Ciencia en la cocina

La mayoría de nosotros visitamos este lugar todos los días. Pero la cocina no es sólo para preparar comidas. "Puede ser un lugar excelente para realizar experimentos e incluso descubrimientos científicos", argumenta Maciej Lisicki, de la Facultad de Física de la Universidad de Varsovia, coautor de una publicación en la prestigiosa revista Reviews of Modern Physics. El equipo de investigadores, que además de Maciej Lisicki incluye a Arnold Mathijssen, de la Universidad de Pensilvania, Endre J.L. Mossige, de la Universidad de Oslo, y Vivek N. Prakash, de la Universidad de Miami, no sólo explora la historia de la ciencia de los alimentos, sino que también muestra cómo los fenómenos de la cocina conducen a innovaciones en biomedicina y nanotecnología.

Pandemia de COVID y burbujas en el champán

Maciej Lisicki y sus compañeros empezaron a trabajar en el artículo durante la pandemia de COVID-19, cuando muchos investigadores no podían trabajar en el laboratorio y empezaron a experimentar en sus casas. "Comenzó principalmente con la intención de crear una herramienta educativa, dado que las cocinas ofrecen una barrera de entrada baja para hacer ciencia -todo lo que necesitas son algunas ollas, sartenes y unos pocos ingredientes para poner en marcha algunas reacciones-, pero rápidamente se convirtió en una reflexión más científica de la historia de la alimentación una vez que nos dimos cuenta de lo entrelazados que están los campos", dice Arnold Mathijssen.

El equipo de investigadores construyó los resultados de su trabajo siguiendo el esquema de un menú. "La degustación" comienza con la física de las bebidas y los cócteles, luego pasa a los platos principales y termina con el café y los postres, cuya preparación también se basa en el uso intuitivo de las leyes de la naturaleza.

Como en toda buena fiesta, todo comienza con la apertura de una botella de champán. Tras un característico "pop", observamos cómo se forma un vaho alrededor del cuello de la botella. - Este fenómeno está asociado a un rápido cambio de presión. En el interior de la botella alcanza casi cinco atmósferas, pero al abrirla desciende a una atmósfera. "La expansión va acompañada de un descenso de la temperatura, lo que provoca la congelación del vapor de agua que se acumula cerca de la boca de la botella y la condensación del dióxido de carbono que sale de ella", explica Maciej Lisicki.

En su artículo, los investigadores también se fijan en las burbujas, que dan a los vinos espumosos su sabor único. "Las burbujas circulantes fuerzan el transporte del líquido en la copa y facilitan así la liberación y propagación de notas aromáticas y sabores", añade el investigador. En la sección del trabajo dedicada a bebidas y cócteles, también aprenderemos qué hace que la espuma de la cerveza sea tan espesa y estable, por qué las bebidas anisadas como la rakija y el ouzo se enturbian cuando se añade suficiente agua (el fenómeno se denomina incluso "efecto ouzo") y qué son las "lágrimas de vino".

Cuando el agua salpica la sartén

Pasando al plato principal, los científicos explican el papel del calor y su efecto en las texturas, aromas y sabores de los alimentos. Entre otras cosas, describen el efecto Leidenfrost, en el que una gota de líquido colocada sobre una superficie muy caliente forma una capa aislante de vapor que impide la ebullición rápida. "Las gotas de agua arrojadas a la sartén 'surfean' e incluso rebotan en la superficie, en lugar de evaporarse inmediatamente", afirma Lisicki.

Una temperatura adecuada es crucial en la preparación de muchos alimentos. "No hace falta ser doctor en física para freír el filete perfecto. Todo el mundo sabe que hay que dorar rápidamente la carne en una sartén suficientemente caliente. Así, las proteínas de la superficie del filete se coagulan y la humedad se mantiene en el interior", explica el investigador.

Un doctorado en lavado de vajilla

El texto también incluye ejemplos de descubrimientos científicos que los investigadores han realizado sin salir de sus propias cocinas. Uno de ellos está relacionado con la biografía de Agnes Pockels.

"Su historia habla de la desigualdad en la ciencia. Era una mujer en la Alemania de finales del siglo XIX, por lo que no se le permitió asistir a la universidad para recibir formación oficial, lo que le dificultó presentar sus investigaciones a las revistas", explica Mathijssen.

Como llevaba la casa de sus padres y pasaba mucho tiempo en la cocina, no tardó en empezar a experimentar en ella. "Observando la formación de espuma y películas en la superficie de los platos sucios, fue la primera en describir el fenómeno de la tensión superficial y desarrolló un instrumento para medirla". Al principio, las revistas científicas se mostraron reacias a publicar los resultados de sus experimentos debido a su falta de formación oficial y a su vinculación con el personal universitario. Su primer artículo fue publicado por Lord Rayleigh en Nature y contribuyó a la comprensión de los efectos superficiales en los líquidos. Agnes Pockels se hizo entonces muy conocida y respetada, y todos sus trabajos posteriores se publicaron en revistas de alto nivel. Este ejemplo demuestra que es posible convertirse en un científico respetado sin salir de casa", señala Maciej Lisicki.

Aliño de ensalada frente a nanoingeniería

La investigación en mecánica de fluidos puede ayudar a mejorar las tecnologías de procesado de alimentos, además de encontrar aplicaciones en otros campos como la nanoingeniería y la medicina. "En un estudio anterior ("Rechargeable self-assembled droplet microswimmers driven by surface phase transitions", publicado en Nature Physics) realizado por mi equipo, utilizamos una emulsión sencilla que es la base de los aliños para ensaladas: aceite con agua. Conseguimos que las gotitas de dicha emulsión, con la adición de un tensioactivo, formaran zarcillos bajo la temperatura y se movieran como bacterias. Estos microfluidos biocompatibles y no tóxicos podrían utilizarse en el futuro, por ejemplo, para administrar fármacos con precisión en cualquier parte del cuerpo", explica Lisicki.

La revisión también destaca la aplicabilidad de estas tecnologías en ámbitos como la seguridad alimentaria y el control de calidad. Mediante el despliegue de dispositivos capaces de detectar patógenos o toxinas transmitidos por los alimentos utilizando los principios de la dinámica de fluidos, la comunidad científica puede contribuir significativamente a la salud pública".

Otro aspecto clave de su análisis es el impacto potencial que podría tener en las decisiones políticas, sobre todo las relacionadas con la sostenibilidad medioambiental y la seguridad alimentaria. Los autores destacan la importancia de las políticas con base científica, por ejemplo, haciendo referencia a la prohibición anunciada por la UE de los revestimientos antiadherentes con PFAS para 2030. Gracias a los conocimientos científicos que ofrecen estudios como éste, los responsables políticos pueden tomar decisiones con conocimiento de causa para fomentar un futuro alimentario más sostenible y seguro.

"Los flujos de cocina nos demuestran que los problemas científicos importantes están al alcance de nuestra mano y no siempre requieren tecnología espacial para explorarlos. Por otra parte, no pocas tecnologías cósmicas nacieron de la inspiración en fenómenos cotidianos. Por tanto, la cocina puede entretenernos, pero también enseñarnos, en este caso, física. Por eso merece la pena dar rienda suelta a la curiosidad y experimentar". añade Lisicki.