2008 Ig Nobel, Nutrición: El sonido “crujiente” y el disfrute de una patata frita

El disfrute de un buen vino requiere de todos los sentidos, la vista, el olfato, el gusto y por supuesto también del tacto. La buena comida también requiere de todos los sentidos. Placer debe ser el comer. Placer debe ser el beber. ¿Se puede disfrutar de una tortilla de patatas fritas? ¿Y si es de Ferrán Adriá? Indudablemente uno de los mejores cocineros de España, aunque su “labia” no le llega a la “suela del zapato” a Karlos Arguiñano.

¿Tiene que tener buena “pinta” una buena patata frita? ¿Tiene que “sonar” bien en la boca al crujir? Sí, así es. Una patata frita “sabe” mejor si “suena” mejor. ¿A quién le importa? Obviamente mucho a los fabricantes de patatas fritas. Massimiliano Zampini y Charles Spence, han estudiado cómo cuantifican la frescura y el buen “crujido” de patatas fritas una serie de personas en función del ruido (sonido) que producen patatas fritas cuando son mordidas con los dientes (“The Role of Auditory Cues in Modulating the Perceived Crispness and Staleness of Potato Chips,” Journal of Sensory Studies, 19: 347-363, 2004). Mediante un micrófono han capturado el sonido del crujido y con un ecualizador han amplificado sus componentes agudas (de 2 a 20 kHz) reenviándolo mediante unos auriculares a cada participante. El resultado quizás sorprenda a algunos, cuanto más se amplifica el sonido o al menos sus componentes agudas, mejor califican los sujetos del estudio a las correspondientes patatas fritas (les parecen más frescas y más buenas).

La percepción multisensorial de la realidad ha sido ampliamente estudiada. Estos estudios demuestran que la riqueza de una experiencia sensorial es mayor cuantos más sentidos estén involucrados. Para el diseñador de un producto comercial es muy importante conocer bien qué va a ser el gente con su producto, cómo van a percibirlo con todos sus sentidos, con objeto de ofrecer una experiencia sensorial integral que maximice la recompensa del consumidor cuando adquiere dicho producto. La figura de la izquierda ilustra la “ilusión de Aristóteles”: la mayoría de la gente al tocar un sólo objeto con los dedos cruzados percibe dos objetos en lugar de sólo uno. Pruébalo.

La ilusión se basa en la constancia perceptiva de que los dos lados de los dedos tienen, normalmente, sensaciones de presión de dos cosas sólo cuando hay dos cosas. En la disposición de los dedos cruzados tal que un objeto toque simultáneamente aquellos dos lados, la que explica que se perciba que hay dos objetos entre los dedos.

Por qué una patata frita es combada si la rodaja original era plana

Patatas crudas (izquierda) y fritas (derecha).

Los tejidos biológicos normalmente se clasifican en dos categorías: tejidos duros (p.ej. huesos) y blandos (p.ej. músculos, piel). Los tejidos blandos presentan comportamientos complicados de entender utilizando la teoría de la elasticidad para deformaciones finitas (grandes). ¿Cómo afecta el crecimiento (o decrecimiento) de estos tejidos “vivos” a sus propiedades elásticas? El artículo de Julien Dervaux and Martine Ben Amar, “Morphogenesis of Growing Soft Tissues,” Physical Review Letters,  published 5 August 2008 , es una de las contribuciones recientes más interesantes en este campo.

Ilustración de la curvatura positiva (esfera), negativa (silla de montar) y nula (plano).

Cuando freimos una patata su tamaño cambia (pierde humedad y su área decrece), con lo que observamos que su curvatura media cambia, se comba; si el corte original era plano (curvatura nula), la patata frita final tiene una curvatura negativa (su área “aplanada” es mayor que la de un círculo plano del mismo radio). Este tipo de deformaciones elásticas debidas al crecimiento/decrecimiento del área del tejido blando, es decir, a fuerzas estrictamente internas y no a la aplicación de esfuerzos externos, tienen importantes consecuencias en biología, química y física.

Edward K. Rodriguez, Anne Hoger, and Andrew D. McCulloch, “Stress-dependent finite growth in soft elastic tissues,” Journal of Biomechanics, Volume 27, Issue 4, Pages 455-467, April 1994 , desarrollaron una explicación para estos fenómenos suponiendo tres hipótesis: (1) existe una estado de referencia sin esfuerzos; (2) el gradiente de deformación geométrica se puede descomponer en el producto de dos partes una inducida por el crecimiento que dependen del cambio de masa y otra estrictamente elástica caracterizada por una reorganiación del tejido para evitar auto-solapes y roturas; y (3) la función de respuesta del tejido depende sólo de la parte elástica de la deformación. Aunque el artículo ha sido muy citado (144 veces en Scopus), todavía no se ha demostrado fuera de toda discusión que sus hipótesis son las mínimas suficientes para entender este fenómeno.

Para estudiar la validez de la teoría de Rodriguez et al., Dervaux y Ben Amar han estudiado la aplicación de su teoría a un disco hiperelástico (con elasticidad no lineal) sujeto a crecimiento anisótropo homogéneo, obteniendo una variante de las conocidas ecuaciones de Föppl-von Kármán (FvK) para la elasticidad. Su estudio ha encontrado que hay dos soluciones estables posibles (con energía mínima) para dichas ecuaciones, una con curvatura negativa (figura a) y otra con curvatura nula en forma de cono (figura b), siendo las soluciones con curvatura positiva (no mostradas en la figura) y las que tienen curvatura nula pero son discos planos (tampoco mostradas) inestables bajo crecimiento, es decir, conforme crece el tejido estas soluciones sufren una transición hacia soluciones como las de las figuras a y b.

Dervaux y Ben Amar ilustran su estudio de estos procesos con el cambio de forma durante su crecimiento de las algas Acetabularia, muchas de las cuales empiezan creciendo con sus hojas en forma cóncava (sector de esfera con curvatura positiva) pero que tras cierto tiempo (más del 77%) sufren una transición hacia un disco plano (curvatura nula) y (más del 87%) sufre otra última transición hacia una forma tipo silla de montar con curvatura negativa. La figura de más abajo aparece en Kyle A. Serikawa and Dina F. Mandoli, “An analysis of morphogenesis of the reproductive whorl of Acetabularia acetabulum,” Planta, Volume 207, Number 1, noviembre de 1998 .

El proceso descrito por las ecuaciones FvK derivadas por Dervaux-Ben Amar es el que sufre una patata cortada en una rodaja plana cuando es frita, su masa decrece por deshidratación, con lo que su forma de disco plano se vuelve una solución inestable y se deforma con curvatura negativa hasta alcanzar una solución estable. Esta solución es la que estéticamente más nos gusta a todos para una patata frita, por eso, las Pringles de Procter & Gamble, que no son patatas fritas según el Tribunal Supremo británico debido a que contienen menos del 50% de patata, se fabrican con una “forma artificial” de curvatura negativa para luego ser perfectamente alineadas y superpuestas en un tubo, que por cierto le encanta a los niños. En mi casa compramos patatas fritas de “verdad” que introducimos dentro de un bote Pringles (de los cortos), ya que así le gustan más a mi hijo. ¡Cosas de críos!

 

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¿Por qué engordamos? ¿Para qué sirven las dietas? (o si comes más, más engordas)

¿Por qué engordamos? Porque comemos (ingerimos) más de lo que necesitamos (consumimos). ¿Cuál es la mejor manera de adelgazar, la mejor dieta? Comer menos. Lo mejor es hacerlo reduciendo de forma gradual la ingesta (por supuesto, es conveniente no comer entre horas, no comer “chucherías”, etc.) buscando alcanzar poco a poco un equilibrio entre lo que comemos y lo que gastamos. La mayoría de las dietas tratan de disociar alimentos que nomalmente tomamos juntos, con objeto de que nos “guste” menos lo que comemos (todo el mundo se queja cuando está a dieta) y de esta forma que comamos menos (como en España todo el mundo come con pan, la mayoría de las dietas prohiben comerlo, que por cierto, ahora está carísimo con la “excusa” del bioetanol).

El artículo de Carson C. Chow and Kevin D. Hall, “The dynamics of human body weight change,” ArXiv preprint (Submitted on 21 Feb 2008), presenta un modelo matemático muy sencillo del equilibrio entre lo que comemos, lo que gastamos, y lo que engordamos. Aunque el modelo es muy sencillo creo que es interesante dada la gran importancia del problema de la obesidad en toda las sociedades occidentales. 

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El artículo presenta tres modelos típicos, pero considera que el último, el más sencillo, bidimensional (llamado modelo de la partición de energía, últimas ecuaciones en la figura de arriba) es suficiente general como para ser considerado la reducción más plausible de cualquier modelo que se desarrolle. Analizan dicho modelo con detalle. Este modelo presenta dos posibles soluciones (atractores) a largo plazo, uno en el que la cantidad de grasa en el cuerpo y el peso están unívocamente determinados y otro en el que la cantidad de grasa almacenada puede tener un valor arbitrario. Sorprendentemente, las perturbaciones en la ingesta (lo que comemos) o en nuestra actividad física (lo que gastamos) puede conducir a los mismos resultados experimentalmente en ambos modelos, no permitiendo distinguir entre ambas posibilidades. Este resultado implica que es difícil saber para un dietista si una dieta y un plan de ejercicios concretos nos hará adelgazar o no. El modelo por tanto abre la puerta a la necesidad de desarrollar modelos más refinados que pueden ser incorporados a la práctica clínica.

Más técnicamente el modelo matemático estudia los equilibrios de los flujos de macronutrientes, en concreto grasas, proteínas y carbohidratos, permitiendo estimar cómo cambia el peso corporal a lo largo del tiempo mediante un sistema dinámico en tiempo continuo (modelo compartimental o de parámetros concentrados). Tomando un espacio de fases (estados) bi-dimensional, fijando la ingesta y el nivel de actividad física, el peso corporal y la composición corporal (en macronutrientes) se aproximan a dos tipos de atractores posibles. Por un lado, un estado estacionario de dicho modelo(punto de equilibrio mostrado en el plano de fases (a) en la figura de abajo), que permite que el peso corporal esté fijado unívocamente y la posibilidad de recuperar dicho peso ante perturbaciones (en la ingesta, una “comilona”, o en la actividad física, un “sobresfuerzo”). Por otro lado, a una variedad invariante (mostrada en la parte (b) de la figura de abajo, donde la línea de puntos es la variedad invariante), en la que el peso puede tomar un valor arbitrario, de forma tal que una perturbación puede cambiar permanentemente el peso y/o la composición del cuerpo (cambiar la variedad invariante).

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El artículo propone que los dos comportamientos observados en su sistema dinámico son genéricos y modelos más refinados sólo tendrán comportamientos más exóticos (múltiples estados de equilibrio, ciclos límite, o incluso caos determinista) si se hace una ajuste fino de los parámetros, luego serán modelos menos plausibles.

Hablando de comer y engordar… quizás te preguntes ¿por qué en la primera figura de esta entrada “el gordo” aparece con una bebida con pajita en la mano? Porque es bien conocido que las bebidas gaseosas azucaradas contribuyen de forma significativa a la energía consumida en nuestra dieta, facilitando un desequilibrio positivo, es decir, que engordemos. Además, los estudios científicos (por ejemplo, D. P. DiMeglio and R. D. Mattes, “Liquid versus solid carbohydrate: effects on food intake and body weight,” International Journal of Obesity (2000) 24, 794800) parecen indicar que nuestro cuerpo absorbe mejor los carbohidratos ingeridos de forma líquida (sodas y bebidas carbonatadas) que de forma sólida (por ejemplo, con platos de alubias).