Y ahora... ¡Vamos a hacer un experimento!
Duración: 45min. Previamente se necesita preparar la gelatina, por lo que se necesita 30min adicionales varias horas antes de la práctica.
Material
5g de gelatina en polvo
Agua
4 cucharadas de vinagre blanco
800ml de leche desnatada
Puntero láser
Hornillo o calefactor
1 vaso de precipitados de 100ml
2 vasos de precipitados de 500ml
1 vaso de precipitados de 200ml
Cuchara
Espátula
Termómetro
Cuentagotas
Papel indicador (sirve para medir el pH).
Papel blanco
Propuestas
Experimento A
Unas horas antes: Mezclar 5g de gelatina con 50ml de agua fría en el vaso de precipitados de 100ml. Calentar hasta llevar casi a ebullición sin dejar de agitar la mezcla (comprobar con el termómetro). Dejar enfriar hasta temperatura ambiente.
¿Cómo es la estructura que se ha formado?
Enfocar el puntero láser en el vaso y poner el papel blanco al otro lado, a una distancia de unos 20cm.
¿Qué se observa?
Experimento B
Verter 400ml de leche desnatada en un vaso de precipitados de 500ml. Enfocar con el puntero láser por un lado del vaso y colocar en el extremo opuesto un papel blanco a 20cm de distancia.
¿Qué se observa en el papel?.
Verter 150ml de agua en el vaso de precipitados de 200ml y añadir dos gotas de leche. Si enfocamos con el puntero láser, ¿qué se observa ahora en el papel blanco del lado opuesto del vaso?
Medir el pH de la leche usando papel indicador. Calentar la leche hasta 60ºC, controlando con el termómetro, y añadir dos cucharadas de vinagre blanco. Remover bien la mezcla.
¿Qué observamos?
Ahora verter los 400ml de leche sobrantes en otro vaso de precipitados de 500ml. Añadir 2 cucharadas de vinagre y remover bien.
¿Qué sucede?
Medir el pH de la solución con el papel indicador y comparar con el valor anterior.
Explicación
La leche está formada por agua, proteínas, grasas, calcio, etc. El 80% de las proteínas son caseínas, que se pueden dividir en cuatro grupos (αs1-caseína, αs2-caseína, β-caseína y k-caseína). Las caseínas son fosfoproteínas que precipitan a pH=4,6 (el pH de la leche es 6,7). En la leche, forman micelas de diámetro 50-300nm que contienen en su interior calcio, fosfato (se forman nanoclústeres de fosfato de calcio) y una pequeña cantidad de citrato. La proteína k-caseína no forma micelas pero ayuda a la estabilización de las demás.
Las micelas se forman tanto por efectos eslectrostáticos como hidrofóbicos. El calcio se mantiene dentro de las micelas porque las proteínas tienen grupos con carga negativa y la del calcio positiva.
Cuando el pH baja al añadir ácido, la carga negativa desaparece y entonces el calcio es expulsado de la micela. La hidrofobicidad de la caseína es dependiente de la temperatura. Cuando la leche está caliente se observa la aparición de una especie de bola (cuajo) porque la superhidofobicidad aumenta mucho y la caseína se agrega. En cambio, cuando la temperatura es baja, se observa que la leche se espesa un poco pero no llega a formar cuajo. Esto es porque la hidrofobicidad permite que las caseínas aún sigan formando micelas.
Aplicaciones
La gelatina se usa en la industria alimentaria. Añadiendo a la leche bacterias que forman ácido láctico o enzimas como la quimosina, podemos obtener yogur o queso.
Adaptado del experimento A del modulo 3 del documento: “NANOTECHNOLOGIES. Principles, Applications, Implications and Hands-on Activities. A compendium for educators” , https://ec.europa.eu/research/industrial_technologies/pdf/nano-hands-on-activities_en.pdf