…el aroma de los alimentos se puede medir de una forma objetiva?

El ser humano establece contacto con el mundo que le rodea a través de los sentidos. Como bien manifestaba ya Aristóteles, “Nada hay en la mente que no haya pasado primero a través de los sentidos”. En el sentido del gusto, por ejemplo, el ser humano es capaz de detectar 5 sabores: dulce, amargo, salado, acido/agrio y umami. Pero los sentidos no siempre operan independientemente. Así, el flavor de un alimento es la sensación producida por los compuestos químicos presentes en dicho alimento cuando impresionan simultáneamente los sentidos del gusto, olfato y tacto durante la masticación. Es decir, el flavor que percibimos al consumir un alimento es mucho más complejo y sofisticado que estos 5 sabores, debido, en parte, a la percepción que obtenemos a través del olfato.

Si nos centramos en el olfato, el ser humano puede discriminar olores con cierta facilidad, pero tenemos dificultades para cualificarlos. Es decir, describir o dar nombre a esos olores. En ocasiones hacemos uso de la memoria y de las experiencias vividas para poder describirlos, asociándolos a recuerdos ya vividos. Por este motivo, no es de extrañar, por ejemplo, que alguien que se haya dedicado a la cría de animales (ganadería) pueda percibir determinados olores con cierta indiferencia e incluso agrado, algo incomprensible para un oficinista. Es precisamente la memoria – experiencia, recuerdos – la que confiere subjetividad a la cualificación del olor por el ser humano. ¿Es este nuestro problema? No, como ser humano independiente, pero podría serlo como miembro de una sociedad con opiniones diversas en su objetivo de armonización.

En determinados alimentos, con alto valor añadido, sus características organolépticas (flavor, por ejemplo) son utilizadas como parámetro de calidad. Esta calidad organoléptica se evalúa a través de un panel de cata, o conjunto de consumidores especialmente entrenados para ese trabajo. El resultado está, en numerosas ocasiones, asociado a una categoría de calidad y, por tanto, a un precio final del producto según mercado. La cata del alimento, como se ha indicado, es llevada a cabo por personas entrenadas que, a pesar de su profesionalidad, no pueden dejar de estar afectadas por cierta subjetividad, consecuencia de la unión de la memoria con los sentidos. Se hace, por tanto, necesario desarrollar herramientas de control que permitan actuar de manera objetiva, minimizando el error en la cualificación por el panel de cata, como hace el “ojo de halcón” en el tenis.

Al igual que en el deporte, los actores involucrados en la producción de alimentos, cuya calidad está regulada mediante normativas nacionales y/o internacionales, están interesados en tener herramientas objetivas de medida de la calidad. Las implicaciones que posibles errores en la evaluación sensorial pueden tener en la credibilidad del producto y en la confianza del consumidor son razones de suficiente peso para que se busquen soluciones más allá del uso de paneles de cata.

Centrándonos en el aceite de oliva virgen, la primera información a tener en cuenta es que sus dos categorías comerciales (virgen extra y virgen) se cualifican por sus parámetros analíticos, que incluyen los relativos a su evaluación organoléptica, llevada a cabo por un panel de cata regulado. En relación a la evaluación organoléptica, la categoría virgen extra depende de la ausencia de defectos sensoriales del aroma y de una mediana del olor a frutado mayor que cero. Para el caso de la categoría virgen, la mediana de defectos se fija en un valor menor de 3,5 y la mediana de frutado mayor que cero. Por tanto, fijar la ausencia absoluta de defectos es determinante para otorgar la categoría virgen extra a un aceite. Y es aquí donde reside el problema: distinguir entre ausencia absoluta o presencia mínima de determinados aromas considerados inadecuados en el aceite de oliva. Al conocido problema cualitativo, relacionado con la subjetivad, se añade el problema relacionado con la detección de presencia/ausencia de aromas. ¿Existen herramientas físico-químicas para medir el aroma del aceite de oliva virgen de forma objetiva? es la pregunta inmediata. La respuesta es afirmativa.

Los alimentos en general, y el aceite de oliva virgen en particular, huelen porque en su composición química cuentan con compuestos volátiles responsables de los aromas que percibe el consumidor. En la actualidad existen herramientas analíticas que nos permiten tener datos objetivos sobre qué compuestos son los responsables del olor, en qué concentración se encuentran, qué connotaciones detectamos al olerlos, y qué respuesta produce nuestro cerebro cuando los olemos.

Para poder tener toda esta información no basta con un solo análisis químico, generalmente cromatográfico, sino que hay que ir más allá. Se necesita abordar el análisis de los compuestos volátiles desde diferentes puntos de vista: (i) Identificación y cuantificación de los marcadores volátiles mediante cromatografía de gases. (ii) Conocer la biogénesis de dichos marcadores para justificar su presencia en la muestra de forma natural o como consecuencia de una mala praxis en la producción del alimento. (iii) Estudio fisiológico de la olfacción para conocer cómo responde el cerebro humano cuando se expone a los marcadores seleccionados. (iv) Interpretación sensorial de toda la información adquirida para poder poner la información al servicio de la valoración organoléptica.

Los compuestos volátiles responsables del aroma de los alimentos pueden ser identificados y cuantificados mediante cromatografía de gases. Como la concentración de estos compuestos es relativamente baja, diferentes técnicas analíticas han sido diseñadas para preconcentrar estos compuestos volátiles y posteriormente inyectarlos en el cromatógrafo de gases. Las técnicas de preconcentración se pueden agrupar en tres: (i) preconcentración utilizando espacio de cabeza estático, bajo unas condiciones de temperatura y tiempo programado, en el que se inserta un material absorbente (por ejemplo, una fibra de micro-extracción en fase solida con diferentes materiales) al que se adhieren los volátiles; (ii) preconcentración utilizando espacio de cabeza dinámico, que favorece el contacto de los volátiles con el material absorbente (por ejemplo, trampa de tenax) gracias al paso continuo de una corriente de gas inerte; y (iii) preconcentration mediante crio-concentración, en el que el espacio de cabeza que se genera al calentar una muestra se extrae con un gas y el extracto se enfría continuamente y posteriormente se termodesorbe sobre el inyector del cromatógrafo.

Independientemente de la técnica utilizada, finalmente se obtiene un cromatograma donde cada pico corresponde a un compuesto volátil que hay que identificar, cuantificar, conocer qué connotación aromática aporta, y determinar si contribuye o no al aroma del alimento. Conceptos familiares en la medición de compuestos volátiles responsables del aroma son los términos “umbral de olor” y “valor de actividad de olor (OAV)”. El primero hace referencia a la concentración del compuesto volátil a partir de la cual el ser humano es capaz de detectar el aroma del compuesto. Y el segundo, OAV, es el cociente entre la concentración que tiene el compuesto en el espacio de cabeza y el umbral de olor de dicho compuesto. De esta forma, aquellos compuestos con valores de actividad de olor superiores o iguales a 1 serán los compuestos que realmente contribuyan al aroma del alimento.

Una vez que se conocen los compuestos volátiles que contribuyen al aroma del alimento también es interesante y necesario saber qué connotación aromática aportan estos compuestos. Para poder medir la connotación aromática que aporta cada compuesto, el detector ha de ser la nariz humana. Para poder llevar a cabo este análisis es útil utilizar un olfatómetro colocado en paralelo con el cromatógrafo de gases a través de una técnica que se denomina “GC-sniffing” o “GC-olfactometry”. En la práctica se trata de hacer una bifurcación al final de la columna cromatográfica instalada en el horno del cromatógrafo. Una de las bifurcaciones de la columna se conecta al detector del cromatógrafo, normalmente un detector de ionización de llama (FID), y la otra bifurcación se conecta al olfatómetro. Este aparato permite que un asesor colocado en el puerto de olfacción (Figura 1) huela cada uno de los picos/compuestos que están saliendo en el cromatograma y describa a qué le huelen en el momento de la elución. Permitiendo así, la asignación de aroma a cada uno de los picos identificados y cuantificados.

Figura 1: Cromatógrafo de gases acoplado a un olfatómetro con puerto de olfacción (GC-sniffing)

Sin embargo, estas técnicas cromatográficas solo pueden evaluar la calidad sensorial en análisis de rutina, pero no pueden usarse en procesos en línea (“on-line”) debido a que se necesita un pretratamiento de la muestra o bien un paso de preconcentración de los volátiles. Una alternativa es el uso de sensores que den información físico-química cuando entran en contacto con compuestos volátiles. En el caso de aceite de oliva virgen, determinados sensores han podido discriminar entre aceites de calidad sensorial irreprochable frente a aceites de oliva lampantes (de baja calidad, no comestibles). A pesar de ello, queda mucho por hacer en este sentido, y uno de los desafíos se centra en encontrar una relación, no simplemente matemática, entre la respuesta del sensor y la percepción de olor por los humanos. La señal del sensor no explica a qué volátiles el sensor es sensible ya que la respuesta es el resultado de los procesos de adsorción concomitantes de todos los volátiles que se producen tan pronto como llegan a la superficie del sensor. Por lo tanto, los estudios se centran en la relación entre ambos tipos de información – química, de los volátiles, y físico-químicas, de las respuestas de los sensores- lo cual requiere un conocimiento adicional sobre qué volátiles son los principales responsables de la respuesta global del sensor, así como comprobar su contribución al aroma.

Otro aspecto fundamental en el análisis del aroma de los alimentos es conocer la biogénesis de formación de los compuestos volátiles que contribuyen al aroma del mismo. Esta información nos permite conocer por qué el compuesto está presente en el aroma del alimento, si se forma de manera natural o, por el contrario, es consecuencia de un mal procesado durante la obtención o elaboración del mismo. Es decir, si el alimento es de alta calidad y se ha procesado adecuadamente. Por otra parte, para cada alimento que necesite ser sometido a una evaluación sensorial para determinar su calidad final se puede crear una herramienta fácil y útil a la hora de interpretar y sacar conclusiones del análisis de los compuestos volátiles, a través de lo que se conoce como “Rueda sensorial estadística” que muestra la relación entre diferentes atributos sensoriales y los compuestos volátiles.

Ensamblar toda esta información sobre los compuestos volátiles responsables del aroma de los alimentos con la fisiología de la olfacción y la psicología humana, en la interpretación del olor, es otro gran reto dentro de la medición del aroma de los alimentos. Para ello es necesario analizar cómo actúa el cerebro cuando el ser humano huele los compuestos volátiles responsables de los defectos o atributos positivos en el aroma de los alimentos. Es decir, interpretar la señal cerebral ante estímulos positivos o negativos en el aroma, incluso teniendo en cuenta la subjetividad del individuo estudiado.

La investigación, en la frontera cada día más difusa entre Tecnología de Alimentos y Medicina, necesitó del concurso de especialistas en tratamientos de imágenes de resonancia magnética funcional (IRMf) (Figura 2) del Hospital San Juan de Dios de Sevilla. El objetivo que se perseguía era estudiar la actividad cerebral de diferentes individuos mientras estos olían aromas de aceites de oliva virgen de diversas características organolépticas. Por ejemplo, las zonas cerebrales activadas cuando los individuos olían aceites de aromas de baja calidad se observaron diferentes a las activadas cuando el aroma era de aceites de alta calidad; cuando los individuos olían aceites con defectos, por ejemplo, el defecto rancio, el cerebro mostraba mucha más actividad que cuando se olían aceites sin defectos. Las zonas cerebrales activadas cuando olían el defecto a rancio fueron asignadas al lóbulo parietal inferior – zona asociada a la aversión, al rechazo y al aborrecimiento – y a la zona del cíngulo anterior – asociada a emociones negativas y desagradables. Estas mismas zonas presentaron actividad cuando los individuos olieron aceites con otros defectos, como avinado y atrojado.

Figura 2: Equipo de imagen de resonancia magnética funcional utilizado para el estudio de respuesta cerebral frente a diferentes estímulos de olor.

Los principales desafíos del análisis de los compuestos responsables del aroma se centran en su cuantificación, mejorando o perfeccionando su resolución cromatográfica, así como, en el cálculo de los factores de recuperación de los compuestos volátiles, y la determinación de sus umbrales de olor con una metodología estandarizada. El objetivo es tener materiales de referencia que permitan, por un lado, tener un método objetivo de determinar la calidad sensorial del aceite de oliva virgen, mediante técnicas exclusivamente analíticas y, por otra, disminuir la incertidumbre en las respuestas de los paneles de cata mediante el uso los materiales de referencia en el entrenamiento de sus catadores.

El conocimiento adquirido, hace que sea posible hoy día desarrollar métodos para una evaluación objetiva del aroma de los alimentos a través de la determinación de sus compuestos responsables, ayudando de esta forma a un mayor control de la calidad del producto, y a una mayor comprensión de las reacciones químicas en aquellos procesos de producción que pueden tener un impacto en la calidad organoléptica.