Esferificación, la técnica que inició la gastronomía molecular.

Retomo las entradas dedicadas a las técnicas culinarias, con una de las más novedosas en su origen, tanto por sus características como por su procedimiento, que supuso el nacimiento de otra nueva gastronomía, la gastronomía molecular. La técnica en cuestión a explica es, la esferificación. Este procedimiento culinario, es altamente interesante para tod@s aquellos que la combinación cocina-ciencia nos tiene conquistados, por que combina varios conceptos científicos de la química, la física y de la biología directamente sobre los alimentos a consumir. Como veis, esta entrada está más que justificada, así que, vamos a allá!

La esferificación, es una técnica culinaria antigua pero con un desarrollo moderno. Allá por el 1946, el tecnólogo de alimentos inglés, William J.M. Peschardt, mientras trabajaba para la empresa Unilever (sí, el mismo holding que existe hoy en día), descubrió la manera más fácil para «encapsular» gotas liquidas de zumo de frutas. Este descubrimiento fue rápidamente patentado, «Manufacture of artificial edible cherries. US Pat. 2,403,547» y posteriormente tuvo una gran repercusión en las demás industrias alimentarias, en lo que se refiere a los procesos de elaboración de productos alimentarios, siendo el más destacable, el de las aceitunas rellenas de anchoas. Pero no sería hasta principios del s.XXI, cuando en su restaurante «El Bulli«, Ferrán Adriá y colaboradores, consiguieron adaptar dicha técnica a sus platos, llegando a sorprender a sus comensales.

Con la esferificación, lo que conseguimos es encapsular en forma de esfera, un volumen líquido de alimento, por medio de la formación de una membrana fina que lo rodea, haciendo que tenga la apariencia de una substancia sólida, aunque en su interior sea líquido. Cuando se ingieren las esferas, éstas se rompen en la boca liberando de forma «explosiva», todo el sabor y el alimento en el interior del paladar, causando en el comensal una sensación muy agradable. Con esta técnica, se conseguía por primera vez en la cocina, obtener en el mismo alimento, dos texturas diferenciadas; por una lado, la textura sólida del exterior y por otro, la textura líquida del interior. En los casos más avanzados, incluso se pueden introducir gases en el interior de las esferas, existiendo además de las texturas diferenciadas, los tres estados de la materia en la misma presentación del alimento.

¿Cómo se consigue esta doble textura? Pues, a través de un proceso conocido como gelificación y del uso de diversos agentes gelificantes. La gelificación es el proceso mediante el cual se espesan y estabilizan soluciones líquidas, emulsiones y suspensiones. En el caso de la esferificación, la gelificación se produce por la unión entre moléculas solubilizadas de alginato con átomos o iones de calcio. Se trata pues, de una gelificación iónica de tipo externa o interna, dependiendo de si los átomos de calcio se suministran desde fuera hacia al interior, o viceversa.

             a) La gelificación interna es aquella que sucede cuando, los átomos de calcio migran desde el exterior de la esfera a su interior, es decir, desde la solución de calcio donde se sumergen las esferas, hacia el interior de las mismas, por unión al alginato que rodea dichas esferas. Como consecuencia de esta unión, se produce un reordenamiento estructural, resultando en la formación de un gel. Para llevar a cabo esta gelificación correctamente, se debe considerar la solubilidad y concentración de la sal de calcio, la composición del alginato, así como, la acidez del alimento empleado.                                                             b) La gelificación externa es aquella que sucede cuando, los átomos de calcio migran desde el interior de la esfera hacia su pared, dónde se unen con el alginato presente en el medio o la solución. La formación de la membrana o gel, se inicia en la interfase de los dos líquidos, avanzando hacia el interior a medida que la superficie se encuentra saturada de iones calcio, desplazando a otros iones de la estructura molecular del alginato. Para llevar a cabo esta gelificación correctamente, se deben considerar la concentración de los átomos de calcio y la composición del alginato.

Los principales responsables de llevar a cabo estas gelificaciones, son el alginato y una solución de calcio a bajas temperaturas. En el primer caso, el alginato (NaC6H7O), también conocido como sal de ácido algínico o aditivo E-401, es una sustancia purificada presente en las paredes celulares de algas pardas del phylum Phaeophyceae, sobre todo de las especies Macrocystis pyrifera, Ascophyllum nodosum, ciertos tipos de Laminaria pero también, de ciertos géneros de bacterias como Pseudomonas y Azotobacter. Estudiado por primera vez en 1883 por el químico, E. C. Standford, el alginato es un hidrocoloide con alta capacidad para absorber agua (hasta 200 a 300 veces su propio peso), de fácil manipulación e inocuo por lo que, se convierte en óptimo gelificante, estabilizante, espesante, formador de películas o protector estomacal antirreflujo (ej: Gaviscón).                                                                                                         Se trata químicamente, de un polisacárido lineal poliónico e hidrofílico, compuesto por dos monómeros en su estructura, el ácido α-L-gulurónico (G) y el ácido β-D-manurónico (M) unidos por enlaces glucosídicos beta y alfa 1->4, respectivamente, que se distribuyen en secciones constituyendo bloques homopoliméricos tipo G (-GGG-), tipo M (-MMM-) o bloques heteropoliméricos donde los bloques M y G se alternan (-MGMG-).   A mayor cantidad de bloques de tipo G, mayor será la consistencia y fuerza del gel resultante; a mayor cantidad de bloques M, el gel resultante será más elástico y suave.  

Todas las uniones que se producen entre las cadenas de moléculas del alginato y los átomos de calcio (los iones calcio se sitúan como puentes entre los grupos carboxilo del ácido gulurónico del alginato, y como átomos divalentes que son, se pueden unir a dos cadenas simultáneamente), se disponen formando una malla o membrana semirrígida, presentando una forma similar a una «caja de huevos«, como así la denominó Draget; los bloques de ácido manurónico del alginato, originan zonas casi planas con estructura semejante a una cinta, mientras que las de ácido gulurónico, presentan una estructura con entrantes y salientes.                                                    Generalmente, el alginato forma geles prácticamente independientes a la temperatura (se pueden sumergir las esferas en agua caliente o congelarlas y descongelarlas) y estables en el tiempo, pero la exposición prolongada a tratamientos de calor y variaciones extremas de pH, provocan la degradación de la membrana o gel formado. Además, según la cantidad de iones o átomos de calcio y la longitud de las zonas cristalinas de la membrana de alginato, el gel resultante, será termorreversible o no. De ahí que la mayoría de las reacciones intermoleculares, se produzcan en condiciones de enfriamiento de la solución de calcio. Otro aspecto a tener en cuenta con el alginato, es su dependencia total hacia el pH de la solución. El alginato sólo es capaz de gelificar a valores de pH neutros o en el rango entre entre 4 y 7; por debajo de 4 (soluciones ácidas) o por encima de 8 (soluciones básicas), no se puede llevar a cabo la gelificación. Para estabilizar estos valores de pH, en las esferificaciones se suele usar el citrato de sodio (E-331) en cantidades suficientes, hasta conseguir el pH requerido.

A pesar de todas sus características, el alginato es incompatible con algunos alimentos, puede reducir las características organolépticas del producto terminado e incluso, deja residuo al masticar.

El otro responsable de la gelficación es la solución de calcio. Generalmente se usa el cloruro cálcico (CaCl2), porque es el que más porcentaje de calcio disponible contiene (dador de calcio), tiene una gran facilidad de disolución en agua y por tanto, tiene una gran capacidad de propiciar la esferificación, permitiendo una gelificación casi inmediata. También se emplea como aditivo E-509, en su acción como secuestrante y agente reafirmante. Otras soluciones de calcio puede ser la del carbonato de calcio.

Con todo esto, ya podríamos empezar a realizar las esferificaciones, pero antes es preciso añadir que, dependiendo de la naturaleza del alimento a esferificar, el proceso de esferificación (y el de gelificación también) cambia. Así tenemos que, los tipos de esferificación que podemos realizar según el tipo de alimentos son:

1. Esferificación básica

Es la técnica que, se lleva a cabo con alimentos no muy líquidos, ni lácteos, ni ácidos. Tampoco puede ser realizada con productos que contengan grasas ni con bebidas alcohólicas de graduación alcohólica superior a 30º. Se consiguen esferas más pequeñas, siendo la esferificación que origina el llamado «falso caviar» (esferas similares a las huevas de esturión). El alimento a esferificar se mezcla con una solución de alginato (5 gramos o 1/3 de alginato/kg de alimento o  2 gramos de alginato/150ml de líquido) y se bate en una batidora; se debe dejar disolver un tiempo (el alginato tiene que hidratarse bien) y se deben eliminar las burbujas producidas en el batido (pueden crear puntos débiles en la membrana de gelificación así como, alterar la forma esférica al evitar el hundimiento de las esferas en la solución de calcio). Esta mezcla, se aplica sobre un baño o solución fría de cloruro de calcio (10 gramos de cloruro cálcico/kg de alimento o 4 gramos de cloruro cálcico/500ml de líquido), produciéndose en este caso la gelificación interna. Tras la mezcla, existe un gradiente osmótico entre el interior esfera y el baño de cloruro cálcico, que actúa como fuerza motriz, para que el calcio pueda migrar a través de la matriz de alginato y tenga lugar la gelificación interna.

Formación de las esferas según el tiempo de reacción de consolidación. Foto de Pere Castells

Como consecuencia de esta gelificación, si se deja la mezcla de alimento más alginato durante más de tres minutos en el baño de cloruro cálcico, el proceso continúa hacia el interior, gelificando también la parte interna; treinta segundos, es el tiempo óptimo para conseguir la gelificación de la membrana externa y mantener el interior líquido. Esta velocidad de gelificación es directamente proporcional a la concentración y la fuente de calcio de la solución. Una vez transcurrido el tiempo, se deben aclarar las esferas en agua para eliminar los excesos de cloruro cálcico, pues resultan desagradables al paladar.

La forma de esfera, se adquiere por acción de presión hidrostática que ejerce la solución de calcio sobre esta interfase líquido-líquido (mezcla y solución), haciendo que su área esté disminuida así como, la energía del sistema, adoptándose la forma más estable: la esfera. El recipiente donde se encuentra la solución de cloruro cálcico, debe ser lo suficientemente profundo para permitir que las esferas se hundan (al añadir el alginato, se modifica su densidad), sufran dicha presión y no se aplanen (como ocurre si se chocan contra el suelo). La redondez de las esferas, se ve afectada por la distancia desde la que se aplica la mezcla a la solución y la viscosidad de la mezcla alimento-alginato.

2. Esferificación inversa

Es la técnica que se lleva a cabo fundamentalmente con alimentos ricos en calcio, sea propio o por adicción de gluconolactato de calcio (mezcla de dos sales de calcio gluconato cálcico (E576) y el lactato cálcico (E327), que actúa como dador de calcio y permite modificar el sabor a «salado»), alimentos líquidos así como, alimentos ácidos, ricos en grasas o con elevada gradación alcohólica. Si se emplean alimentos con gluconolactato de calcio añadido (2% en peso), se necesita también la presencia de goma xantana (2 gramos), para aumentar la viscosidad del alimento a esferificar y para que ésta, tenga lugar correctamente. Para alimentos ácidos (ej: zumos de frutas), es necesario añadir citrato sódico, hasta equilibrar el rango de pH óptimo para facilitar la gelificación. En este caso, las esferas que se consiguen, son de mayor tamaño que las obtenidas por esferificación básica.                                                            En este caso, la mezcla de alimento más calcio o del alimento con calcio, se sumerge directamente sobre una solución de alginato (5 gramos de alginato/litro de agua), siendo así, el proceso inverso a la esferificación básica. Si partimos de alimentos lácteos (ej: yogur), es necesario disolver el calcio contenido en una sal de calcio, antes de aplicar la mezcla al baño o solución de alginato, para evitar la gelificación directa, que en este caso, se trataría de una gelificación externa. Aunque el alginato gelifica alrededor de la mezcla, llegando a alcanzar hasta esferas cercanas pero sin llegar a producir una gelificación interna, es necesario, eliminar el exceso de alginato, pasando las esferas por un aclarado con agua, para eliminar cualquier posibilidad de que siga produciéndose la reacción de gelificación externa y evitar con ello también, que el sabor del alimento esferificado se vea disminuido.

3. Esferificación inversa congelada

Esta técnica, es una variante de la esferificación inversa, que se suele utilizar para alimentos a esferificar muy licuados. Al alimento a esferificar, se le añade la sal de calcio y se congela la mezcla; los cubos congelados resultantes, se someten a la acción del baño o solución de alginato; no se requiere, en este caso, la acción de la goma xantana o otros espesantes, para facilitar la gelificación.

Y con esto, terminanos la revisión a esta técnica tan curiosa. Espero que os haya gustado y que ahora, con lo que sabéis, os animéis a probar en casa las esferificaciones para sorprender a vuestros familiares y amigos.

¡Nos leemos en la próxima entrada!

Tatiana DC

Fuentes                                                                                                               Avendaño – Romero, G.C , López – Malo, A. y Palou, E. “Propiedades del alginato y aplicaciones en alimentos” Temas Selectos de Ingeniería de Alimentos 7 (2013) Lee, P.  Rogers, M.A. «Effect of calcium source and exposure-time on basic caviar spherification using sodium alginate» International Journal of Gastronomy and Food Science  (2012)  ;  Mans,C. y Castells,P. «La nueva cocina científica. De la incertidumbre a la predictibilidad culinaria mediante la ciencia: el gran paso de la cocina del siglo XX». Investigación y Ciencia (2011) ; Lupo-Pasin, B. et al. «Microencapsulación con alginato en alimentos. Técnicas y aplicaciones». Rev. Venez. Cienc. Tecnol. Aliment. 3(1):130-151 ; Casalis, E. «Cocina Molecular» Ediciones Lea   http://www.ellaboratoriogastronomico.com/2008/10/24/esferificacion/ https://sites.google.com/site/cocina4ingenieros/ciencia-y-tecnologia/tecnicas/gelificacin                                                     http://www.molecule-r.com/en/content/108-molecular-gastronomy-techniques-spherification                                                           http://en.wikipedia.org/wiki/Spherification http://esferificacion.wikispaces.com/ESFERIFICACION+INVERSA