La concentración y los sabores

[Estequiometría] Sección 5. Conceptos clave. [Concentración molar] [Disoluciones acuosas] Otros conceptos. [Algunas reacciones de precipitación] [La concentración y los sabores]

La concentración molar es un concepto fundamental en química que describe la cantidad de soluto presente en un volumen determinado de solución. Este valor, expresado en moles por litro (mol/L), es esencial en muchos procesos, entre ellos, en la percepción de sabores y olores. Los sentidos del gusto y del olfato dependen de la interacción de sustancias químicas con los receptores sensoriales ubicados en nuestra lengua y cavidad nasal, respectivamente. La manera en que estas sustancias químicas son detectadas está directamente vinculada con sus propiedades fisicoquímicas, como su solubilidad y concentración en el medio en el que se encuentran.

Los sabores suelen percibirse cuando las sustancias químicas se disuelven en el agua de la saliva, mientras que los olores se detectan cuando las moléculas volátiles se disuelven en líquidos dentro de la cavidad nasal. De esta forma, la forma en que una sustancia se disuelve y su concentración en una disolución afectan directamente la intensidad de la percepción sensorial. Por ejemplo, sustancias como ácidos o sales tienen una gran capacidad de disolverse en agua y, cuando lo hacen, se intercalan con los receptores gustativos en la lengua, lo que provoca la percepción de sabores como el salado o el ácido. El sabor salado es un claro ejemplo de cómo la disolución de iones Na+ en agua puede activar los receptores específicos en nuestra lengua. A su vez, el sabor ácido es causado por la presencia de iones H+, como los que se encuentran en sustancias ácidas como el ácido clorhídrico o el ácido acético, que al disolverse en agua se asocian con la percepción de acidez en la boca.

Figura 1.  La sensibilidad crítica del olfato humano es mucho menor que la del perro. Mientras que el umbral de percepción de olores en humanos suele estar en el rango de 10⁻⁶ a 10⁻⁹ mol/L, los perros pueden detectar concentraciones significativamente más bajas, alrededor de 10⁻¹³ mol/L. Esto implica que los perros tienen una capacidad olfativa miles de veces más sensible que los humanos, permitiéndoles percibir olores a concentraciones extremadamente bajas.

Sin embargo, no todas las sustancias químicas se disuelven de manera eficiente en agua. Algunas sustancias, especialmente aquellas que son lipofílicas o grasas, no se disuelven bien en medios acuosos, pero sí en disoluciones lipídicas. Estas sustancias pueden ser percibidas a través de los olfatos y sabores cuando se encuentran en medios ricos en grasas o aceites, como ciertos sabores grasos o ácidos grasos. Las moléculas lipofílicas tienen una mayor afinidad por los componentes no acuosos y, por lo tanto, pueden ser mejor detectadas cuando se encuentran en disoluciones que contienen lípidos. Los sabores grasos, por ejemplo, son mucho más fáciles de detectar en aceites que en agua, y algunos productos como los aceites esenciales que se extraen de plantas aromáticas contienen compuestos lipofílicos que no se disuelven bien en agua pero que tienen un fuerte impacto en la percepción olfativa.

Figura 2. Los profesionales de la cocina molecular deben modular cuidadosamente la concentración de sustancias clave, ya que algunas pueden reaccionar e inhibirse mutuamente, mientras que otras pueden potenciarse. Este conocimiento, que suele ser intuitivo para los chefs, es objeto de estudio en la gastronomía molecular. La investigación permite comprender cómo las interacciones químicas y físicas entre ingredientes afectan la textura, sabor y presentación de los platos, mejorando la experiencia culinaria 

Además de los compuestos solubles en agua y en medios lipídicos, existen sustancias que requieren un medio mixto o incluso otras características específicas para ser detectadas. La concentración molar juega un papel importante en la intensidad con que se perciben los sabores y olores en estos casos, ya que, en general, las sustancias más concentradas tienen un mayor potencial para desencadenar respuestas sensoriales. Sin embargo, esto no significa que una mayor concentración siempre conduzca a una percepción más fuerte, ya que otros factores, como la afinidad de la molécula por el receptor específico o la temperatura de la solución, también pueden influir.

Por ejemplo, en el caso de los sabores dulces, estos suelen estar asociados a moléculas orgánicas como los azúcares. Estas sustancias, que se disuelven fácilmente en agua, interactúan con los receptores gustativos de la lengua para generar una percepción de dulzura. Sin embargo, cuando se presenta una alta concentración de azúcar, los receptores pueden saturarse, lo que puede generar un efecto de “desensibilización” temporal, reduciendo la percepción de dulzura. La misma dinámica ocurre con otros sabores como el umami, el cual se percibe principalmente a través de la disolución de glutamato monosódico en soluciones acuosas.

Por otro lado, los olores dependen de la capacidad de una sustancia para evaporarse y difundirse a través del aire. Las moléculas volátiles, como aquellas presentes en los compuestos aromáticos, son responsables de muchos de los olores que percibimos. Estas moléculas suelen tener una mayor solubilidad en solventes no acuosos, como aceites, y pueden liberarse más fácilmente cuando están disueltas en dichos medios. Por ejemplo, el aceite esencial de menta o el aceite de lavanda contienen compuestos que se disuelven mejor en líquidos lipídicos y no tanto en agua. Estas sustancias, una vez en el aire o en contacto con nuestras membranas olfativas, desencadenan la percepción de los respectivos olores.

Es crucial también entender que, al igual que con los sabores, la concentración molar influye en la intensidad del olor. A medida que la concentración de las sustancias volátiles aumenta, también lo hace la percepción del olor, hasta un punto en el que, si la concentración es excesivamente alta, el sentido del olfato puede experimentar una desensibilización. Este fenómeno es común, por ejemplo, en ambientes con productos de limpieza con fuertes aromas, donde un olor inicialmente intenso puede volverse menos perceptible a medida que el sistema olfativo se adapta.

Referencias.

Barham, P., Skibsted, L. H., Bredie, W. L., Bom Frøst, M., Møller, P., Risbo, J., ... & Mortensen, L. M. (2010). Molecular gastronomy: a new emerging scientific discipline. Chemical reviews, 110(4), 2313-2365.

Burke, R., Kelly, A., Lavelle, C., & vo Kientza, H. T. (Eds.). (2021). Handbook of molecular gastronomy: Scientific foundations, educational practices, and culinary applications. Crc Press.

Hall, N. J., Collada, A., Smith, D. W., & Wynne, C. D. (2016). Performance of domestic dogs on an olfactory discrimination of a homologous series of alcohols. Applied Animal Behaviour Science, 178, 1-6.

Kokocińska-Kusiak, A., Woszczyło, M., Zybala, M., Maciocha, J., Barłowska, K., & Dzięcioł, M. (2021). Canine olfaction: physiology, behavior, and possibilities for practical applications. Animals, 11(8), 2463.

This, H. (2006). Molecular gastronomy: exploring the science of flavor. Columbia University Press.

This, H. (2009). Molecular gastronomy, a scientific look at cooking. Accounts of chemical research, 42(5), 575-583.

Turunen, S., Paavilainen, S., Vepsäläinen, J., & Hielm-Björkman, A. (2024). Scent detection threshold of trained dogs to Eucalyptus hydrolat. Animals, 14(7), 1083.

Wackermannová, M., Pinc, L., & Jebavý, L. (2016). Olfactory sensitivity in mammalian species. Physiological Research, 65(3), 369.

Walker, D. B., Walker, J. C., Cavnar, P. J., Taylor, J. L., Pickel, D. H., Hall, S. B., & Suarez, J. C. (2006). Naturalistic quantification of canine olfactory sensitivity. Applied Animal Behaviour Science, 97(2-4), 241-254.