¿Por qué tiene espuma un jarra con jugo de limón, mientras que una con agua pura no tiene?

Question

Cada vez que vierto agua en jugo de limón (vertiendo directamente desde el grifo en la jarra, no silenciosamente a lo largo de su borde) obtengo una espuma en la parte superior:

La misma jarra con agua (mismo grifo de agua, jarra, tiempo entre el agua vertida y la imagen, temperatura):

Otra respuesta discute la formación de espuma al verter agua, pero no encontré ninguna mención de que el jugo de limón sea particularmente activo en la superficie (por ejemplo, Misterios de la cocina: Revelando la ciencia de cocinar solo menciona que el jugo de limón agrega agua a varias salsas y modifica los elementos activos en la superficie como el aceite, pero no menciona las propiedades activas en la superficie propias del jugo de limón).

¿Qué sustancias en el jugo de limón podrían ayudar a formar una espuma tan persistente (dura al menos 10 minutos)?

Answer 1

También he visto este efecto con jugo de limón puro y sin azúcar.

Para formar una espuma, (1) se necesita un tensioactivo para reducir la tensión superficial del líquido anfitrión, (2) se necesita hacer trabajo mecánico en el líquido para inflar el área superficial de las burbujas/espuma y (3) la espuma necesita hacerse más rápido de lo que se descompone. La Página de Wikipedia sobre Espuma tiene un buen resumen de esto.

La adición de agua y la adición de jugo de limón suministran el trabajo requerido. Entonces, la única diferencia debe ser la presencia de tensioactivos en el jugo de limón. Los cítricos contienen cantidades significativas de aceites y lípidos, particularmente en la piel y la matriz que conforma las células del líquido en la pulpa del limón. Todo tipo de cosas extrañas, como fenoles por ejemplo, se encuentran en los limones también. Así que algunos de estos compuestos claramente están reduciendo la tensión superficial agua-aire para hacer espuma como se describe en la página de Wiki. Estoy especulando que la mayoría de ellos provienen de la matriz de piel/pulpa, pero esta hipótesis sería muy difícil de probar (ya que necesitarías extraer el jugo de limón sin triturar la fruta, contaminando así el jugo con la piel).

Answer 2

Los 'jugos de limón' manufacturados como cordiales típicamente contienen emulsionantes que pueden actuar como surfactantes para reducir la tensión superficial del líquido. Esto resultaría en la formación de espuma de manera más fácil cuando el aire queda 'atrapado' durante el vertido de agua en la jarra.

Incluso el sirope de limón casero que a menudo tiene miel añadida como edulcorante producirá espuma porque la miel puede tener un efecto similar (como agente emulsionante).

Si es el jugo de limón puro el que produce la espuma, mi hipótesis sería que las moléculas anfifílicas presentes naturalmente en el jugo de limón actúan como el agente emulsionante.

De hecho, los jugos de naranja, limón y pomelo contienen naturalmente una clase de moléculas anfifílicas llamadas fosfolípidos, incluyendo fosfatidiletanolamina y fosfatidilcolina, las cuales tienen propiedades surfactantes y ayudan a darles una apariencia 'nublada'. Esto tendría algo que ver con la formación de espuma observada al verter agua en una jarra que contiene el jugo, ya que el aire queda atrapado debajo de la superficie.

Answer 3

Esta es una reacción química que ocurre cuando el ácido cítrico fuerte en el jugo de limón reacciona con el agua (el agua actúa como una base). Para formar metano entre otros gases.

$$C_6H_8O_7 (ácido) + H_2O (base) = CH_4 + otros$$ (No está balanceado). La razón por la que no hace tanta espuma cuando viertes lentamente/cerca es porque no estás suministrando suficiente energía para una reacción más grande.