Analizar el aroma para comprender las claves de la calidad / Vicente Ferreira

Opiniones y Experiencias - 14 Mar, 2019

Vicente Ferreira González
Laboratorio de Análisis del Aroma y Enología
Departamento de Química Analítica
 Facultad de Ciencias - Universidad de Zaragoza
Instituto Agroalimentario de Aragón (IA2)

La motivación fundamental de los seres vivos a la hora de acometer cualquier actividad es la obtención de placer, lo que consigue a través de la activación de un sistema de recompensa bioquímico que acaba segregando una serie de hormonas que inducen sensaciones placenteras. En la compleja y sofisticada especie humana, las sensaciones placenteras ligadas al consumo del alimento juegan un papel fundamental no sólo en nuestra nutrición, sino en nuestra sensación de bienestar, plenitud e incluso en la comunicación con nuestros semejantes. Aunque dichas sensaciones dependen de expectativas y de diversas claves extrínsecas, en su base están originadas por moléculas aromáticas que denominamos odorantes y que junto con las del sentido del gusto, tienen la capacidad de activar los sistemas de recompensa cerebral. De ahí la importancia del estudio de estas moléculas y del papel que ejercen en nuestras decisiones de compra, en el placer asociado al consumo del alimento y en nuestro bienestar.

 

Sistema GC-O-GC-O-MS; Los dos cromatógrafos están conectados por una línea de transferencia (no visible en la foto). De esta manera las “zonas de olor” de interés detectadas en el GC-O de la izquierda (en ese embudo al final del tubo negro el “sniffer” pone su nariz) pueden ser selectivamente transferidas al sistema GC-O-MS de la derecha. En este segundo sistema hay una columna cromatográfica de fase diferente a la del primer sistema, de manera que es posible conseguir separaciones totales y asegurar que el espectro de masas se corresponde con el olor buscado.

Ahora bien, las moléculas odorantes responsables de las propiedades sensoriales de un producto, sobre todo si es natural, constituyen una mínima fracción de su composición, incluso una mínima fracción de la porción de moléculas volátiles del mismo. Esto hace que la primera tarea que hay que acometer en el estudio de las moléculas del aroma de un producto es identificar cuáles, de entre las muchas presentes,  son las reamente importantes. La única manera de hacer esto es combinando estrategias de separación química con la olfacción y el análisis sensorial (cromatografía gas-olfatometría o GC-O) y empleando la técnica de identificación de estructuras químicas más sensible: la espectrometría de masas (MS). No son operaciones particularmente complicadas, pero requieren de un instrumental sofisticado y caro, de personal muy cualificado, y del acceso a bibliotecas de patrones químicos de moléculas aromáticas y a numerosas bases de datos. Sin estos procesos de “criba” de poco nos servirán los instrumentos analíticos más sofisticados, aparte de para saturarnos de información: un moderno sistema GC-MS puede proporcionar señales de miles de moléculas diferentes presentes en los vapores de cualquier producto, pero sólo unas pocas decenas son relevantes. Es más, en muchas ocasiones los odorantes más importantes son moléculas en concentraciones tan bajas (parte por trillón) que ni siquiera con los instrumentos más sofisticados podemos obtener señal directamente.

Uno de nuestros sistemas analíticos más sofisticados: El instrumento de la derecha (en el detalle de la foto arriba a la derecha), contiene tubos de adsorbente que han “extraído” el aroma de la muestra o atmósfera de interés y los desorbe introduciendo el contenido en el primer sistema GC, donde hay una primera separación. Al final de la columna, una válvula permite seleccionar “cortes” del cromatograma que son transferidos a la segunda columna, donde son re-separados en una segunda columna y analizados por un potente espectrómetro de masas. En casos favorables este sistema permite convertir determinaciones a niveles de partes por trillón en análisis “de rutina”.

Una vez que conocemos qué moléculas son las potencialmente relevantes, el siguiente paso es medir su concentración. Esto puede ser muy sencillo en el caso de odorantes normales, pero puede llegar a ser complicado en los casos de odorantes en concentraciones de ppt. En estos casos será preciso diseñar etapas de aislamiento muy selectivas y en muchas ocasiones, será preciso introducir mediante reacción química, alguna funcionalidad que facilite su análisis y detección.

Conseguida la lista de odorantes importantes con sus niveles de concentración, pasaremos a intentar comprender el papel jugado por cada odorante en la percepción final y en su caso, en aspectos como preferencia, tipicidad, calidad, etcétera. Esto lo hacemos tomando las moléculas aromáticas puras, juntándolas en los niveles medidos y comprobando que somos capaces de reproducir las características de olor y sabor del producto original. Luego podemos jugar alterando dichas concentraciones para determinar cómo varían las propiedades sensoriales, lo que nos permite construir modelos que nos ayudan a identificar –y a menudo predecir- los perfiles aromáticos más favorables y también los componentes que pueden afectar negativamente al perfil sensorial.

El poner nombres químicos a los olores y sabores nos permite saber dónde y por medio de qué proceso químico o bioquímico se han formado las moléculas responsables de esas percepciones, lo que nos coloca en una situación privilegiada para ayudar a resolver un problema, mejorar un producto o a fijar objetivos de investigación. Es en esta tarea donde el trabajo de la química del aroma se ha de convertir en el interfaz entre el agrónomo, el microbiólogo o el tecnólogo y las propiedades sensoriales del producto. Como ejemplo voy a poner el descubrimiento por nuestro grupo de una de las claves de longevidad del vino: la acumulación de aldehídos de Strecker (metional, fenilacetaldehído, isovaleraldehído…) durante la fermentación alcohólica. Estos aldehídos son intermediarios en la síntesis de aminoácidos y se acumulan, entre otros factores, por la presencia de SO2 intracelular en la célula de Saccharomyces. Como los aldehídos forman complejos estables con el SO2, no pueden ser reducidos por las deshidrogenasas de la levadura y acaban siendo excretados al vino donde permanecen en forma compleja (e inodora). Sin embargo, cuando este vino conteniendo cantidades altas de estos aldehídos vaya perdiendo el SO2 libre añadido al embotellado, los complejos se romperán y el olor a oxidado emergerá. El corolario es sencillo: si queremos vinos muy longevos, hemos de usar levaduras y condiciones que no acumulen estos aldehídos, trabajo que dejamos a nuestros colegas microbiólogos.

Esperamos poder contar con muchos más ejemplos de colaboración pronto.