TRABAJO PRÁCTICO VOLUNTARIO

FACTORES QUE AFECTAN LA FORMACIÓN DE ESPUMAS DE ALBÚMINA

Alumnas: Raimondo, Diana; Salinas, Pamela.

Objetivos:

-Comprobar cómo afecta el agregado de solutos orgánicos (sacarosa), no orgánicos (sal), ácidos (jugo de limón), agregado de agua y de grasa en la formación y estabilidad de la espuma.

Materiales

- Claras de huevo-Azúcar-Jugo de limón-Yema de huevo-agar-agar-Agua-Sal-Batidora eléctrica o manual

MARCO TEÓRICOEn principio todas las proteínas constituyentes de la clara de huevo se encuentran en disolución coloidal en la matriz acuosa gracias a su estructura globular. Aunque son largas cadenas de aminoácidos con elevado peso molecular (macromoléculas) y muchos de los aminoácidos que las constituyen son apolares e hidrófobos, su peculiar conformación en ovillo hace que los tramos no hidrosolubles de la molécula queden hacia su interior, presentándose hacia la parte externa una superficie completamente compatible con la disolución acuosa.

La formación de la espuma es un proceso termodinámicamente adverso que requiere aporte energético en forma de energía mecánica suministrada por el batido.El batido de la clara no solamente introduce aire en ella, sino que además produce un flujo en su matriz acuosa que arrastra a las macromoléculas proteínicas. Si este flujo es suficientemente fuerte, puede desenvolver algunos de los ovillos menos estables, obligándolos a perder su estructura original y a presentar al exterior las zonas hidrófobas.Dada la cercanía de las burbujas de aire, las proteínas así desnaturalizadas se adsorben sobre la interfaz agua-aire orientando sus zonas apolares hacia el interior de la burbuja y sus zonas polares hacia la matriz acuosa; esto reduce drásticamente la tensión superficial de la burbuja actuando como un eficaz surfactante.

En los primeros momentos del batido se forma una espuma basta, de grandes burbujas y poco estable, surfactada principalmente por las ovomucinas, que son las proteínas de la clara que más fácilmente pierden su estructura globular.Si el batido prosigue se incorporan a la capa surfactante ovoglobulinas y ovotransferrinas. Aunque las burbujas se hacen cada vez menores y lógicamente aumenta la extensión total de interfaz, el contenido de la clara en ovoglobulinas y ovotransferrinas es suficiente como para que la concentración de surfactantes alcance valores elevados en todo el volumen de espuma, permitiendo que espume de manera muy estable toda la clara (recuérdese que en otros alimentos, solamente una parte del líquido original queda espumado); de hecho, es posible añadir algo de agua a la clara y aún se conserva concentración proteínica suficiente como para montarla a punto de nieve.Además, al perder las proteínas su estructura original en ovillo, muchos de los enlaces débiles que la mantenían han quedado libres y tienden a rehacerse; al encontrarse una multitud de moléculas proteínicas entremezcladas en la capa surfactante, muchos de estos enlaces se rehacen como intermoleculares, asociando las diversas moléculas en una red proteínica continua que estabiliza aún más la espuma. En este punto del proceso se hace importante el papel de la conalbúmina, que no interviene como surfactante, pero al oxidarse con el oxígeno que se difunde desde las burbujas se asocia con las proteínas surfactantes conectando burbujas vecinas y fortaleciendo la red. Si a la aparición de esta estructura de conexión se une la elevada viscosidad que conserva la matriz retardando el drenaje, se puede entender la capacidad de la clara de huevo de formar, aún en crudo, una espuma tan abundante y persistente.Esta viscosidad se debe al elevado porcentaje de proteínas (principalmente ovoalbúminas) que, por ser más estables, aún conservan su estructura soluble.Sin embargo, el proceso de formación de enlaces entre moléculas proteínicas vecinas puede ir demasiado lejos: si se continúa el batido durante demasiado tiempo o con una potencia excesiva, la apertura de enlaces prosigue; las proteínas

vecinas comienzan a asociarse tan estrechamente que expulsan el agua que embebe la red y la espuma queda seca y poco flexible, haciendo muy difícil su mezcla con otros componentes de la receta que se pretendía preparar. Más aún, si se prosigue el batido, aparecen gránulos proteínicos rígidos que supuran líquido y la graciosa uniformidad de una clara bien montada se pierde. A mano es prácticamente imposible llegar a este estado de sobrebatido, pero levantando la espuma con batidora es relativamente fácil alcanzarlo. Como se verá más adelante, hay estrategias que permiten bloquear la excesiva formación de enlaces intermoleculares, especialmente los puentes disulfuro, que son los más fuertes.

Factores que afectan la espuma

Temperatura.

La temperatura tiene una doble influencia. Por un lado, la clara a temperatura ambiente espuma mucho mejor que la recién sacada de la heladera ya que la baja temperatura dificulta la desnaturalización de las proteínas que deben actuar como surfactantes. De hecho es muy difícil levantar a mano una clara fría. Sin embargo al estar el huevo frío es más fácil separar claras y yemas sin dejar ningún rastro de estas últimas en las claras que se pretenden batir, el más mínimo resto de yema reduce drásticamente el volumen y la persistencia de la espuma obtenida; además la espuma fría drena aún más despacio y por ello es más estable.En muchas recetas se recomienda dejar que los huevos tomen temperatura ambiente antes de batirlos, pero dado que en la actualidad el batido suele hacerse con medios mecánicos, la dificultad inicial para que comiencen a espumar no es significativa. Al menos se puede recomendar que se separen claras y yemas inmediatamente después de sacar los huevos de la heladera, aunque se dejen templar antes de batirlos.

Ph

El pH original de la clara de huevo es ligeramente alcalino. Esta circunstancia facilita la formación de enlaces disulfuro por unión de grupos sulfuro de diferentes moléculas proteínicas, reforzando la red. Como los puentes disulfuro son los más estables de los enlaces que mantienen la estructura globular, el efecto no es acusado en las primeras etapas de la formación de la espuma, pero en caso de sobrebatido, este tipo de enlaces son los principales responsables de la excesiva rigidez de la espuma y de la aparición de grumos. Como consecuencia, si se baten las claras con medios mecánicos, es conveniente acidificar ligeramente la clara, lo que permite que los grupos sulfuro se saturen con los protones tomando la forma de –SH, en vez de formar puentes disulfuro. Además, si se evita que se formen este tipo de enlaces, la espuma queda más suave y cremosa y es más fácil de mezclar con otros ingredientes de la receta. Se suele utilizar ácido tartárico en polvo, que se denomina en cocina cremor tártaro. Tradicionalmente se afirma que la clara a punto de nieve queda mejor formada si se utiliza un recipiente de cobre; este fenómeno se explica porque los iones de cobre se asocian también con los sulfuros, formando grupos –SCu, con efectos similares a los de aumentar la acidez pero con el inconveniente de comunicar algo de sabor y un ligerísimo tinte verdoso a la espuma.

Sal Común (cloruro sódico)

Los iones formados por la disociación de la sal al disolverse en la matriz acuosa bloquean de un modo muy eficaz la formación de enlaces intermoleculares, incluso con baja concentración, e impiden así la consolidación de la red proteínica con consecuencias negativas para la espumabilidad y la persistencia. Por esta razón se recomienda añadir la sal sobre otros ingredientes del plato y no sobre las claras a punto de nieve.

Azúcar

En muchas recetas de clara a punto de nieve interviene el azúcar, a veces en cantidad elevada. Añadir azúcar a la clara tiene un doble efecto; si se añade al principio dificulta la formación de espuma bloqueando la formación de enlaces intermoleculares, de modo parecido a lo que se ha comentado para la sal. Sin embargo, añadiéndola cuando la espuma ya esta levantada impide la aparición de efectos de sobrebatido y espesa la matriz acuosa retrasando el drenaje y contribuyendo a la persistencia. En algunas recetas se añade una cantidad de azúcar muy superior a la de saturación de la disolución acuosa; en este caso se debe añadir azúcar en polvo de modo que la porción que queda sin disolver pase inadvertida y no provoque un efecto terroso al tacto, como ocurriría si se añadiese azúcar cristalina.Si se bate la clara a mano es indispensable no añadir azúcar al principio del batido. Si se bate con medios mecánicos este aspecto toma menos importancia; añadiendo azúcar al principio la espuma tarda algo más en aparecer, pero acaba formándose, y además se combate desde el principio el posible sobrebatido.

Frescura de los huevos.

Los huevos al envejecer sufren un proceso de alcalinización debido a la pérdida progresiva del CO2 disuelto en la matriz acuosa a través de los poros de la cáscara. La alcalinización de la yema es muy ligera, pero la clara pude pasar de un pH ligeramente alcalino, alrededor de 7,5, hasta uno francamente básico de más de 9. Recuérdese que la escala de pH es logarítmica, por lo que esto supone una disminución de la concentración de H+ del orden de 1/100. Las consecuencias de este proceso sobre las interacciones entre la moléculas proteicas es muy notable: comienzan a deshacerse los agregados que mantenían la clara translúcida y viscosa y las proteínas se repelen volviéndose más transparente y fluida. Los cambios de

acidez en la yema son poco importantes, pero se da un proceso de ósmosis con paso de agua desde la clara, menos concentrada. La yema aumenta su volumen y esto tensa su membrana y la debilita facilitando que se rompa.Estos cambios motivados por el envejecimiento del huevo tienen consecuencias directas sobre su espumabilidad: por un lado,  las proteínas se desnaturalizan mejor y la clara se monta más fácilmente; por otro, la pérdida de viscosidad favorece el drenaje y la espuma es menos firme y estable. Además la debilidad de la membrana de la yema favorece que se rompa y contamine las claras durante la separación. Como se verá en el siguiente punto la presencia de yema dificulta considerablemente la formación de la espuma.

Presencia de grasas, lípidos polares y detergentes.

Las grasas son los principales enemigos de la espuma de clara. No solamente compiten con las proteínas surfactantes en la interfaz agua-aire de las burbujas sino que también bloquean la formación de enlaces entre proteínas debilitando la red que estabiliza la espuma. Sorprendentemente los detergentes o los lípidos polares que son buenos surfactantes de por si debilitan la espuma por la misma razón: no son compatibles con las proteínas e interfieren su acción. Por estas razones es determinante evitar la más mínima contaminación de estas sustancias en la clara que se pretende montar: un recipiente de plástico que tiende a retener algunas moléculas de grasa; uno mal aclarado que retenga detergente o jabón; la rotura de la yema en la separación que aporte  a la clara una pequeña cantidad de grasa de lecitina y de colesterol. En todos estos casos la clara será más difícil de montar y resultara menos estable.

EXPERIENCIAS.

Muestra Control (espuma de clara de huevo sola)

Variante 1 (espuma de clara con agregado de azúcar)

Variante 2 (espuma de clara con agregado de sal)

Variante 3 (espuma de clara con agregado de jugo de limón)

Variante 4 (espuma de clara con agregado de agua)

Variante 5 (espuma con agregado de sustancia grasa)

Variante 6 (espuma con agregado de agar agar)

MUESTRA CONTROLINGREDIENTES.

Comprobaremos cómo afecta el agregado de diferentes solutos, la estabilidad de la espuma. Para ello hemos utilizado, sal, azúcar, ácido cítrico, (jugo de limón) agua, y grasa, (proveniente de la yema).

Comenzamos separando en un recipiente, la clara de huevo, en la cual se encuentran las proteínas en disolución coloidal, de la yema.

Para realizar la experiencia, la clara debe estar perfectamente libre de restos de yema.

Tomamos el tiempo que tarda en formarse la espuma, a través del batido. La estabilidad de la espuma varía con el tiempo de batido. En principio aumenta de volumen y luego, si prolongamos demasiado la incorporación de aire, se bajarán.

Realizamos la muestra CONTROL. A través de procedimientos mecánicos, batido con batidor eléctrico, se le incorpora aire.

La clara de huevo, por ser un coloide casi puro, forma espumas estables. A medida que el aire se incorpora a la clara, la masa se hace más espumosa y la capa de líquido alrededor de las burbujas se hace más fina. La clara se espesa y se pone más blanca, se endurece hasta formar picos firmes. El endurecimiento de la espuma, es debido a la desnaturalización de las proteínas superficiales.

VARIANTE CON AGREGADO DE JUGO DE LIMÓN

Agregamos gotas de jugo de limón, antes de comenzar el batido. El ácido disminuye el pH de la clara de 9 a 7. El jugo de limón, contiene ácido cítrico que regula el pH, y ácido ascórbico que actúa como agente reductor.

Verificamos el pH 7. El descenso del pH, cambia la concentración proteica en la interfase líquido-espuma.

El ácido le da un color más blanco a la clara porque transforma el color verde amarillento del pigmento flavonoide a incoloro.

Comparación con la muestra CONTROL.

Ligeramente, más blanca. Misma consistencia, un poco menor adherencia.

VARIANTE CON AGREGADO DE SAL

Agregamos 5 gr de Sal fina, antes de comenzar el batido de las claras.

“Los iones formados por la disociación de la sal al disolverse en la matriz acuosa bloquean de un modo muy eficaz la formación de enlaces intermoleculares, incluso con baja concentración, e impiden así la consolidación de la red proteínica con consecuencias negativas para la espumabilidad y la persistencia. Por esta razón se recomienda añadir la sal sobre otros ingredientes del plato y no sobre las claras a punto de nieve”.

Si bien la bibliografía describe cómo la sal bloquea la formación de enclaces intermoleculares e impide la consolidación de la red proteínica, nuestra experiencia nos dice que la sal, agregada antes de comenzar el batido, no altera la formación de la espuma.

Por el contrario, en gastronomía se recomienda una pizca de sal para montar las claras, y efectivamente, el resultado que obtuvimos fue una espuma firme en pocos minutos.Pensamos que la diferencia reside en el momento de la incorporación del NaCl. Si hubiéramos incorporado la sal cuando la espuma ya hubiera tomado consistencia, entonces ésta interferiría en la consolidación de la red proteínica, con consecuencias negativas en la espumabilidad y resistencia.

VARIANTE CON AGREGADO DE AZÚCAR.

Agregamos dos a tres cucharadas de azúcar, luego de haber formado la espuma de claras.

Con el agregado de azúcar a las claras, se aumenta el tiempo de batido porque interfiere en la red proteica aumentando la viscosidad global. La espuma es más estable y se puede esparcir sin perder la elasticidad y sin romper las celdas de aire.

Como se muestra en la foto, la consistencia y adherencia, permite que la espuma mantenga la estabilidad y homogeneidad. Si el azúcar se añade antes de formarse la espuma, puede disminuir el volumen, retrasa la desnaturalización de la albúmina por eso el tiempo de batido aumenta.

VARIANTE CON AGREGADO DE GRASA

Tomamos una porción de yema de huevo, para agregar a las claras, una pequeña cantidad de grasa de lecitina y de colesterol.

La presencia de grasa interfiere en el espumamiento y reduce el volumen. No solamente compiten con las proteínas surfactantes en la interfaz agua-aire de las burbujas sino que también bloquean la formación de enlaces entre proteínas debilitando la red que estabiliza la espuma.

El resultado que obtuvimos, fue una espuma inestable y débilmente ligada.

VARIANTE CON AGREGADO DE AGUA

Agregamos un chorrito de agua pura, antes de comenzar el batido de las claras.

El batido de la clara no solamente introduce aire en ella, sino que además produce un flujo en su matriz acuosa que arrastra a las macromoléculas proteínicas. Si este flujo es suficientemente fuerte, puede desenvolver algunos de los

ovillos menos estables, obligándolos a perder su estructura original y a presentar al exterior las zonas hidrófobas.

Dada la cercanía de las burbujas de aire, las proteínas así desnaturalizadas se adsorben sobre la interfaz agua-aire orientando sus zonas apolares hacia el interior de la burbuja y sus zonas polares hacia la matriz acuosa; esto reduce drásticamente la tensión superficial de la burbuja actuando como un eficaz surfactante.

El agregado de agua, no impide la formación de la espuma, pero aumenta su inestabilidad. Como se muestra en la foto, forma copos pero no se sostienen a la cuchara si ésta se inclina.

VARIANTE 1 CON AGAR SIN HIDRATAR.

3g de agar sin hidratar , a las 2 claras antes de batir

Luego del batido con batidora eléctrica.

Se obtuvo una espuma muy firme, dura y de textura muy compacta. El agar agar se agregó sin disolverlo previamente. No obstante podemos comprobar su efecto como estabilizante en las claras. Se agregó directamente a las claras antes de batir. Como se utilizó batidora eléctrica, el aumento de la temperatura logrado permite la acción gelificante.

VARIANTE 2 CON AGAR HIDRATADO

Repetimos la experiencia, pero agregamos el agar previamente hidratado en agua a 40ºC una vez comenzado el batido, pero antes de alcanzar el punto nieve.

La consistencia es mucho más firme y compacta con el agar hidratado. Además, pasados los 30 minutos no se observa desmoronamiento de la espuma. Comprobamos el efecto estabilizador del agar.

Acá se nota claramente como, luego de 30 minutos, se adhiere la espuma al tenedor, no se desliza ni se cae, aún con el tenedor boca abajo-

Recordemos algunas de las características del agar-agar

El agar-agar es una mezcla de polisacáridos complejos (glúcidos o carbohidratos) principalmente agarosa, agaropectina galactosa y ácido urónico: la pared celular de estas algas está diferenciada en una capa interna de celulosa y una externa amorfa de naturaleza péctica, rica en coloides gelificados. Estas sustancias son indigeribles y constituyen fibra de tipo soluble.El agar-agar es también una buena fuente de magnesio y de hierro. También presenta calcio, potasio y yodo.

Es un hidrocoloide completamente soluble en agua a 100°C.Se puede disolver a bajas temperaturas.Al contacto con agua fría se hincha y puede aumentar hasta 30 veces su volumen.No aporta sabor ni aroma y carece de color.Es un poderoso agente gelificante.Es un gel termorreversible.Gelifica entre 35°C y 43°C y se derrite entre 85°C y 95°C.No aporta calorías.Es ligeramente saciante y laxante.Es el único hidrocoloide que ofrece gelatinas que pueden soportar temperaturas de esterilización.

Ver nuestros trabajos anteriores sobre Agar-Agar para la materia disponibles en:

http://www.slideshare.net/dianaraimondo9/tp-voluntario-agar-version-2-para-mandar

http://www.slideshare.net/dianaraimondo9/practico-agar-agar-2-carillas-ultimo

CONCLUSIÓN

A través de cada una de las experiencias, hemos podido comprobar en qué medida y de que forma, cada uno de los agentes modifican la estabilidad de la espuma de clara de huevo.

Pero en general, hemos detectado un punto que nos pareció significativo, y es que algunos agentes, como por ejemplo, la sal, el azúcar, el jugo de limón, producen diferentes variaciones según el momento del batido en el que son incorporados. No es lo mismo cuando la clara aún no ha comenzado a levantar, que agregarlos a mitad del batido, cuando la espuma ya se comienza a formar. Podemos pasar de inhibir el proceso de levantamiento, a fijarlo, como es el caso del azúcar.

Indiscutiblemente, el ingrediente que favorece en mayor grado la estabilidad de la espuma de clara de huevo, es el agar-agar, (INS 406), que utilizamos en remplazo de la goma guar, (INS 412).

BIBLIOGRAFÍA.

Ciencia con buen gusto. Disponible en: http://www.telefonica.net/web2/cienciaconbuengusto/Teoria/ESPUMAS/Tipos%20de%20espumas/ESPUMACLARA.htm

ALIMENTOS. Introducción técnica y seguridad. Medín-Medín. 4ª edición. Ediciones turísticas. 2011.

Espuma de clara de huevo   - Telefónica Net www.telefonica.net/.../ ESPUMAS /Tipos%20de%20 espumas

36. Estabilidad de las   Espumas   - Documentos DosChivos.com www.doschivos.com/display.asp?ID=753&f=13547