En los últimos años estamos asistiendo a un cambio en la percepción de los consumidores hacia los alimentos en la que éstos han dejado de ser considerados únicamente por los aspectos relacionados con su seguridad microbiológica y balance nutricional, características principalmente ligadas a la satisfacción de las necesidades fisiológicas individuales, a ser considerados desde una nueva perspectiva, más dependiente del tipo de producto y en la que otros aspectos del alimento, directamente relacionados con sus propiedades sensoriales (olor, aroma, flavor, textura), conveniencia y beneficios para la salud cobran una mayor importancia. Estos últimos aspectos, a diferencia de los primeros, son opcionales y reflejan la consciencia del consumidor y sus deseos a la hora de elegir un determinado producto. De entre todos ellos, el aroma determina en gran medida las características sensoriales de los alimentos y, por tanto, tiene un papel preponderante en las preferencias alimentarias y en la incorporación de los alimentos en las dietas de forma voluntaria.

El estudio de la química del aroma de los alimentos comprende aspectos que podríamos denominar tanto estáticos como dinámicos. Los aspectos estáticos tienen como eje principal el alimento y, básicamente, se centran en la identificación de compuestos responsables del aroma característico del alimento y en el estudio de las rutas químicas y bioquímicas implicadas en su formación. Estos estudios han contribuido de manera decisiva a elucidar los perfiles odorantes de muchos alimentos y, de esta forma, a establecer estrategias de producción que permitan potenciar o disminuir, en el caso de off-flavors, su presencia en los alimentos. Este tipo de estudios se ha beneficiado de los últimos avances en técnicas analíticas, tanto en lo referente a métodos de preparación de muestras que permiten aislar y concentrar compuestos volátiles que en general se encuentran en concentraciones traza e incluidos en matrices de muy compleja composición¹), como en lo referente a la innovación y/o mejora de la instrumentación analítica para su separación y detección.

La aplicación de técnicas analíticas avanzadas ha permitido la identificación de cientos de compuestos que componen la fracción volátil de muchos alimentos. Sin embargo, no todos ellos son relevantes para el aroma del producto. Por ejemplo, de los casi 800 compuestos volátiles identificados en el café, tan sólo treinta parecen ser decisivos en el aroma característico del mismo.² Los compuestos que más contribuyen a explicar el aroma de un alimento se conocen como compuestos impacto. Para su identificación se requiere la combinación tanto de técnicas instrumentales como de técnicas sensoriales, como son el empleo de la cromatografía de gases-olfatometría combinada con experimentos de recombinación-omisión. En este tipo de experimentos, las potenciales moléculas odorantes identificadas por análisis olfatométrico se combinan en la misma concentración en la que se encuentran en el alimento. La importancia odorante de cada molécula se determina por omisión de alguna de ellas y comparación, por evaluación sensorial, con el aroma real del alimento. Esta estrategia, aunque larga y laboriosa, ha permitido jerarquizar la importancia sensorial de los innumerables compuestos que constituyen la fracción volátil de muchos alimentos.²

El segundo de los aspectos del estudio del aroma de los alimentos, al que en los últimos años se le está prestando especial atención, es lo que podríamos denominar aspectos dinámicos y tienen como eje principal, no ya el alimento, sino el consumidor y el estudio del proceso de liberación del aroma durante su consumo.

Liberación del aroma durante el consumo

La liberación del aroma durante el consumo de un alimento es un proceso secuencial. Puede comenzar antes incluso de la ingestión del mismo. Al abrir el envase en el que se encuentra contenido el alimento, o simplemente al acercarnos y olerlo, las moléculas volátiles que se desprenden entran directamente a través de las fosas nasales al epitelio olfativo donde serán percibidas. A esta vía de paso de moléculas odorantes se la denomina ortonasal y este tipo de aroma se conoce generalmente como olor. El proceso de liberación continúa tras la introducción del alimento en la boca, es decir durante su ingestión. Gracias a la masticación y a la salivación las moléculas del aroma se liberan del bolo alimenticio y son arrastradas por los flujos respiratorios hacia la región olfativa. Este tipo de aroma se conoce como aroma retronasal y se experimenta exclusivamente durante la ingestión de los alimentos.

La masticación y el proceso de deglución, son los acontecimientos más importantes relacionados con la liberación del aroma durante el consumo.³ Durante la masticación se cambia el estado en el que se encuentra el alimento. La ruptura progresiva del mismo y la mezcla con la saliva conduce a la formación del bolo alimenticio. Durante el masticado se transfieren las moléculas del aroma disueltas en la saliva a la faringe. Una vez en la faringe, durante la respiración (exhalación), los compuestos del aroma son transferidos a los órganos sensoriales del epitelio nasal. También durante el proceso de deglución, se liberan moléculas del aroma a la faringe, sin embargo, la principal función de la deglución es llevar el bolo alimenticio a través de la faringe al estómago. Esto va a dejar un residuo de alimento en la parte posterior de la lengua y en la propia faringe, que puede actuar como reservorio de moléculas odorantes que serán liberadas progresivamente por los flujos respiratorios a los órganos olfativos. Este proceso es el principal responsable de la persistencia del aroma que se puede experimentar incluso varios minutos después del consumo de un alimento.⁴

La naturaleza del alimento y los cambios que se producen durante la etapa en la que permanece en la boca afectan a la disponibilidad de las moléculas del aroma para su liberación posterior en el epitelio olfativo. En una primera etapa, el aroma contenido en los alimentos pasa a la fase líquida (saliva) que lo rodea, y desde aquí a la fase gaseosa. Factores como la textura, el estado de hidratación, la polaridad y homogeneidad del alimento, afectan directamente a la transferencia de aroma del alimento a la saliva y desde aquí a la fase gaseosa.⁵ Entre estos factores, las interacciones entre los alimentos y las macromoléculas de la matriz alimentaria pueden restringir el movimiento de las moléculas del aroma, limitando su liberación durante el consumo.⁶ Estas interacciones pueden ser de tipo físico, cuando la matriz interfiere físicamente en la liberación, por ejemplo un aumento de la viscosidad, o la formación de estructuras de tipo gel. También pueden producirse interacciones de tipo químico, débiles, como la formación de puentes de hidrógeno o de tipo hidrofóbico, o fuertes e irreversibles, de tipo iónicas o covalentes. Los lípidos son excelentes solventes para muchos de los compuestos del aroma, ya que la mayoría son lipofílicos y, en general, son responsables de una reducción en la presión de vapor del compuesto odorante disminuyendo la intensidad del aroma percibido. La adición de azúcares a los alimentos tiene diferentes efectos, dependiendo de si son azúcares sencillos (mono y disacáridos) que favorecen, en general, la liberación del aroma (salting out), o si son polisacáridos, que pueden dar lugar a la formación de complejos de inclusión irreversibles (almidón) o disminuir la disponibilidad del aroma por un aumento en la viscosidad o por cambios en la textura del alimento (pectinas, xantanos). Muchas proteínas que se emplean en alimentación para impartir viscosidad o como agentes gelificantes pueden interaccionar físicamente con moléculas del aroma disminuyendo su difusión en el alimento y, por tanto, reduciendo su liberación. Además, las proteínas, a través de sus diferentes grupos químicos, ofrecen múltiples posibilidades de interacción química con muchas moléculas odorantes.⁷

La mayor parte de los estudios relativos al efecto del cambio en la composición de alimentos tradicionales y su efecto en la retención y liberación del aroma durante el consumo, han sido propiciados por el cambio que en el estilo de vida de muchos países occidentales se ha venido produciendo a partir de los años ochenta, caracterizado por un creciente interés por la salud y el culto al cuerpo. Muchos de estos estudios han logrado incluso predecir a través de modelos matemáticos el efecto de la modificación de ingredientes específicos en la retención y liberación del aroma en el alimento.

Las propiedades fisicoquímicas de los compuestos del aroma, principalmente su hidrofobicidad y volatilidad (presión de vapor), son también factores clave que condicionan la liberación del aroma durante el consumo de alimentos.⁸ En general, los compuestos más hidrofóbicos y volátiles exhiben las mayores intensidades de liberación. Estas propiedades están principalmente relacionadas con diferencias en la solubilidad en agua y en los coeficientes de partición de los compuestos del aroma entre el producto y la fase gaseosa. Una vez que las moléculas del aroma han dejado el bolo alimenticio y entrado en la saliva, pueden también ser vulnerables a la degradación por parte de las enzimas salivares o a la absorción en el epitelio de la boca.⁹ En ambos casos esto depende del tipo de compuesto.

Aproximaciones analíticas para el estudio de la liberación del aroma

La necesidad de describir la percepción sensorial experimentada durante y después del consumo de un alimento de manera apropiada es uno de los aspectos que más interés ha suscitado en el campo de la investigación del aroma. Para ello, se han establecido técnicas sensoriales descriptivas capaces de elucidar las sensaciones experimentadas durante el consumo de alimentos en un marco de tiempo bien definido. De entre ellas, las técnicas basadas en los perfiles de tiempo-intensidad son las más ampliamente empleadas, ya que permiten obtener datos analíticos objetivos (máxima intensidad de la sensación, tiempo que dura, etc.) de sensaciones subjetivas que permiten comparar de manera objetiva distintos productos, diferencias interindividuales, etc. Esto ha permitido incluso establecer modelos teóricos predictivos de la percepción sensorial temporal que se experimenta en el transcurso del consumo de alimentos.^10,11 No obstante, la existencia de interacciones entre las diferentes modalidades sensoriales (por ejemplo entre el sabor y el aroma, o la textura del producto) y otros factores relativos al agrado o disgusto a la hora de evaluar el aroma de un alimento, pueden afectar notablemente su evaluación.

Figura 1. Representación esquemática de las distintas etapas del análisis del aroma durante el consumo de alimentos en tiempo real. (1) Ingestión del alimento; (2) monitorización del aroma retronasal liberado durante el consumo del alimento; (3) transferencia de los compuestos del aroma al espectrómetro de masas; (4) Formación y detección de los iones característicos de los compuestos del aroma mediante PTR-MS; (5) obtención de los perfiles de liberación de aroma en tiempo real.

Además de parámetros de tipo fisiológico y/o psicofísicos, la naturaleza del propio alimento influye significativamente en la cantidad de aroma liberado y, por tanto, en la percepción del mismo. Para el análisis del aroma liberado de los alimentos, se han empleado diferentes técnicas y condiciones in vitro que intentan simular la liberación del aroma de los alimentos durante el consumo. Estas aproximaciones analíticas, se basan principalmente en el empleo de técnicas de espacio de cabeza tanto en condiciones dinámicas como estáticas que permiten cuantificar los compuestos que se liberan al espacio de cabeza del recipiente en el que se encuentra contenido el alimento. En muchos casos, se ha tratado de mimetizar en lo posible los procesos fisiológicos que acontecen durante el consumo de alimentos para aproximarse al proceso real de liberación del aroma in vivo. Para ello, se han empleado distintos dispositivos, más o menos sofisticados, basados principalmente en bocas artificiales que se han centrado en mimetizar la cavidad oral y sus propiedades funcionales durante la masticación. Estos dispositivos pueden simular el proceso de masticación, los flujos salivares y respiratorios, la temperatura de la boca, etc. En algunos casos, también se han desarrollado sistemas basados en faringes artificiales, priorizando los procesos que tienen lugar tras la deglución, y que son más apropiados para mimetizar la liberación de aroma durante el consumo de alimentos líquidos.^12,13 Todos estos dispositivos permiten la liberación de los compuestos del aroma durante su ingestión simulada, que serán posteriormente recogidos en diferentes trampas (polímeros adsorbentes, trampas criogénicas, etc.) para su posterior análisis por cromatografía de gases o directamente por espectrometría de masas. Estos sistemas, aunque son muy útiles para comprobar el efecto de distintas variables en la liberación del aroma en condiciones controladas, no permiten, sin embargo, captar la temporalidad del proceso de liberación del aroma durante el consumo del alimento que se experimenta en condiciones reales. En general, muchos de estos dispositivos tampoco han tenido en cuenta algunos procesos importantes que acontecen durante la situación real del consumo, como el efecto de las mucosas bucal o faríngea, los movimientos de la faringe durante el proceso de deglución, los enzimas y la actividad de los microorganismos presentes en la cavidad oral, etc.

Más recientemente, los métodos espectrométricos como la PTR-MS (proton transfer mass spectrometry)¹⁴ y la APCI-MS (atmospheric pressure chemical ionization),¹⁵ han permitido medir de manera continua la liberación del aroma con el tiempo. Aunque ambas técnicas se pueden incorporar a los dispositivos mencionados anteriormente para la medida del aroma liberado en condiciones in vitro, lo más novedoso es que este tipo de metodologías han permitido el estudio de la liberación del aroma en condiciones reales in vivo durante el consumo del alimento.

Este tipo de metodología ha recibido diferentes nombres: análisis del aroma in vivo, in nose o análisis breath by breath. Básicamente en este tipo de análisis, los volátiles que son liberados durante el consumo del alimento son muestreados directamente en las fosas nasales (nose-space), la vía de paso del aroma a los receptores olfativos. A través de unas cánulas, los compuestos pasan desde las fosas nasales directamente al espectrómetro de masas, proporcionando un perfil de masas a tiempo real del aroma liberado durante el período que dura el consumo del alimento, e incluso, la aplicación de esta metodología, ha permitido comprobar los compuestos que se liberan después del consumo y que pueden estar relacionados con la persistencia del aroma.

Estas técnicas permiten captar la dimensión temporal del aroma de los alimentos que se experimenta durante su consumo y proporcionan una mejor correlación entre la sensación percibida durante el consumo y la concentración y el tipo de molécula responsable. Desafortunadamente, estas metodologías también presentan limitaciones, como son las relativas a la discriminación de algunos compuestos en el detector del instrumento, la presencia de interferencias procedentes de la matriz del alimento, la dificultad en la identificación de compuestos que presentan el mismo peso molecular, etc.

Se podría concluir diciendo que las nuevas técnicas espectrométricas están permitiendo medir la dimensión temporal del aroma y entender cómo éste se libera de los alimentos y se transporta a los órganos olfativos. Además han permitido confirmar la importancia de muchos procesos fisiológicos que tienen lugar durante el consumo. Este tipo de técnicas acopladas a otras de tipo fisioanalítico (resonancia magnética de imagen en tiempo real, fMEI), podrán aplicarse para determinar las regiones del epitelio olfativo o cerebral que son activadas durante el consumo de alimentos por una molécula odorante específica. Sin duda, este tipo de estudios contribuirán a entender los mecanismos que influyen en la percepción del aroma y comprender las preferencias individuales hacia determinados alimentos, lo que permitirá mejorarlos y adaptarlos a grupos de consumidores diana (target). Además estos estudios podrían contribuir a explicar algunas patologías relacionadas con la nutrición, como son la obesidad y la diabetes. Sin embargo, es importante recordar que en la percepción del aroma también intervienen otras experiencias sensoriales, como son el sabor, textura y color, así como otros factores socioculturales, psicológicos, religiosos, etc., que hacen que la percepción del aroma de un mismo alimento pueda ser muy diferente de un individuo a otro. Todos estos factores y la interacción entre unos y otros son piezas claves del puzle necesarias para entender la percepción del aroma durante el consumo de los alimentos.