Plástico de caseína a partir de leche y vinagre; grupo funcional común

Se calientan 100\,\text{mL} de leche en una olla y, antes, se retira la nata (crema) de la superficie, porque la grasa se asocia con la proteína e impide una precipitación limpia, dejando el material plástico graso y poco cohesivo. Se calienta a unos 80\text{–}90^\circ\text{C}, temperatura suficiente para desnaturalizar parcialmente la caseína sin degradarla.

Al agregar dos cucharadas de vinagre (ácido acético al 5\,\%) la leche se cuaja: aparecen grumos blancos que se separan de un líquido transparente amarillento, el lactosuero. El volumen de sólido obtenido equivale aproximadamente al 25\text{–}30\,\% del volumen inicial de leche.

Ocurren, al menos, tres procesos químicos:

1. Desnaturalización térmica y por pH. El aumento de temperatura y la caída del pH rompen los enlaces de hidrógeno y las interacciones hidrofóbicas que mantienen la estructura terciaria de la caseína; la proteína se despliega y expone grupos apolares que luego se asocian entre sí.
2. Neutralización de la caseína de calcio. En la leche la caseína está disociada como caseinato de calcio, proteína cargada que permanece dispersa. El ácido acético la neutraliza:

\text{Caseinato de calcio} + 2\,\text{CH}_3\text{COOH} \longrightarrow \text{Caseína} + (\text{CH}_3\text{COO})_2\text{Ca}

La sustancia formada es la caseína, un polímero natural de aminoácidos unidos por enlaces peptídicos -\text{CO}-\text{NH}-:

graph LR
  A["Ácido glutámico"] -->|"−CO−NH−"| B[Leucina]
  B -->|"−CO−NH−"| C[Isoleucina]
  C -->|"−CO−NH−"| D[Fenilalanina]
  D -->|"−CO−NH−"| E[Serina]
  E -->|"−CO−NH−"| F["Cadeena lateral −CH₂−CH₂−COOH"]

Cada esfera representa un aminoácido (monómero) y cada trazo un enlace peptídico; la unión repetida de los residuos (-M-)_n constituye la macromolécula.

Los polímeros se forman cuando moléculas pequeñas (monómeros) se enlazan por enlaces coales y se repiten a lo largo de la cadena:

n\,M \longrightarrow (-M-)_n

En la polimerización por condensación se libera una molécula pequeña (\text{H}_2\text{O}, \text{HCl}, metanol, etc.); en la de adición no se libera nada y los dobles enlaces se reorganizan. En la leche, los monómeros son los aminoácidos y la caseína es su polímero natural, formado por enlaces peptídicos. Físicamente: al calentar, las cadenas se deslizan entre sí (la masa se vuelve maleable); al precipitar y enfriar, se entrecruzan y el material endurece conservando la forma del molde. Así se obtiene el plástico de caseína, uno de los primeros plásticos naturales (galalita).

El informe debe contener: título; objetivos; hipótesis; materiales (100\,\text{mL} de leche, dos cucharadas de vinagre, olla, colador, moldes, agua); procedimiento paso a paso (a y b); resultados observados (color, textura, volumen de grumos y de lactosuero); explicación química (desnaturalización y neutralización, con las ecuaciones); discusión sobre la naturaleza polimérica del material; conclusiones; y bibliografía consultada.