán la superficie de la caseína durante el proceso de fermentación. Aquí, el efecto que tiene esta proteína al recubrir la superficie es similar al explicado para el aderezo al agregar mostaza, este recubrimiento tiene impacto en cómo interactúan las micelas de caseína entre ellas y en qué características van a tener las redes formadas por estas. Si este proceso de desnaturalización no ocurre, lo que pasará es que el gel formado únicamente por la caseína (sin el recubrimiento del que hablamos) no será tan resistente y el producto obtenido tendrá una consistencia más parecida a yogurt para beber en vez de yogurt más espeso.

Entonces, si al hacer yogurt casero observan que este tiene una consistencia muy aguada, lo que sucede muy posiblemente es que la red que están formando no es la ideal. Para mejorar la consistencia en futuras preparaciones, necesitan asegurarse que gran parte de la lactoglobulina presente en la leche que usan se desnaturalice, esto se puede lograr calentando la leche por 25-30 minutos a 85°C o por 5-10 minutos a 95°, aunque estos tiempos posiblemente tengan que ser ajustados ligeramente dependiendo de la altitud a la que se encuentren.

Estos dos ejemplos que utilicé para explicar de manera sencilla un sistema coloidal, no son los únicos ejemplos de productos que pueden ser comprendidos utilizando ciencia coloidal y materia blanda. Algunos otros son bebidas vegetales, sustitutos de mantequilla, helados, cremas faciales, productos de limpieza facial, pinturas para muros, lentes de contacto, entre muchos otros. Ya que no entraré en más detalles para otros ejemplos, espero que esta lectura sirva ya sea para que si alguno de ustedes prepara su propio yogurt en casa puedan comenzar a experimentar con el proceso, con una primera aproximación a la ciencia detrás de este, o para cambiar la perspectiva desde la que ven productos tan habituales como su yogurt de desayuno.

Por Claudia Elena Ferreiro Cordova, Profesora del Departamento de Ciencias Básicas, Tec de Monterrey, Campus Querétaro.