Categoría: Química

IX Simposio de Investigadores Jóvenes

Hoy os escribimos para presentaros un proyecto que han encargado a nuestra lectora (y gran amiga) Raquel. Se trata del IX Simposio de Investigadores Jóvenes de la Real Sociedad Española de Química – Sigma Aldrich.

El congreso se celebrará del 7 al 10 de noviembre en el Centro Joaquín Roncal CAI-ASC de Zaragoza (en pleno centro a tres minutos del Pilar), y todos los jóvenes químicos estáis más que invitados a participar. Sólo cuesta 130€ con alojamiento, comidas, cafés y cena de gala incluidas. Si sois miembros de la RSEQ podéis incluso optar a una bolsa de viaje de 200€ que no está nada mal.

La inscripción ya está abierta, podéis informaros en la web del simposio o capturando este código QR desde vuestro smartphone.

Web | http://ixsij.unizar.es

 

¿Cómo se hace la tinta?

¿Sabéis cómo se hace la tinta? Es un proceso complicado de mezcla de resinas con colorantes que ha dado trabajo a los Químicos desde tiempos inmemoriales. El vídeo es algo largo (dura unos 9 minutos) pero no tiene desperdicio. Y seguro que a nuestros amigos Salva y Don Serifa les encanta.

Fuente: @xavicalvo
Enlace: Youtube

Los ¿seis? sabores

Como sabéis, nos encanta recibir colaboraciones de lectores al blog. Hoy os ofrecemos un artículo del Dr. Ricardo López, profesor de la Universidad de Zaragoza e investigador del LAAE que ya nos mandó hace un tiempo dos maravillosos artículos sobre el aroma del vino (ver aquí y aquí). Esta vez nos habla de los sabores, explicando su porqué químico y biológico. Disfrutadlo:

En las sensaciones sensoriales que experimentamos en la boca cuando saboreamos un alimento se encuentran implicados todos nuestros sentidos, pero el gusto y el olfato son los más importantes. Ambos son fundamentales para disfrutar de los alimentos pero en esta entrada trataremos con más detalle el sentido del gusto.

En primer lugar, conviene aclarar que los que en nuestra boca denominamos sabor es en realidad una mezcla de nuestra percepción olfativa y gustativa, porque a pesar de que a menudo hablamos de sabor a plátano o sabor a pescado, lo cierto es que desde un punto de vista científico en realidad sólo existen cinco sabores básicos. El resto de nuestra percepción es debido al aroma de los alimentos. Es el aroma lo que hace que una pera sepa a pera y no a manzana (se puede comprobar fácilmente en casa intentando distinguir, con la nariz tapada, un caramelo de fresa de uno de limón).

A diferencia de los cientos de olores diferentes que podemos percibir sólo existen cinco sabores básicos: dulce, ácido, salado, amargo y umami (sabroso). Los científicos consideran que estrictamente sólo son sabores aquellos para los que se ha descubierto un receptor químico en la lengua. Así por ejemplo, algunas sensaciones que denominamos sabores como el picante, la astringencia o el frescor son en realidad sensaciones táctiles. No existe un receptor químico específico para estas sustancias.

El proceso químico del sabor comienza cuando una molécula sápida se une a un receptor o a un canal iónico en la membrana de una papila gustativa. Este fenómeno provoca que el potencial eléctrico de la papila se modifique y como consecuencia de este cambio y de una serie de reacciones, la papila excita a las neuronas, que a su vez transmiten está información al cerebro.

El mecanismo por el que se provoca el cambio de potencial no es el mismo para todos los sabores. En el caso de los sabores ácido y salado se produce un paso de iones (iones hidrógeno y sodio, respectivamente) a través de unos canales específicos y el cambio de potencial es inmediato. En el resto de sabores se produce una unión entre las moléculas sápidas y las proteínas receptoras específicas que se encuentran en la membrana celular expuesta al ambiente exterior. Estas proteínas se encuentran emparejadas con proteínas tipo G que son las que disparan emisores dentro de las propias células. La primera de estas proteínas, descubierta en 1992, fue la “gustducina” cuya inhibición provocaba que los ratones de laboratorio dejarán de percibir el sabor amargo y dulce.

Tan interesante como conocer el funcionamiento químico de el sentido del gusto es plantearse cual es su utilidad original para nuestro organismo. El sentido del gusto funciona en primer lugar como una barrera química para impedir que nos intoxiquemos. Nuestra aversión al sabor amargo favorece que evitemos comer sustancias peligrosas como los alcaloides de algunos vegetales. Podemos especular que el sabor ácido también tiene en su origen una función protectora: muchos alimentos estropeados desarrollan un sabor ácido. Los otros sabores están relacionados con la obtención de los nutrientes que necesitamos para vivir: el sabor dulce para los azúcares (energía), el salado con eléctrolitos (iones) y el umami con las proteínas (aminoácidos).

Y hablando del sabor umami quizá sea interesante dedicarle una pequeña explicación, para los que como yo, no lo estudiamos en el colegio. Desde hace miles de años los japoneses sabían que el caldo elaborado con el alga kombu poseía un sabor único, distinto de los tradicionales dulce, salado, ácido y amargo. En 1908 un químico japonés llamado Kikunae Ikeda aisló en este caldo el glutamato monosódico (GMS) y a esta sensación diferente la llamó umami (que viene a significar sabroso). Sin embargo, los científicos occidentales eran escépticos sobre la existencia real de este sabor, y no fue hasta que en 2001 se aisló el receptor específico para el GMS que finalmente se aceptó la existencia de este quinto sabor.

La mejor manera de experimentar el sabor umami es un buen queso parmesano (el GMS se encuentra en él en alta concentración) pero si queréis probarlo puro se puede comprar como aditivo en algunos supermercados chinos. Para probar en casa el resto de sabores disponemos de sustancias químicas puras: cloruro sódico (sal de mesa) para el sabor salado, sacarosa (azúcar) para el dulce, ácido acético (vinagre) para el ácido y quinina (agua tónica desgasificada) para el amargo*.

*En este caso es una sustancia casi pura: el amargo se encuentra mezclado con el dulce por los edulcorantes añadidos.

Por último, me gustaría acabar diciendo que como siempre en la ciencia no hay nada que no esté sujeto a revisión, y quizá en breve podamos hablar de un sexto sabor: el sabor graso. Científicos norteamericanos han identificado un receptor en las papilas de la lengua que reconoce los lípidos y al igual que sucede con el sabor amargo existe una gran variabilidad genética en la sensibilidad de los individuos. Quién sabe, puede que en nuestras papilas gustativas se encuentre gran parte de la información que necesitamos para ayudar a las personas con trastornos de la alimentación.

El espíritu del vino (y II)

Este artículo es la segunda parte de El espíritu del vino (I). Nos lo ha enviado mi profesor el Dr. Ricardo López (web). Él da clase en la Universidad de Zaragoza y trabaja en un temaapasionante, el análisis de los olores del vino y la Química que tienen detrás en elLaboratorio de Análisis del Aroma y Enología (LAAE). Recuerdo sus clases muy claras y didácticas. Su artículo no se queda atrás. Disfrutadlo y aprended cómo se estudia a qué huele el vino. Gracias otra vez, Ricardo, por enviárnoslo.

Nos quedamos en cómo obtener los diferentes compuestos químicos separados gracias a un cromatógrafo. Sin embargo, que sepamos dónde está ese compuesto químico no significa que sepamos su nombre. Para esta tarea se pueden utilizar diferentes instrumentos científicos pero el más habitual en nuestro campo es el espectrómetro de masas. Este instrumento rompe las moléculas químicas produciendo unos fragmentos que son característicos de cada molécula. Podríamos asemejarlo a una «huella dactilar química«, esa información adecuadamente procesada permite identificar desde el punto de vista químico el olor que estamos buscando.

Una vez que hemos contestado a la cuestión «quién», nos queda saber el «cuánto». Esta quizá sea la parte más difícil de nuestro trabajo. Por dos razones fundamentales, porque muchos olores son provocados por moléculas químicas que se encuentran en concentraciones bajísimas y porque están mezcladas con cientos de moléculas parecidas.

Cuando hablamos de concentraciones bajísimas es difícil hacerse a la idea con conceptos como nanogramos por litro y expresiones similares. Lo mejor es hacer una comparación trasladando los valores a una escala más familiar. El responsable del olor a «corcho» que estropea el aroma de algunos vinos es un compuesto conocido como tricloroanisol. Este compuesto químico puede hacer que un vino huela a corcho cuando su cantidad en una botella de vino supera 1 nanogramo. Llevándolo a nuestra escala, esto significa que con 1 gramo de este compuesto podríamos hacer que oliera a corcho todo el vino que se ha elaborado en Aragón en los últimos tres años (más de 700 millones de litros). Es fácil imaginar que analizar moléculas químicas en cantidades tan pequeñas va a ser extremadamente difícil. Para ello hacen falta no sólo los instrumentos científicos más avanzados sino también unos conocimientos y una forma de trabajar que surge de la experiencia de muchos años. Nuestro laboratorio puede presumir de ser un referente mundial en este campo, porque muchos de los métodos de análisis que hemos desarrollado se usan en laboratorios y bodegas de todo el mundo. Estos métodos de análisis químico se basan en extraer las moléculas responsables del aroma del vino por diferentes principios y procedimientos químicos (diferencia de polaridades, reparto entre fases, volatilidad, atracciones electrostáticas, etc.), posteriormente separarlas mediante cromatografía, y finalmente detectarlas mediante espectrometría de masas.

Un caso real de nuestro trabajo puede verse en este minidocumental (ver en YouTube) que elaboramos para difundir nuestra investigación, y que resume en tres minutos todo lo que he descrito hasta aquí.

Me gustaría resumir el resultado de nuestras investigaciones con nuestro concepto del aroma del vino. En una orquesta hay muchos intérpretes, de la misma forma que en el vino hay muchos olores, pero la música que interpretan no se percibe como la suma de todos los músicos sino como algo superior, más elaborado. Este sería el olor del vino, una mezcla de moléculas químicas con diferentes olores que da lugar a lo que nuestros sentidos interpretan como olor a vino. A veces en la orquesta hay un solista que tiene reservado un papel especial, siguiendo con nuestra analogía el solista sería el olor especial, ese que es capaz de mejorar el vino (o de estropearlo, en algunos casos).

Para acabar me gustaría recordar que el vino va más allá de ser una simple bebida. Desde que tenemos registros históricos sabemos que ha formado parte de nuestra forma de vida, es parte de nuestra identidad. Las antiguas culturas no sabían nada de moléculas, y a diferencia de las cosas que podían oír, ver o tocar, los olores eran entes etéreos que surgían de un mundo de seres y poderes invisibles, de espíritus. Miles de años después, en el siglo XXI y rodeados de instrumentos científicos, para los que investigamos en el LAAE el aroma sigue siendo el Espíritu del Vino.

El espíritu del vino (I)
El espíritu del vino (II)

El espíritu del vino (I)

Este artículo, que publicaré dividido en dos partes, nos lo ha enviado mi profesor el Dr. Ricardo López (web). Él da clase en la Universidad de Zaragoza y trabaja en un tema apasionante, el análisis de los olores del vino y la Química que tienen detrás en el Laboratorio de Análisis del Aroma y Enología (LAAE). Recuerdo sus clases muy claras y didácticas. Su artículo no se queda atrás. Disfrutadlo y aprended cómo se estudia a qué huele el vino. Gracias, Ricardo, por enviárnoslo.

 

¿Sabías que hay vinos que huelen a frutas tropicales? ¿A flores? ¿A roble? ¿A especias? Aunque también los hay que huelen a tinta, a pimiento, a cebolla o incluso a alcantarilla. Lo cierto es que hay cientos de olores en un vino, aunque no siempre seamos capaces de percibirlos todos. De hecho, el vino es uno de los tres alimentos que poseen aromas más complejos y sofisticados (los otros son el café y el chocolate).

Pero, ¿por qué puede ser tan diferente y complejo el aroma de un vino? La respuesta se encuentra en que tiene cientos de compuestos químicos volátiles y muchos de ellos huelen. Es como la paleta de un pintor que tiene muchos colores y mezclando esos colores pinta un cuadro, de la misma forma un vino tiene muchos posibles olores y son las cantidades y proporciones entre ellos las que determinan cuál será el aroma final del vino.

El estudio de este fascinante mundo del aroma es el tema de trabajo de nuestro grupo: el LAAE. En este artículo me gustaría transmitiros en qué consiste nuestra investigación. Quizá lo mejor sea empezar por lo más básico recordando que los olores son en realidad compuestos químicos lo suficientemente pequeños y ligeros para evaporarse del vino y «volar» por el aire hasta alcanzar nuestra nariz. Allí dentro se encuentran los diferentes receptores olfativos que se comportan como cerraduras que cuando son alcanzadas por ciertos odorantes (las llaves), disparan una respuesta neuronal que nuestro cerebro interpreta como un olor.

Nosotros nos dedicamos al análisis químico de estas moléculas responsables de los olores. Disponer de está información química nos permite relacionarla con la información sensorial y extraer conclusiones sobre la importancia de dichas moléculas. Un ejemplo simplificado de nuestro trabajo: un vino huele a pimiento (defecto aromático), primero tenemos que averiguar qué compuesto químico hace que el vino huela así,  después saber que cantidad de este compuesto químico provoca el mal olor. Finalmente, estudiamos la forma de conseguir que los enólogos puedan hacer que sus vinos no huelan a pimiento y mejoren su calidad.

Sin embargo, en la realidad las cosas son más complejas (y más divertidas) que en el ejemplo anterior. Nuestras experiencias diarias nos dicen que todos los olores no son igual de potentes. Esos restos de pescado en nuestra basura desprenden un olor muy intenso y desagradable que tardará en desparecer, mientras que el olor de la piel del plátano que hemos tirado en el mismo sitio apenas se nota. La razón de este fenómeno se encuentra en que nuestro olfato no tiene la misma sensibilidad para todos los olores. Podéis imaginar la razón de esto, la evolución favoreció que fuéramos más sensibles hacia los olores que estuvieran relacionados con peligros, con la comida y con el sexo. Hasta tal punto esto es cierto, que existen compuestos que podemos oler y que sin embargo los instrumentos científicos tienen dificultades para detectar.

Aprovechando este hecho, en nuestro grupo de investigación seguimos la línea de combinar un instrumento científico con la nariz humana. En concreto utilizamos un instrumento científico llamado cromatógrafo (que sirve para separar compuestos químicos) y colocamos a una persona a oler los compuestos químicos que este instrumento separa. Su nariz es nuestro detector, su nariz nos dirá dónde está el compuesto químico que huele a pimiento.

En la parte II os contaré cómo lo hacemos y, os enseñaré, además, un interesante vídeo explicativo.

Foto de Roberto Ruiz Herrera (@idar).

Ha elegido usted gasolina sin plomo

Hace unos años escuchar esta frase en las gasolineras empezó a ser algo normal. Pero, ¿es que antes las gasolinas llevaban plomo? ¿Por qué siguen funcionando sin él? Hoy, en Electrones, respondemos a estas preguntas y te contamos una historia sobre Química, Ecología, Economía y un poquito de controversia, todo en uno. Pero vayamos por partes.

Las gasolinas sí llevaban plomo, ¿para qué?

No llevaban, exactamente, plomo metálico. Contenían un derivado orgánico llamado tetraetilplomo, descubierto en 1854 y olvidado hasta el auge de la industria automovilística. Éste servía de antidetonante, permitiendo una mejor combustión de la gasolina en el motor. Para los que sepáis de motores, el tetraetilplomo aumentaba el octanaje de la gasolina.

¿Por qué dejaron de llevarlo?

Versión oficial, ecológica y verde: el plomo es un metal pesado venenoso. Y esto es verdad. El tetraetilplomo es un compuesto relativamente volátil que podemos acabar respirando, sobre todo cuando los coches no dejaban de escupirlo por los tubos de escape. El plomo, si entra en nuestro cuerpo es muy dañino. Nuestras células y nuestras enzimas lo confunden con el calcio, lo cual es un desastre. Puede acumularse en los huesos y dañar el sistema nervioso causando irritabilidad, dolores de cabeza, coma y la muerte. Se sospecha que Caravaggio murió envenenado por el plomo de sus pinturas y que la mala leche de Beethoven se debía a un edulcorante a base de plomo que se añadía al vino en el siglo XVIII.

Versión oficiosa y controvertida: las gasolinas simplemente dejaron de llevar plomo porque dicho metal envenena los catalizadores de los coches (de los que os hablamos hace unos meses en Electrones) estropeándolos sin remedio. Los catalizadores están hechos de metales muy caros y sería una tontería que la propia gasolina del coche acabara destrozándolos.

¿Cómo funcionan ahora las gasolinas?

Si no llevan plomo, ¿qué llevan de antidetonante? Una molécula orgánica mucho más sencilla y conocida muchísimo antes de 1854: el etanol. El alcohol que os ponéis en las heridas o que nos tomamos cuando salimos de fiesta. Estudios de 1918 probaban que era mucho mejor antidetonante que el tetraetilplomo. Un momento, si era mejor, ¿por qué no se usó desde el principio?

Versión oficial: es mucho más barato producir el tetraetilplomo. Ciertamente, es más complicado producir etanol. A partir del petróleo el método es caro y, si queremos obtenerlo por fermentación y destilación (como suele hacerse para las bebidas) necesitamos grandes cantidades de fuentes de glucosa (patatas, caña de azúcar, cereales…).

Versión oficiosa y controvertida, una vez más: el proceso industrial para fabricar tetraetilplomo estaba patentado. General Motors y EXXON tenían un acuerdo en exclusiva con los laboratorios DuPont, dueños de la patente. Por lo tanto, si el tetraetilplomo se vendía como un antidetonante mejor y más barato, monopolio seguro. Misteriosamente, pasó todos los controles de los institutos de salud americanos a pesar de ser, como hemos dicho, un compuesto altamente tóxico. Pierre du Pont, de hecho, lo había caracterizado como «un líquido incoloro de olor dulzón que se absorbe por la piel y causa, casi inmediatamente, envenenamiento por plomo«. Pero el gobierno no vio nada de malo en él. ¡Qué cosas!

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Nota: el artículo lo he escrito plasmando muchas ideas sobre el tetraetilplomo que he aprendido en distintas asignaturas durante la carrera. Las versiones oficiosas pueden ser pura especulación. Pero, buscando información para completar este artículo me he topado con este otro de The Nation, The Secret History of Lead, que recoge también mucha información y muy detallada sobre el tema de las patentes y de la reciente prohibición. En cuanto a los envenenamientos por plomo de Caravaggio y Beethoven podéis encontrar los links en el texto a los artículos en los que hablan de cómo análisis de los huesos del pintor y del pelo del compositor han demostrado que la cantidad de plomo en su organismo era mucho más grande de la habitual. Determinar si murieron o no por eso quizás sea más complicado.

Marihuana que relaja pero no “coloca”

Gracias a unos investigadores del Instituto Nacional de Salud de Estados Unidos, ha podido sintetizarse una molécula de THC (tetrahidrocannabinol, el principio activo de la marihuana) que relaja y alivia y el dolor pero no coloca, no causa ningún tipo de alucinaciones.

Aparentemente, la molécula de THC se une a dos tipos de receptores celulares. Uno es un receptor del aminoácido glicina y, cuando el THC se une a él causa el mencionado alivio del dolor. El otro es un receptor de los compuestos de la familia de los terpenoides, que desencadena las reacciones peligrosas del THC.

Los investigadores que firman el artículo han sintetizado una molécula de THC modificada llamada 5-desoxi-THC que no se une al receptor de los terpenoides, pero que puede seguir aliviando el dolor uniéndose al receptor de glicina.

Aunque, pese a que sobre el papel todo debería funcionar de maravilla, resulta que el 5-desoxi-THC no es tan buen inhibidor del dolor como el THC natural. Pero, de todas formas, es un gran avance científico que, en un futuro, podría ser de gran ayuda para muchos enfermos.

Visto en Wired. Fuente: Xiong W. et al. Nature Chem. Biol. 2011, Online.

Ozono

Os hablamos el miércoles de los alótropos del carbono. Pero no es el único elemento que se presenta en la naturaleza de distintas formas. El oxígeno, por ejemplo, se presenta en forma de dioxígeno, O2, (que respiramos) y en forma de ozono, O3, un gas tóxico para nosotros pero que es indispensable para la vida en la Tierra. ¿Cómo es eso posible?

Continuar leyendo «Ozono»

Alótropos del carbono.

¿Es posible que los átomos de un solo elemento puedan ordenarse en el espacio dando lugar a sustancias totalmente distintas? Así es, es el fenómeno conocido como alotropía. Tal y como prometimos cuando hablamos de los premios Nobel del pasado año, los Electrones van a dedicarle un artículo al carbono y sus alótropos.

Los átomos de carbono pueden ordenarse -que se sepa- de cinco maneras distintas, originando así materiales bastante dispares. Hoy en día siguen descubriéndose alótropos nuevos, pero, para simplificar las cosas, vamos a dejarlas, de momento, en el tintero. Continuar leyendo «Alótropos del carbono.»

¿Por qué lava el jabón?

Muchas veces, cuando tenemos una mancha de grasa en la ropa o en un plato, pasar un poco de agua no basta para lavarla. Es lógico, el agua y el aceite se llevan muy mal. Sin embargo, una gotita de jabón y, ¡tachán!, la mancha desaparece. ¿Por qué ocurre esto?

Esto se debe a la estructura de las moléculas de jabón. Los jabones son sales de ácidos grasos, unas largas cadenas de átomos de carbono con una cabeza rica en oxígeno. Esta cabeza tiene afinidad por las moléculas de agua, es hidrófila. Sin embargo, la «cola» carbonada le tiene miedo, es hidrófoba, y prefiere situarse cerca de las moléculas de aceite y grasa.

Cuando las moléculas de jabón entran en contacto con la grasa, forman unas estructuras conocidas como micelas que, en su interior, atrapan la grasa y, gracias a su parte externa hidrófila, pueden fluir por el agua sin problema.

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