Apestoso y delicioso: por qué la fermentación es una excelente comida

¿Alguna vez has comido un pepinillo agrio en una tienda de delicatessen? Si es así, probablemente recuerdes la combinación de sal, dulce, ácido y ácido que frunce los labios. Delicioso para algunas personas y desagradable para otras, el sabor polarizante de un pepinillo es bastante singular. Y teniendo en cuenta que los encurtidos están hechos de pepinos humildes, es posible que se pregunte: ¿cómo se pasa de un pepino fresco a un pepinillo picante y potente que hace cosquillas en la lengua? ¿De dónde viene todo ese sabor?

En esta actividad, descubrirá las respuestas a estas preguntas y más a medida que utilicemicrobiospara transformar alimentos e impartir sabores únicos.

La mayoría de los encurtidos que se venden en los estantes de las tiendas de comestibles en Estados Unidos son encurtidos frescos o de proceso rápido. Se elaboraron mediante un proceso que conserva las verduras utilizando una mezcla caliente de agua, sal y vinagre, a veces llamadosalmuera . Pero si alguna vez ha tenido la oportunidad de probar un pepinillo agrio del barril o en una tienda de delicatessen tradicional, es una experiencia de sabor muy diferente. Lo creas o no, ese tipo de encurtidos se elaboran sin calor.

Hace mucho tiempo, los encurtidos sólo se creaban mediante un proceso llamadofermentación . En la fermentación, la comida se “cocina”, pero nunca ve una llama. En cambio, la comida es transformada por billones de microbios diminutos. Durante miles de años, los humanos han descubierto innumerables formas de manipular cada aspecto de la reacción de fermentación para desbloquear sabores, texturas y aromas ocultos. Hoy en día, estos alimentos fermentados son el orgullo de muchos de los mejores restaurantes del mundo.

Prepárese para conocer a esos chefs microbianos, aprender sobre las formas en que transforman los alimentos y descubrir por qué funciona todo. Aprenderá sobre la fermentación y cómo los chefs humanos y los gastrónomos moleculares utilizan este proceso para producir una amplia variedad de alimentos con sabores atrevidos y únicos, desde quesos apestosos hasta kimchi y chucrut hasta pan de masa fermentada. Además, te pondrás tu gorro de chef (o tu bata de laboratorio) e intentarás fermentar algunas verduras con la útil guía de un chef de renombre mundial.

Antes de ponernos a trabajar en nuestro laboratorio, hagamos un recorrido por la cocina microbiana. Al igual que cualquier otro organismo de la Tierra, los microbios (incluso las bacterias unicelulares) utilizanrespiración celular, también llamadorespiración aeróbica,para producir energía química llamadaatp . Las células obtienen esa energía descomponiendo la glucosa (un azúcar simple) a través de un ciclo debioquímico reacciones. Para que ese ciclo de producción de energía funcione, necesitan oxígeno. Las células necesitan un flujo constante de energía para sobrevivir. Incluso unos minutos sin él pueden ser fatales. De hecho, la letalidad de muchos venenos está relacionada con su capacidad para alterar el proceso de respiración celular.

Cuando el oxígeno es abundante, un microbio produce energía con ese ingrediente clave utilizandorespiración aeróbica . Pero cuando no queda oxígeno en la despensa (o en el medio ambiente), las células aún pueden producir energía. Una forma de hacerlo es mediante fermentación, que es una especie deRespiración anaerobica . Aunque no es tan eficiente como la respiración aeróbica, la fermentación permite que una célula sobreviva hasta que vuelva a haber oxígeno en abundancia. También produce subproductos como ácido láctico y dióxido de carbono.

Más adelante profundizaremos en la mecánica de la fermentación, pero por ahora, echemos un vistazo a algunos microbios en acción. Verás dos videos en cámara rápida de dos reacciones de fermentación diferentes. Mientras miras los videos, busca cambios en cada frasco:

¡Microbios, oxígeno, ácido, alcohol, vegetales! Si estás empezando a pensar que la fermentación es un proceso complicado, no estás equivocado: hay una multitud de variables que intervienen en cualquier reacción de fermentación. Comprender cómo esas variables afectan el plato final es esencial para dominar la fermentación.

Al mismo tiempo, fermentar alimentos no sólo es sorprendentemente fácil de hacer, sino que también es fácil de personalizar según tus gustos. La lista de materiales e ingredientes necesarios para empezar a fermentar también es bastante corta.

Afortunadamente, mientras fermentamos nuestras verduras, contaremos con la ayuda del fermentador más famoso que existe: David Zilber, director del laboratorio de fermentación del mundialmente famoso restaurante Noma en Copenhague, Dinamarca.

Escuchemos una entrevista entre David Zilber y el presentador de Science Friday, Ira Flatow. Siga esta guía de escucha comentada, diseñada para ayudarle a concentrarse en piezas clave de información mientras escucha.

A continuación se muestra un procedimiento básico para preparar vegetales fermentados. Lo adaptarás (teniendo en cuenta la seguridad alimentaria) para inventar tus propios vegetales fermentados sabrosos en la siguiente sección.

NOTA: Todos los productos fermentados presentan riesgos potenciales para la salud. Los individuos son responsables de evaluar la seguridad del consumo de alimentos fermentados. Si realiza este experimento y come o sirve las delicias que ha preparado, está dando su consentimiento a la Política de proyectos de Science Friday.

Vuelva a consultar la información que acaba de recopilar de la entrevista de David Zilber; luego revise el ejemplo de receta de vegetales fermentados anterior.

Ahora, piense en estas preguntas clave:

Para ayudarle a organizar sus planes, lea y responda las preguntas de las primeras cuatro diapositivas de este Cuaderno de laboratorio digital de fermentación, donde podrá registrar sus materiales, procedimientos y el progreso de su fermentación.

En un momento de su entrevista, David Zilber compara el papel de un fermentador con el de un portero en un club nocturno. En un club, el portero es un empleado del club cuyo trabajo es evitar que entren personajes desagradables; Como fermentador, debes evitar que se introduzcan sabores desagradables.

“Hay muchísimas variables que intervienen para lograr un fermento exitoso. ¿Qué tan limpio estaba tu recipiente antes de poner la comida allí? ¿Qué tan limpias estaban tus manos o tus utensilios? ¿Cuánta sal usaste? ¿Qué edad tenía el repollo que intentabas fermentar en primer lugar? Cada pequeño detalle es básicamente otra variable en la ecuación que lleva a que los productos fermentados sean sorprendentes o terribles…” – David Zilber

Piense en su procedimiento. ¿Qué medidas tomará para ser un portero eficaz y evitar que los microbios dañinos estropeen su fermentación?

Zilber también analiza la cantidad de variables que deben controlarse para realizar una fermentación exitosa y plantea una serie de preguntas para el fermentador doméstico.

Piense en su procedimiento. ¿Cuáles son algunas de las variables en tu experimento? ¿Cuáles puedes controlar y cuáles están fuera de tu control? Mire los pasos de la receta de ejemplo anterior e intente ver qué pasos controlan una variable de receta.

Ahora que ha escrito los materiales y el procedimiento, es hora de configurar la fermentación. Siga los pasos que describió en la diapositiva tres del Cuaderno de laboratorio digital de fermentación y luego haga una observación inicial de su frasco en la diapositiva cuatro.

Una vez que el frasco esté sellado, es mejor dejarlo intacto para limitar la introducción de nuevos microbios que podrían estropear la fermentación. Al mismo tiempo, el agua de su frasco siempre debe cubrir las verduras y deberá realizar un seguimiento del progreso de la fermentación, por lo que deberá abrir el frasco de vez en cuando para agregar más agua filtrada y recopilar datos.

¿Cómo sabrás si tus verduras están fermentando? A continuación se muestran formas en las que puede seguir el progreso de la magia culinaria de Lactobacillus.

Método 1 Dado que la fermentación produce gases de forma natural, se puede suponer que las burbujas significan actividad microbiana. Será imposible contar cada burbuja, pero puedes usar un marcador para contar la producción de gas en un área pequeña. Dibuja un círculo de 2 pulgadas de diámetro en el frasco donde veas que se acumulan burbujas. Regístrese cada uno o dos días para contar las burbujas en el círculo. Registre sus datos endiapositiva cincodel Cuaderno de Laboratorio Digital de Fermentación.

Método #2 Como vimos en los vídeos de fermentaciones, los niveles de agua dentro de la jarra pueden cambiar. Esto se debe tanto al poder deshidratante de la sal como a la producción de agua como subproducto en una de las reacciones químicas que ocurren en el frasco. Puedes medir los niveles del agua colocando una fina banda elástica al nivel del agua. Verifique cada uno o dos días para ver cómo ha bajado o subido el agua usando una regla para medir los cambios. También puedes registrar tus datos endiapositiva seisdel Cuaderno de Laboratorio Digital de Fermentación.

Método #3 Hay varias reacciones químicas clave que ocurren dentro del frasco. Uno de ellos produce ácido láctico, que puede alterar el pH del agua salada. Mientras avanza la fermentación, el pH disminuirá a medida que los microbios realizan respiración anaeróbica y producen ácido láctico. Para registrar el pH, sumerja un palillo esterilizado o un utensilio limpio en el recipiente de fermentación y transfiera una o dos gotas del líquido a una tira de pH. Siga la guía de colores proporcionada por el fabricante para identificar la acidez del agua salada. También puedes registrar tus datos endiapositiva sietedel Cuaderno de Laboratorio Digital de Fermentación.

La mejor manera de saber si su fermentación está lista para comer o no es usar sus papilas gustativas: ¡si algo sabe bien o no depende completamente de usted!

Espere al menos una semana antes de probar sus verduras.

ADVERTENCIA: No le dé un mordisco si ve pelusa o colores que no provienen de la comida. Es probable que esto signifique que la fermentación se ha echado a perder. Debes tirarlo y empezar de nuevo con un frasco limpio y algunas verduras frescas. Cuando esté listo para una prueba de sabor, revise el interior para ver si hay pelusa y, si está todo claro, lávese bien las manos y abra el frasco. Utilice un objeto esterilizado o muy limpio para sacar una muestra.

Si no está lo suficientemente ácido, espere otra semana antes de volver a probarlo. Continúe probando una vez a la semana hasta que su fermentación alcance el fruncido perfecto. ¡Mientras permanezca libre de moho, su fermentación puede continuar fermentando durante más de un año!

Puedes registrar cómo cambia el sabor en el Taste Journal endiapositiva nuevedel Cuaderno de Laboratorio Digital de Fermentación.

Como dijo David Zilber en su entrevista, la fermentación es la “transformación de un ingrediente en otro por medio de un microbio”. Se refirió a una serie de componentes que guían esta transformación: sal, microbios, agua, ácido láctico, etanol, vegetales y el producto final fermentado. Según lo que aprendió al escuchar el segmento, use la imagen interactiva a continuación para hacer un modelo de su reacción de fermentación usando estos componentes. Utilice flechas para indicar la transformación de reactivos en productos.

Ahora que hemos realizado nuestra propia fermentación en el laboratorio, revisemos esa cocina microbiana. Junto con las verduras de nuestro frasco llegan billones de microbios, y el principal de ellos es la bacteria Lactobacillus. Como aprendimos al comienzo de este recurso, las células de todo tipo, incluidas nuestras bacterias Lactobacillus, normalmente producen energía en un proceso llamado respiración aeróbica. Dado que la producción continua de energía es esencial, existe un proceso de respaldo de emergencia que los microbios utilizan para producir energía cuando los niveles de oxígeno bajan: la respiración anaeróbica. La respiración anaeróbica no es tan eficiente como la respiración aeróbica; Produce mucha menos energía y algunos subproductos que no son buenos para nuestras bacterias beneficiosas. Pero como descubrimos con nuestro experimento, la respiración anaeróbica es fantástica para nuestras papilas gustativas.

Nuestros frascos se sometieron a fermentación de ácido láctico, un tipo de respiración anaeróbica. Este tipo de producción de energía tiene lugar íntegramente en la célula.citoplasma, evitando elmitocondrias, el lugar principal de la respiración aeróbica o, como comúnmente se le conoce, "la central eléctrica de la célula".

Ambas formas de respiración tienen la misma primera etapa:glucólisis . En esta etapa, una molécula de glucosa se divide químicamente en una molécula llamada piruvato, que se descompone en una sustancia química llamada acetilaldehído y dióxido de carbono gaseoso.

La glucólisis produce dos formas de energía que alimentan la célula. Uno es el ATP, la forma común de energía química que alimenta los procesos cotidianos de una célula. El otro es NADH, que es crucial para la fermentación. El NADH solo impulsa una reacción: la conversión de acetilaldehído en ácido láctico.

El ácido láctico crea el sabor amargo que absorben las verduras junto con la sal. Esta mezcla perfecta de químicos desbloquea y transforma los sabores de una manera que solo la bioquímica puede hacerlo.

Y cuanto más tiempo dejes el frasco, más tiempo tendrá que utilizar Lactobacillus la fermentación del ácido láctico para sobrevivir, produciendo estos químicos que dan sabor por sí solos. Es esta combinación única de sabores y sabores la que activa las sensaciones gustativas de sabor ácido, dulce y rico.

Ahora que ha comprendido lo que sucede dentro de la fermentación, vea si puede responder estas preguntas.

Ahora que ha fermentado una verdura, existen posibilidades ilimitadas de lo que puede hacer a continuación. Puedes usar la misma verdura y alterar la sal o las especias, usar diferentes verduras o mezclas, ¡o incluso intentar fermentar fruta! A continuación encontrará ideas que le ayudarán a empezar, junto con otros recursos, que le ayudarán a convertirse en un maestro de la fermentación. Después de todo, tú eres el portero, ¡y siempre hay personajes interesantes y maravillosos en la fila esperando para entrar y hacer estallar tu fermentación!

¡Aquí hay algunos recursos adicionales que puede consultar!

Este recurso trabaja hacia las siguientes expectativas de desempeño:

Este recurso trabaja hacia las siguientes expectativas de desempeño:

CréditosLección de Michael Hirsch Desarrollo del borrador de Abigail Holstein, Xochitl García y Sandy Roberts Edición de Abigail Holstein y Ariel Zych Producción digital de Sandy Roberts

Michael L. Hirsch es biólogo y profesor de ciencias que se especializa en el diseño curricular y en la creación de experiencias científicas prácticas para los estudiantes. Cuando no defiende la educación progresista, se le puede encontrar tocando música y horneando pan. Es miembro de la sexta cohorte de Educadores Colaboradores de Science Friday.

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