Usar fórmulas químicas para describir los alimentos

Todos y cada uno de los alimentos están formados por innumerables moléculas diferentes. Ya sean las moléculas las que le dan a la canela su sabor distintivo, o las que le dan color a tu naranja, sí, naranja. Simplemente hay demasiados para contarlos, y estudiarlos puede parecer abrumador.

Las moléculas pueden tener nombres complejos, como cinamaldehído o β-caroteno, ácido ascórbico o sacarosa. Esto no siempre facilita la comprensión de lo que hacen. Para estudiar de manera más efectiva estos componentes básicos, podemos usar fórmulas químicas. Estas sencillas fórmulas facilitan la descripción y comparación de las moléculas que componen los alimentos.

Las moléculas están formadas por átomos (elementos)

Las moléculas son estructuras químicas que se componen de bloques de construcción aún más pequeños: átomos. Podrías compararlo con Legos: un átomo es un solo ladrillo de lego, mientras que una molécula es la estructura que se hace al juntar varios ladrillos (al menos dos).

Las moléculas pueden ser pequeñas, formadas por tan solo dos átomos. Pero los alimentos también contienen muchas moléculas que se componen de cientos, si no más, de átomos conectados entre sí.

Seleccione el número de elementos disponibles

En este mundo, hay un poco más de 100 átomos o elementos diferentes, como se les llama. Todos los elementos conocidos caben en la tabla periódica. Si alguna vez ha tomado una clase de química, es probable que haya encontrado la tabla periódica en algún momento. En los alimentos, solo un pequeño grupo de elementos constituye la gran mayoría de los “bloques de construcción” en las moléculas de los alimentos:

• hidrógeno (H)
• carbono (C)
• oxígeno (O)
• nitrógeno (N)

Las letras dadas detrás de cada elemento son las abreviaturas utilizadas para significar ese elemento. Cada elemento tiene tal abreviatura. La mayoría de las abreviaturas tienen solo una o dos letras. Algunos otros ejemplos que se encuentran comúnmente en los alimentos son:

• sodio (Na)
• cloruro (Cl)
• fósforo (P)
• calcio (Ca)

fórmulas químicas en los alimentos

Para comenzar a comparar diferentes moléculas en los alimentos, es importante saber de qué elementos están hechos. Aquí es donde entran en juego las fórmulas químicas. Cada molécula se puede expresar mediante una fórmula de este tipo* y le dirá exactamente de qué elementos está hecha. Una fórmula química es la ‘lista de ingredientes’ de su molécula.

Para escribir una fórmula química, un químico primero evaluará qué elementos están presentes. A continuación, contarán cuántos de cada uno están presentes. Las abreviaturas de cada elemento se enumeran una al lado de la otra y, utilizando un número como subíndice, se indica el número de uno de esos elementos en una molécula.

Veamos algunos ejemplos:

• ¡Agua, uno de los ingredientes más habituales en la alimentación!
  • Una molécula de agua está formada por 2 átomos de hidrógeno (H) y 1 átomo de oxígeno (O)
  • Fórmula química del agua: H₂O
• Ácido ascórbico (otro nombre para la vitamina C)
  • Compuesto por 6 átomos de carbono (C), 8 átomos de hidrógeno (H) y 6 átomos de oxígeno (O)
  • Fórmula química: C₆H₈O₆
• β-caroteno (responsable del color de las zanahorias)
  • Compuesto por 40 átomos de carbono y 56 átomos de hidrógeno.
  • Fórmula química: C₄₀H₅₆

Mostrar similitudes

Las fórmulas químicas dan rápidamente una idea del tipo de molécula que constituye un alimento. Como tal, puede ayudarte a clasificar y agrupar moléculas con una estructura similar. Esto es útil ya que las moléculas con estructuras similares a menudo tienen ciertas propiedades en común. Por ejemplo, pueden contribuir a los sabores, participar en ciertas reacciones químicas o derretirse a cierta temperatura.

Un buen ejemplo de esto es un grupo de moléculas llamadas carbohidratos. Las moléculas enumeradas a continuación son todas carbohidratos. Sus fórmulas químicas son muy similares.

• Glucosa – C₆H₁₂O₆
• Sacarosa (azúcar estándar) – C₁₂H₂₂O₁₁
• Lactosa – C₁₂H₂₂O₁₁
• Almidón (parte de la harina): (C₆H₁₀O₅)_norte (la n indica que puede ser una cadena larga de estos grupos de moléculas)

No cuentes la historia completa

En la lista de carbohidratos, es posible que también haya notado una desventaja de usar solo fórmulas químicas para describir moléculas. No cuentan la historia completa.

La sacarosa y la lactosa tienen la misma fórmula química. Pero, no son las mismas moléculas. Los átomos individuales están conectados de manera diferente en ambas moléculas, lo que da como resultado una estructura diferente. En otras palabras, una fórmula química solo contiene la lista de ingredientes. Pero, se pierde las ‘instrucciones’ de una receta.

En esos casos, los químicos usarán fórmulas estructurales.

En algunas moléculas, cómo se conectan ciertos grupos de átomos es crucial para su comportamiento. Esos grupos específicos pueden determinar si una molécula reaccionará bajo ciertas condiciones, por ejemplo. En esos casos, la fórmula química puede escribirse un poco diferente para resaltar ese grupo específico. Esta es una forma de superar la falta de conocimiento estructural de una molécula.

Dos grupos comunes en los alimentos que puede encontrar son -COOH y -NH₂. El primero, -COOH, también llamado ácido carboxílico, es un ácido. El posterior, -NH₃es un grupo amino y crucial en las proteínas.

Algunos ejemplos de cómo puede verse esto:

• Ácido acético (hace que el vinagre sea ácido):
  • C₂H₄O₂ – la forma estándar
  • CH₃COOH: esto te dice un poco más sobre cómo se arma
• Glicina (un aminoácido básico, un componente básico de las proteínas)
  • C₂H₅NO₂
  • NUEVA HAMPSHIRE₂‐CH₂‐COOH – muestra claramente esos dos grupos cruciales
• Ácido linoleico (un ácido graso, un componente de muchas grasas y aceites)

Demasiado grande para escribir

Algunas moléculas grandes, como el almidón, aún pueden tener una fórmula química bastante simple. Sin embargo, también hay moléculas grandes que son demasiado grandes y complejas para escribirlas de esta manera. En esos casos, una fórmula química ya no es una herramienta útil. En los alimentos, la mayoría de las proteínas son demasiado complejas para escribirlas de esta manera.

El punto de partida de la química de los alimentos.

Por supuesto, ¡las fórmulas químicas son solo el comienzo! Casi todos los alimentos están compuestos por muchas moléculas diferentes, cada una con su propia fórmula química. Lo siguiente es comprender cómo estas moléculas interactúan e impactan en su comida. Todo eso es exactamente lo que hacen los químicos de alimentos día tras día.

Entender y conocer las fórmulas químicas es el punto de partida para entender la química de tus alimentos. Mucha química comienza con saber de qué está hecha la comida. Las fórmulas químicas lo ayudan a comprender qué son realmente los carbohidratos, las grasas y las proteínas. Le ayudarán a entender la ciencia detrás del sabor y mucho más.

Para profundizar verdaderamente en este campo, ¿por qué no considerar tomar nuestra clase de química de alimentos?