La ciencia y tecnología en el pan

Siguiendo con aquella vieja costumbre de recuperar las historias científicas de los primeros programas (como hicimos con la penicilina o el glutamato), hoy rescatamos para el blog la narración de la Ciencia y tecnología del pan que explicamos en el Programa 2.

Toda la historia, con nuestros comentarios y chistes malos (cosa que igual prefieres evitar), la puedes escuchar aquí, a partir del minuto 20’45”. Pero si quieres una versión escrita y algo resumida, aquí va esa historia sobre el pan.

Origen del pan

El descubrimiento del pan como tal se pierde en la más remota antigüedad y en los inicios de la andadura del hombre sobre este planeta. Se especula con la posibilidad de que, cuando el hombre empezó a usar los cereales como base de su alimentación, debió de caer en que ¿no sería más fácil machacarlos con dos piedras que hacer tanta fuerza masticando?

El siguiente paso sería mezclarlos con agua y hacer una masa, y no tardaría mucho aquel homo en darse cuenta de que era más fácil aún comerlos y digerirlos si estos se hervían en agua, preparando una especie de gachas.

Cabe la posibilidad de que, en la elaboración de las gachas, algunas gotas cayeran sobre las piedras del hogar y se cociesen. Aquellas gotas cocidas, podían comerse de igual modo, además de que eran más fáciles de consumir que el cereal original y más fáciles de trasportar que las gachas en sí (por ejemplo, cuando se iba de caza). Probablemente, así nacieron las primeras tortas de pan.

El azar nuevamente podría haber hecho que sobre un cuenco de gachas hervidas y olvidado en algún lugar comenzaran a crecer microorganismos, que causarían la fermentación de las gachas y que, al ser cocidas, darían lugar a una masa más esponjosa y fácil de comer que la que no había sufrido un proceso de fermentación: el pan.

Los componentes del pan

Aunque en el pan cabe la utilización de distintos tipos de aditivos, los componentes básicos son tres: una harina de trigo (salvo que pensemos en hacer algún pan especial), levadura y agua.

La Harina

La harina está compuesta fundamentalmente por almidón y proteínas, aunque pueden existir distintos tipos de harina como las que vemos en supermercados para repostería o harinas de fuerza (!?). Todas se diferencias en su composición, que por término medio es:

  1. Almidón (68-76%), que en realidad está constituido por amilosa y amilopectina, dos polímeros (uno lineal y otro ramificado) cuyos monómeros son al fin y al cabo, glucosas. Es decir, que si rompemos las moléculas de almidón podríamos obtener azúcares.
  2. Proteínas (6-18%). Las harinas con mayor contenido en proteínas son fundamentalmente destinadas a la fabricación de pan por los motivos que veremos en un momento. Las proteínas del pan son la glutenina y la gliadina; lo que conforman el famoso gluten.
  3. Humedad (11-14%), otros carbohidratos (2-3%) y sales minerales (0.5%).

La Levadura

Se puede encontrar en forma de levadura deshidratada o levadura prensada, aunque suelen ser del mismo tipo: hongos microscópicos unicelulares del tipo de la Sacaromyces Cerevisae, del mismo tipo que las empleadas en la fermentación de la cerveza. La labor a de estas levaduras es consumir los azúcares presentes en la masa, lo que produce dióxido de carbono, alcohol, y otros muchos productos que dan el aroma característico al pan.

Hoy en día vamos al supermercado y es fácil comprar levadura, pero hace cientos de años, ¿de donde sacaban las levaduras? Bien, lo normal era que la gente hiciese sus propios cultivos de levaduras en casa, y que consiste fundamentalmente en capturar del ambiente levaduras “salvajes” y otras bacterias del tipo del lactobacilo.

Actualmente, hay bizcochos que usan como fuente de levaduras una porción de masa previamente fermentada, la famosa masa madre, que se utiliza para hacer nuestro propio bizcocho y que después se reparte entre amigos y familiares en una especie de “bizcocho en cadena”.

El Agua

Sobre el agua hay poco que decir, aunque hay quienes dicen que aguas demasiado duras no son recomendables, pero demasiado blandas, tampoco.

La buena consistencia de la masa

Una vez que tenemos todo, cogemos los ingredientes y los mezclamos. El objetivo fundamental de esta etapa, además de obtener una mezcla uniforme y homogénea, consiste en la hidratación del almidón y las proteínas de la harina (el gluten) para obtener así una masa con una consistencia óptima, según el tipo de pan que queramos hacer.

Hoy en día esto se suele hacer con mezcladoras industriales, o en casa con ayuda de robots de cocina, si bien se puede hacer de manera tradicional y mezclar enérgicamente la masa, estirándola, plegándola o dándole incluso golpes contra el banco de la cocina. Existe incluso una tarta húngara en la que el número de golpes parece ser muy importante…

En definitiva, lo importante es que los gránulos de almidón se hidraten y las moléculas de gluten se extiendan. ¿Por qué? Pues porque el gluten, responsable de la “estructura” de la masa, de cuán rígida o viscosa es, debe estar bien repartido para aportar a la masa cierta viscoelasticidad.

Hay que tener en cuenta que, por otro lado, existe un factor que puede afectar a la consistencia de la masa. Este factor es la presencia en la harina de encimas como las proteasas, unas enzimas capaces de romper el gluten y provocar que la masa pierda esa consistencia que debería tener. Por lo tanto, un proceso de mezclado “excesivo” también puede ser contraproducente.

La fermentación de la masa

Después de la etapa de mezclado tiene lugar la fermentación. Durante este proceso, las levaduras o las bacterias que estén en la masa convierten los azúcares presentes en la masa en dióxido de carbono, que se libera en forma de burbujas. Además de este gas, se pueden generar multitud de compuestos químicos distintos, algunos de los cuales son característicos del pan recién hecho.

Los azúcares en la masa que sirven de alimento a las levaduras provienen de la ruptura del almidón, que es causada principalmente por otras enzimas, las amilasas. Estas enzimas están presentes de forma natural en los cereales, especialmente cuando comienzan a germinar, pero también se pueden encontrar, por ejemplo, en nuestra saliva.

Es en este punto cuando adquiere importancia el mezclado de la fase anterior, ya que una masa en la que el gluten no haya adquirido la estructura idónea presentará unas propiedades reológicas (su capacidad de fluir) poco deseables. Lo que puede suceder es que el crecimiento de las burbujas de gas sea inestable y poco homogéneo, con lo que la masa no adoptará la esponjosidad deseada.

Barras, roscos, panes, baguettes…

Una vez que la masa ha experimentado una primera etapa de fermentación en bloque, donde se han generado fundamentalmente los aromas característicos del pan, la masa se divide y se le da la forma final que se desee. A continuación, se deja de nuevo que la masa experimente un segundo proceso de fermentación, durante el cual la forma que hemos construido se irá hinchando gracias a los gases que se generaran nuevamente.

Para saber cuándo es el momento óptimo de detener la fermentación y cocer esta masa, los entendidos presionan ligeramente con el dedo y comprueban que la masa tiene cierta elasticidad y que es capaz de recuperar aproximadamente un 50% de la deformación aplicada con el dedo.

En este momento, justo antes de cocer la masa, se practican unos cortes en ella, algo que puede parecer una tontería, pero que influye bastante en el crecimiento del pan dependiendo de su forma, orientación y profundidad. Estos cortes provocan que el pan crezca mejor por esa zona, por lo que son necesarios para obtener la forma deseada.

El dilema final

Cuando se hace el pan en casa, llegada la hora de someter la masa a un proceso de calefacción en el horno, surge la pregunta de… ¿ventilador o resistencia?

La diferencia entre ambos métodos está en que cada uno causa una transferencia de calor por mecanismos distintos. Las resistencias generan calor por radiación mientras que el ventilador favorece el intercambio de calor por convección, por el reparto del aire. Pero para saber cómo influye cada mecanismo en la cocción del pan, primero conviene saber en qué consiste esta cocción.

Durante el calentamiento de la masa, la temperatura va subiendo desde la superficie hasta el interior de la masa. Durante este proceso, las levaduras siguien ejerciendo su función de fermentación (generando gas CO2) hasta que se alcanzan unos 50-60ºC, que es cuando mueren.

Al mismo tiempo que sucede esto, el aumento de la temperatura (a unos 70ºC) lo que provoca es una gelificación del almidón hidratado, es decir, un aumento en su viscosidad, convirtiendo la masa inicial en algo esponjoso y más rígido: el pan en su forma final. Por tanto, es muy importante que el almidón esté siempre hidratado, para poder gelificar y aportar la consistencia final del pan.

Es por este motivo por el que el ventilador durante el proceso de cocción no es recomendable, ya que favorece la deshidratación de la superficie de la masa, esto es, la pérdida de agua del almidón, con lo que quedaría una corteza excesivamente dura y seca.

Por otro lado, la cocción se realiza hasta temperaturas de unos 200ºC por varios motivos. El primero es el de aumentar el volumen de las burbujas de gas generadas en la fermentación. De esta forma se obtiene un pan más esponjoso, siempre y cuando la masa no haya desarrollado una viscosidad demasiado elevada como consecuencia del resto de procesos involucrados.

El otro motivo de la cocción a 200ºC es el de favorecer esa costra dorada y crujiente típica del pan. Esta costra se produce por las reacciones entre los azúcares presentes y las proteínas, las denominadas reacciones de Maillard, que suceden a unos 150ºC o más, y que son las responsables del desarrollo de ese color y de parte de los aromas del pan. En relación a esto, si la superficie de la masa se reseca demasiado pronto por el uso del ventilador en el horno, el almidón no estaría hidratado y por tanto no habría azúcares disponibles para estas reacciones de Maillard, con lo que se obtendría una superficie también dura y no muy sabrosa.

Sea como sea, una opción para mantener la superficie de la masa hidratada es la de introducir un vaso con agua en el horno, o un cazo con trapos mojados, de forma que el horno tenga vapor de agua suficiente como para no permitir la deshidratación del almidón de la corteza.

En definitiva, el pan es todo un artículo de ingeniería que, si somos capaces de fabricarlo en casa, bueno, bonito y barato, podemos estar satisfechos porque indica que controlamos un proceso realmente complejo.

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Historia científica: el Glutamato

Puede que la conexión sea muy peregrina pero este grupo de los años 1980, Glutamato yeyé, es el que nos sirvió de introducción a esta historia científica que tratamos en el Programa 3 y que puedes escuchar aquí, a partir del minuto 36’30”.

En efecto, en aquel programa hablamos del glutamato, o más concretamente del ácido glutámico y de sus sales, que constituyen un grupo de aditivos alimentarios fácilmente identificables por sus números E:  E620 (acido glutámico), E621 (glutamato sódico), E622(glutamato potásico), E623 (glut. cálcico), E624 (glut. amónico) y E625 (glut. magnésico). Es un grupo de aditivos que se emplean como potenciadores de sabor.

El glutamato más empleado es el glutamato monosódico, que no es más que la sal sódica del ácido glutámico. Este ácido, como ha ocurrido con otros aditivos alimentarios, ha sido cuestionado y objeto de polémica. De hecho, el motivo de tratar este tema tiene su origen en unos artículos que aparecieron en aquella época (pag. 6) en la prensa local, así como por la información alarmante que pudimos encontrar en una rápida búsqueda por internet.

De hecho, en el maremágnum de la web se puede encontrar que en algunos sitios se dice que el glutamato es una “sal química inventada por los japoneses” o un producto calificado de veneno, entre otras cosas, al que se le atribuye ser origen de cefaleas, asma, y un cuadro de síntomas descritos con el nombre del Síndrome de Restaurante Chino, del que hablaremos más adelante.
Ante tanta información tremebunda, las dudas que pueden surgirnos son: ¿es en realidad tan tóxico? ¿Por qué no hacen nada las autoridades sanitarias? ¿Hay un complot para envenenarnos lentamente? ¿Es de verdad un invento artificial, producto de la industria química? ¿Qué tienen que ver los japoneses!!?

Un sabor con apenas un siglo de existencia

Kombu

El ácido glutámico es uno de los aminoácidos de origen natural más abundantes, presente en alimentos naturales como por ejemplo los tomates, el queso, la carne, el marisco e incluso en la leche materna humana. Su sal de sodio correspondiente, el glutamato sódico, fue aislado por primera vez en 1908 por el químico japonés Kikunae Ikeda, quien buscando por qué el kombu (una alga comestible) resultaba tan apetitosa, lo extrajo y aisló a partir de un caldo preparado con el alga Laminaria japónica, que había sido empleada tradicionalmente en Japón en la preparación de sopas y caldos.
En la actualidad, el glutamato suele obtenerse a partir de un proceso de fermentación, del tipo de los empleados en la obtención de yogur o vino y mediante el empleo de cultivos de microorganismos como Corynebacterium glutamicum, Brevibacterium lactofermentum, y Brevibacterium flavum.

El glutamato sódico tiene un sabor único que no puede ser reproducido por los otros sabores básicos (salado, ácido, dulce y amargo), por lo que ha sido el origen de lo que se ha denominado como el quinto sabor: el umami, qué procede del vocablo japonés sabroso.

Un ingrediente muy natural y de toda la vida

¿Desea alguna salsa al glutamato?

Los alimentos e ingredientes con alto contenido de aminoácidos libres o compuestos hidrolizados de proteínas han sido utilizados en la cocina durante muchos siglos y en muchas culturas. Fijándonos en el aminoácido que nos interesa, el ácido glutámico, es llamativo ver que se encuentra de manera natural (esto es, sin ser un aditivo) y en gran abundancia en alimentos “sin procesar” típicos de la cocina asiática. Por ejemplo en algunas algas pueden llegar a  niveles de unos 1600 mg/100 g de producto; en salsas de soja ronda entre los 800 y 1200 mg/100 g; y en salsas de pescado japonesas y vietamitas hasta unos 1400 mg/100 g.

Ya en productos que podemos consumir aquí en Europa con más frecuencia vemos que el queso parmesano, por ejemplo, no tiene que envidiar nada a las algas japonesas, pues tiene niveles del orden de los 1600 mg/100 g. En mariscos como las vieras está presentes en concentraciones menores, del orden de 140mg/100 g, y en la carne de pollo se encuentra mucho menos, unos 20 mg/100g.
Por otro lado, si alguien piensa que siendo vegetariano se va a librar del ácido glutámico está bastante equivocado, ya que está presente en espinacas, repollos, maíz, setas, guisantes, en niveles comprendidos entre los 50 y 100 mg/100 g; eso sí, el vegetal que se lleva la palma es el tomate, en el que el ácido glutámico se encuentra en mayor cantidad, hasta unos 250 mg/100 g. Es destacable además que la concentración de ácido glutámico aumenta con el proceso de maduración del tomate… cuanto más madurito, más acido glutámico.

El ácido glutámico ha estado presente en los típicos caldos concentrados de carne o en la salsa Worcestershire de Inglaterra, también en las pizzas italianas, en los “bouillons” franceses o, como hemos dicho antes, en las salsas de pescado producidas en Asia. Es muy posible a lo largo de toda la historia, el hombre haya ido buscando insconscientemente alimentos ricos en glutamato o acido glutámico por su sabor intenso.

Isleta de “Els banyets” en El Campello (Alicante)

De hecho, la importancia del glutamato se remonta a la antigua Roma, ya que durante esta época cobraron importancia en el sur de Hispania las factorías de conservas de pescados, como por ejemplo la que es posible visitar en Campello, en la “Illeta dels banyets”. Uno de los productos estrella de dichas factorías era el gárum, una salsa que se obtenía introduciendo salmuera, tripas y otros restos de pescado en vasijas que se cerraban y se dejaban al sol, llevándose a cabo un proceso de hidrólisis de las proteínas en sus aminoácidos de partida, por acción del calor y las enzimas presentes en las tripas del pescado. El análisis de vasijas encontradas en una factoría de conservas de pescado en Pompeya, ha revelado niveles elevados de ácido glutámico así como de otros aminoácidos y hace pensar que el éxito del gárum en la cocina romana pudo deberse más que a su sabor, a su capacidad de ser un potenciador de otros sabores.

El origen de su demonización

El glutamato es necesario en algunas funciones del cuerpo y, como no podía ser de otra manera, el glutamato añadido se metaboliza de la misma manera que el que se encuentra de forma natural en muchos alimentos. Sin embargo, el consumo de este aditivo ha estado durante bastante tiempo cuestionado, sobre todo a causa del denominado Síndrome de restaurante chino. Este síndrome es una colección de síntomas que pueden incluir dolores de cabeza, palpitaciones, calambres… Vamos, ¡los mismos síntomas que los de una cena de Nochevieja!

Los primeros casos de este síndrome se dieron en Estados Unidos en los años sesenta, donde existían muchos restaurantes de cocina chino-estadounidense. De ahí nació la creencia de que el glutamato monosódico era la causa del síndrome (y de ahí también su nombre), ya que es un aditivo empleado frecuentemente en esos restaurantes chinos.
Debido en parte a este síndrome, el glutamato es uno de los aditivos alimentarios más intensamente estudiados. No obstante, desde el punto de vista científico, hasta la fecha no se ha encontrado una clara relación entre los síntomas citados anteriormente y la presencia de glutamato, si bien hay que señalar que cabe la posibilidad de que haya individuos especialmente sensibles o que, a elevadas dosis, se puedan manifestar algunos de estos síntomas.

¿Tanto glutamato comemos?

Fuente: http://www.preparedfoods.com/articles/112932-umami-facts-and-fiction

Distintos trabajos publicados a finales del siglo XX reflejan que el consumo de glutamato es desigual dependiendo del país. Así, tomando como base una persona de 70 kg, en países occidentales como el Reino Unido, por ejemplo, se consumen unos 0.55 g/día; una cantidad bastante inferior a la ingerida en países orientales como Malasia, donde pueden llegar a alcanzarse niveles del orden de 3 g/día.

Pero, ¿estos niveles son preocupantes?

En 2007, a la vista de la información que había disponible en experimentos sobre animales, un panel de expertos formado por diez investigadores de universidades estadounidenses, alemanas, inglesas y de otros países, establecieron que el Nivel Sin Efecto Adverso Observable (NOAEL, en sus siglas en inglés), un parámetro empleado comúnmente al hablar de toxicidad, rondaba los 16 g de glutamato monosódico por kg de peso corporal y por día. De acuerdo con esto, haciendo unas cuentas sencillas, una persona de unos 70 kg podría llegar a comer hasta ¡casi 1 kg de Glutamato al día!, cosa que parece realmente desproporcionada.
Es posible que esta cantidad tan exagerada sea resultado de que, en el fondo, se trata de una extrapolación a humanos de los datos obtenidos en animales y es posible que el límite sea inferior.

Hasta hace bien poco no existía normativa Europea en relación a la adición de glutamato y digamos que podría haber cierta preocupación entre la población sobre cuánta cantidad estarían echando en los alimentos.
Aun así, pensándolo fríamente, es lógico pensar que a los propios fabricantes tampoco les interesa añadir niveles excesivamente altos de esta sustancia, porque seguro que es más cara que unas simples patatas, por ejemplo. Lo normal es que añadan la justa medida para potenciar el sabor y que nos incite a comer más. Además, un exceso de glutamato podría tener un efectro contraproducente, al igual que un exceso de sal, de modo que el alimento podría llegar a ser desagradable.

De Hassan y Al-Abbad. Glutamate and Caffeine Intake of Some Snacks and Drinks in Saudi Arabia

En cualquier caso, en 2013 se aprobó una normativa europea que restringe el uso del glutamato sódico en alimentación, el E621, a un nivel de 10 g/kg de producto. La duda que puede surgir ahora es la de cuánto glutamato podemos estar comiendo pero, aunque no hemos encontrado datos sobre productos comercializados en España, husmeando en la red hemos encontrado un artículo donde se analizan snacks, algunos de los cuales están presentes en nuestro país, y todos ellos cumplen la normativa europea en cuanto a contenido de glutamato (la imagen es ver la primera parte de la tabla y aquí la segunda).

En definitiva, no es tan fiero el glutamato como lo pintan y, además, ya tienes que jartarte a base de bien de pizzas, concentrados de carne, snacks o rollitos de primavera para llegar a tener una intoxicación o un Síndrome del restaurante chino por su culpa.

 

Bibliografía:

  • S. Jinap, P. Hajeb, Glutamate. Its applications in food and contribution to health, Appetite 55 (2010) 1–10.
  • A. Sorrequieta, G. Ferraro, S.B. Boggio, E. M. Valle, Free amino acid production during tomato fruit ripening: a focus on L-glutamate, Amino Acids 38 (2010):1523–1532.
  • M.Smriga, T.Mizukoshi, D. Iwahata, S. Eto, H. Miyano, T. Kimura, R. I. Curtis, Amino acids and minerals in ancient remnants of fish sauce (garum) sampled in the ‘‘Garum Shop’’ of Pompeii, Italy, Journal of Food Composition and Analysis, 23 (2010) 442–446.
  • M.I. Hassan, N.A. Al-Abbad, Glutamate and Caffeine Intake of Some Snacks and Drinks in Saudi Arabia, Food and Nutrition Sciences, 2 (2011) 162-167.

Historia científica: La penicilina

Es muy posible que alguno de los oyentes actuales del programa no haya escuchado aquellos primeros programas en los que todavía no teníamos claro qué y cómo queríamos hacer las cosas. Entonces el programa tenía muchas menos secciones de las que tiene ahora y por eso eran todas más largas.

De hecho, las primeras historias científicas podían durar una media hora y, como nos dijo algún amigo entonces, llegaban a hacerse pesadas. Sin embargo, como eran igual de interesantes que ahora y como puede que alguno se las haya perdido y prefiera leerlas, las publicaremos paulatinamente en el blog.

Empezamos con la primera, sobre la penicilina. El texto es largo y de hecho, por si preferís escucharlo en lugar de leerlo, avisamos que quizás resulte algo pesado en relación a los programas actuales. Lo podéis escuchar aquí, a partir del minuto 16:

Fotograma de “El tercer hombre”

La película El tercer hombre, de 1949, protagonizada por Josep Cotten y Orson Wells y considerada por muchos como una autentica obra maestra, nos traslada a la Viena que siguió a la segunda guerra mundial, un Viena ocupada por rusos, británicos y americanos.
En el trasfondo de la película existe un conflicto con la penicilina, la cual, a pesar de haber sido descubierta unas décadas antes, seguía siendo relativamente “rara y escasa”. Pero es que su producción no era tan fácil y no estaba tan desarrollada como habría sido necesario…

La idea de que las enfermedades eran producidas por microorganismos estaba ya extendida a mediados del siglo XIX, una época en la que, además, las condiciones higiénicas en los quirófanos había mejorado relativamente y habían empezado a utilizarse las primeras vacunas en humanos (en 1885 Pasteur ensayó la primera vacuna antirrábica en un niño al cual había mordido un perro).
Sin embargo, a pesar de los avances, las infecciones aún seguían campando a sus anchas. En una consulta rápida de la prensa de la época, podemos ver que a finales del siglo XIX Europa aún era castigada con fuerza por el cólera; en el año 1885 un corresponsal de La Vanguardia informa que en Arles hace estragos la epidemia hasta el punto que se han quedado sin desinfectantes, sin féretros y en la que ha aparecido “un nuevo azote”: el hambre.

Vamos, que si en tiempos de paz las epidemias y las infecciones podían cebarse en la población civil, en caso de conflicto bélico éstas cobraban aún más fuerza y se cebaban especialmente en los soldados, en forma de gangrena, cólera, disentería, viruela, tifus, fiebres tifoideas, y un largo etcétera. En los conflictos bélicos que tuvieron lugar durante el siglo XIX se puso de manifiesto que aproximadamente 1 de cada 8 soldados moría directamente consecuencia de la herida, mientras que los otros 7 moría víctima de infecciones. ¡Casi un 88% de fallecidos por esta causa!
Con el cambio de siglo las cosas mejoran, pero tampoco para echar cohetes, y se estima que cerca de un 70% de los combatientes que habían sufrido heridas morían victimas de infecciones. Y para postre, en 1918 se declara la pandemia de la conocida gripe española, cobrándose en tan solo un año entre 50 y 100 millones de vidas.

Los inicios de los medicamentos contra las infecciones

Los primeros intentos de intentar controlar las infecciones vinieron a finales del siglo XIX de la mano del polaco Paul Ehrlich, premio Nobel en Fisiología o Medicina en 1908, quien propuso las bases de la quimioterapia. La idea se basaba en la experiencia que el propio Ehrlich había adquirido a la hora de teñir selectivamente células bacterianas, que se podría resumir en: si había sido capaz de teñir unas células y otras no, ¿no habrían productos químicos que podrían afectar a unas células y a otras no?
A eso dedicó gran parte de su tiempo y en concreto descubrieron que uno de los tintes empleados, el rojo tripán, era capaz de matar la bacteria causante de la enfermedad del sueño. Desafortunadamente, los efectos secundarios que causaba (desde ceguera hasta la muerte), dieron al traste con el descubrimiento.

Ehrlich también intentó comercializar otros medicamentos y, aunque su trabajo pueda parecer algo marginal, en realidad fue el punto de partida para otros científicos. Años más tarde, ya en la década de los años 1920, el patólogo alemán Domagk continuó la búsqueda de las “balas mágicas” (como definió inicialmente Elrich a sus medicamentos selectivos). Entre otros probó la efectividad de algunos de los nuevos tintes fabricados por la empresa en la que trabajaba: IG Farbenindustrie, un grupo de empresas de la industria de los colorantes y que en realidad era un conglomerado de grandes compañías como BASF, Bayer, Hoechst, Agfa
Uno de estos tintes que usó, concretamente uno de color rojo rubí y que ha pasado a la historia como Prontosil, resultó ser realmente efectivo contra estreptococos. Hizo ensayos y pudo comprobar que ratones infectados con este tipo de microorganismos eran capaces de superar con éxito la enfermedad, pero en ensayos sobre cultivos en placas, extrañamente el prontosil no funcionaba.
Se cuenta que la primera prueba en humanos de este producto fue con la propia hija de Dogmagk, que contrajo una infección por estreptococos por pincharse accidentalmente con una aguja. La infección, que casi le causa la muerte, se curó rápidamente gracias a la dosis de Prontosil.

Ese mismo año, en el Instituto Pasteur de Paris descubrieron que lo que sucedía era que el Prontosil era metabolizado a una sulfanilamida, una molécula mucho más simple, sin color, y que era realmente el principio activo. Por esta razón el tinte actuaba en ratones y no en cultivos en placas.
Este descubrimiento abrió la puerta a nueva familia de medicamentos, las “sulfa”, que permitieron el tratamiento de enfermedades como la meningitis, pneumonia, septicemia y gonorrea. Una de las primeras pruebas de fuego a las que tuvo que enfrentarse la sulfanilamida, y que fue resuelta con considerable éxito (mientras hubo existencias), fue en 1936 cuando se declaró un brote de meningitis en la Legión extranjera francesa ubicada en Nigeria.
El uso de la sulfanilamida se extendió en los años posteriores, siendo incluso utilizado por los soldados que lucharon en la segunda guerra mundial. En concreto los soldados americanos iban provistos de un kit de primeros auxilios, que constaba de un vendaje y un paquete de polvo “sulfa”. Quizás alguno recuerde que, en películas de cine bélico, lo primero que hacen los soldados en caso de ser heridos es echarse unos polvos blancos en las heridas…

Un moho que transformaría la medicina

Alexander Fleming

Paralelamente a todos estos hechos, un 3 de Septiembre de 1928, Alexander Fleming se disponía a limpiar las placas Petri con cultivos de Stafilococos que se amontonaban, después de unas vacaciones, en el fregadero de su laboratorio en el St. Mary´s Hospital, en Londres. En una de ellas vió algo fuera de lo común: había manchas correspondientes a colonias de la bacteria pero, además, había otras manchas en las que había crecido un moho. El hecho sorprendente era que los alrededores de las manchas del moho estaban “libres de bacterias”, es decir, había algo en el moho que inhibía el crecimiento de la bacteria.
Después de identificar el moho, el Penicilium Notatum, volvió a repetir el experimento y pudo comprobar que este moho segregaba algún tipo de sustancia que inhibía el crecimiento y, además, provocaba la muerte de los Stafilococos y otras bacterias como los streptococos, meningococos y el bacilo de la difteria.

Fleming dejó en manos de sus ayudantes la tarea de extraer el principio activo, la penicilina, pero pronto comprobaron que era muy inestable y difícil de manipular. En 1929 dio una charla mostrando los aspectos más relevantes de su trabajo con el Penicilium Notatum en el Medical Research Club, incluida su dificultad de la extracción y su baja estabilidad, y quizás por esos inconvenientes el descubrimiento despertó poco interés entre la comunidad científica. De hecho, la exposición sorprendentemente apenas causó interés en el auditorio y parece ser que una vez concluida no hubo ni una pregunta sobre el tema.

Penicillium Notatum

En cualquier caso, ese mismo año Fleming publicó su hallazgo y siguió trabajando en la tarea de obtener penicilina. Intentó contactar con otros científicos especializados en hongos, como Harold Raistrick, un químico experto en metabolitos procedentes de hongos y profesor de bioquímica en la escuela de higiene y medicina tropical de Londres, quien llegó a afirmar, en un congreso de Fisisología celebrado en Leningrado en 1935, que la obtención de penicilina con fines terapéuticos era casi imposible.
Estas declaraciones, provenientes de una autoridad como Rasitrick, desanimaron a Fleming y este dejó aparcado el tema de la extracción de penicilina aunque facilitó cepas del hongo a todo el que se lo pedía.

En aquellos tiempos, sin embargo, en la universidad de Oxford había un grupo formado por tres científicos, Florey, Chain y Heatly, que se interesaron por el trabajo de Fleming. Cada uno se encargaba de una tarea (experimentos biológicos con el metabolito, estudio de sus propiedades químicas y bioquímicas del metabolito y extracción/purificación).
En 1939 el grupo hizo las primeras pruebas con ratones infectados con una cepa virulenta de streptococo. A las 4 horas, el grupo de control que no recibió penicilina había fallecido, mientras que los ratones tratados permanecían vivos. En agosto de 1940 publicaron en el diario medico Lancet un trabajo describiendo la purificación y producción de penicilina capaz de curar animales infectados por distintas bacterias a escala de laboratorio.

Las dificultades para el uso masivo de penicilina en humanos

En 1941, el mismo grupo realizó otras pruebas con relativo éxito, ya en humanos. En una de ellas administró penicilina a un policía de Oxford que padecía osteomielitis y sepsis, contraídas mientras mediante un arañazo en la boca cuando podaba sus rosales en el jardín. La enfermedad fue detenida durante los 5 días en los que se le administró penicilina, pero al sexto día, cuando se acabaron las existencias, la enfermedad volvió a avanzar y el paciente falleció.
La producción de penicilina era, realmente, bien complicada. En estos inicios se obtenía por fermentación de una disolución de azúcar gracias al Penicilium Notatum, que se extraía y purificaba posteriomente. El equipo de Oxford manipulaba del orden de 500L semanales de cultivo en los que la penicilina se encontraba en concentraciones relativamente bajas. Eran momentos en los que la penicilina era tan escasa que se recuperaba de la orina de los pacientes en los que se ensayaba.

Era necesario obtener más penicilina, aun con mayor motivo debido a la Segunda Guerra mundial, un conflicto bélico que requeriría de grandes cantidades este compuesto para ayudar a la población civil y a los militares. Pero un conflicto que, al mismo tiempo, complicaba las cosas para inglaterra…

Y llegó la producción a gran escala de penicilina

Penicillium Chrysogenum

Bajo el auspicio de la Fundación Rockefeller en Nueva York, Heatly y Florey fueron a Estados Unidos en verano de 1941 con el fin de establecer las estrategias para la producción de penicilina. Por un lado, se planteó la necesidad de establecer su estructura para tratar de fabricar penicilina sintética, y por otro lado, se planteó la necesidad de seguir trabajando por la vía de los hongos. En esta última línea, en la que participaba Heatly en los laboratorios del departamento de agricultura en Peoria, Illinois, se avanzó notablemente ya que, en poco tiempo, se descubrió que usando un concentrado procedente de la hidrolisis del maíz así como precursores como el ácido fenilacetico la producción de penicilina se veía incrementada en gran medida.
Se cambió también el tipo de reactor, dejando de lado el antiguo sistema de bandejas que resultaba poco eficaz, y en su lugar decidieron utilizar los reactores aireados del tipo de los que la empresa Pfizer había estado empleando para la producción de ácido cítrico. Sin embargo, el Penicilium Notatum daba un rendimiento de penicilina muy bajo en este tipo de reactor, por lo que se llevó a cabo una búsqueda de un nuevo microorganismo hasta el punto que se invitó a los vecinos de Peoria a que llevasen cualquier objeto mohoso de sus hogares para su investigación. La flauta sonó por casualidad cuando uno de los trabajadores del laboratorio llevó un melón mohoso que había encontrado en el mercado; el moho en cuestión era el Penicillium Chrysogenum, que resulto dar rendimientos de penicilina mucho mayores.

Al mismo tiempo que en Peoria tenían lugar todos estos avances, Florey inició una ronda de visitas a distintas industrias farmacéuticas estadounidenses para intentar mejorar el proceso basado en la fermentación o incluso abrir la vía de la síntesis. Fueron empresas como Pfizer, Merck y Squibb las que mostraron interés y empezaron a trabajar en colaboración en el proceso de fermentación, en una especie de consorcio apoyado por el gobierno federal para obtener un producto que ya era considerado de interés nacional.
Los químicos e ingenieros de las empresas tenían como tarea llevar a cabo el proceso de obtención de penicilina a gran escala, cosa que parece llegó a parecer e imposible. Decían el hongo se comportaba como una “diva de la opera” y que los rendimientos eran demasiado bajos o que la purificación invitaba al desastre.

El creciente interés por la penicilina, no obstante, hizo que el War Production Board (algo así como una Junta de guerra que supervisó toda la producción relacionada con la guerra durante la Segunda Guerra Mundial) tomara como objetivo asegurar la producción de penicilina, allá por el 1943. La producción de penicilina tuvo, por tanto, un apoyo económico brutal por parte del gobierno estadounidense, solamente superado por el Proyecto Manhattan, de forma que en 3 años aumentó rápidamente pasando de los 21 billones de unidades de 1943 a 6.8 trillones de unidades en 1945.
Aunque en un principio la penicilina era destinada prioritariamente para uso militar, esta elevada producción permitió que en marzo de 1945 la penicilina estuviera disponible en las farmacias de estados unidos. De hecho, una vez concluida la guerra, el precio cayo exponencialmente debido entre otras cosas a la competencia entre empresas farmacéuticas, que hizo que de 20 dólares por 100.000 unidades en 1943, el precio bajase a menos de 10 centavos en 1949. El presidente de Pfizer en aquella época vino a decir que “si quieres perder hasta la camisa en poco tiempo, comienza a fabricar penicilina”.

En este contexto es en el que transcurre la película de El tercer hombre con el que empezábamos esta historia. Puede parecer paradójico que allí se hable de un producto raro y escaso, pero el hecho es que, en los años que siguieron a la guerra, los suministros de penicilina a nivel mundial seguían concentrándose fundamentalmente en Estados Unidos e iban llegando prácticamente a cuentagotas a Europa.

Sea como sea, la producción y posterior distribución de penicilina poco a poco se fue normalizando hasta nuestros días, en los que la dificultad para acceder a ella es nula, al menos en los países desarrollados. Hay zonas, aun así, que por desgracia se encuentran como Europa en el 1949. Pero esa historia, tristemente aun por solucionar, pertenece a otro orden de cosas…

 

Bibliografía: