Die Schritt-für-Schritt-Anleitung des Lebensmittelherstellers zur Senkung der Wasseraktivität mit Feuchthaltemitteln

Wie können Hersteller Lebensmittel mit mittlerem Feuchtigkeitsgehalt während einer langen Haltbarkeitsdauer mikrobiologisch sicher halten?

Die Antwort wird oft durch die Verwendung von Feuchthaltemitteln gefunden. Was ist ein Feuchthaltemittel? Einige gängige Beispiele sind Inhaltsstoffe wie Glycerin, Zucker und verschiedene Salzarten. Feuchthaltemittel senken die Wasseraktivität (_aw) eines Produkts, weil sich Wasser bevorzugt an sie bindet. Jedes Feuchthaltemittel hat seine eigene Fähigkeit, die Wasseraktivität zu verringern, abhängig von seiner chemischen Zusammensetzung.

Die Menge oder Konzentration der zugegebenen Feuchthaltemittel bestimmt, wie stark der_aw-Wert sinkt.

Welches Feuchthaltemittel sollten Sie verwenden?

Im Allgemeinen gilt: Je geringer das Molekulargewicht des Feuchthaltemittels, desto stärker ist seine Wasserbindungskapazität. So ist beispielsweise ein einfacher Zucker wie Saccharose wirksamer als eine Stärke, deren verschränkte Glukosemoleküle die verfügbaren Wasserbindungsstellen begrenzen. Aus diesem Grund sind Ballaststoffe, Gummis und Wachse keine wirksamen Feuchthaltemittel.

Bei der Wahl eines Feuchthaltemittels ist es wichtig, unbeabsichtigte Auswirkungen zu berücksichtigen. Wenn zum Beispiel Eiweiß in einem Keksteig vorhanden ist und man die Wasseraktivität mit einem reduzierenden Zucker auf 0,7 senkt, kommt man in den idealen Bereich für Maillard-Bräunungsreaktionen. Durch die verringerte Wasseraktivität bleibt der Teig mikrobiologisch sicher, aber das Produkt wird schon nach wenigen Stunden braun.

Feuchthaltemittel können auch unerwünschte Geschmacksstoffe in ein Produkt einbringen. Glycerin ist ein vorteilhaftes Feuchthaltemittel, da es außer in hohen Konzentrationen geschmacksneutral ist. Außerdem ist es vollständig mit Wasser mischbar und fällt nicht in fester Form aus, wenn sich die Wasseraktivität eines Produkts ändert. Salz oder Zucker können problematisch sein, weil sie nicht nur Geschmack verleihen, sondern auch Feststoffe bilden, wenn die Konzentration den Sättigungspunkt im Produkt erreicht. Um diesen unterschiedlichen Herausforderungen zu begegnen, verwenden viele Hersteller eine Kombination von Feuchthaltemitteln.

Grundlegende Schritte zur Senkung der Wasseraktivität.

Produktentwickler können anhand der folgenden Schritte herausfinden, wie viel und welche Art von Feuchthaltemittel bzw. welche Kombination von Feuchthaltemitteln ihnen helfen wird, das gewünschte_Ergebnis zu erzielen.

• Identifizieren Sie die aktuelle Wasseraktivität des Produkts
• Entscheiden Sie, welche Wasseraktivität Sie erreichen wollen
• Auswahl der geeigneten Feuchthaltemittel
• Bestimmen Sie die Reaktivitätsfaktoren der einzelnen Feuchthaltemittel
• Vorhersage der Veränderung der Wasseraktivität durch Berechnungen (siehe unten)
• Verwenden Sie die Feuchtigkeits-Sorptions-Isothermen, um Ihre Fähigkeit zu verbessern, eine optimale Kombination durch Modellierung zu bestimmen

Wie man eine Veränderung der Wasseraktivität vorhersagt

Sie können vorhersagen, wie stark ein Feuchthaltemittel die Wasseraktivität eines Produkts verändert, indem Sie entweder die Norrish-Gleichung oder die Grover-Gleichung verwenden. Diese Gleichungen enthalten wissenschaftlich ermittelte Konstanten und Koeffizienten, die Sie für Ihre Vorhersagen verwenden können. (Weitere Einzelheiten zu den wissenschaftlichen Grundlagen finden Sie in der Liste der einschlägigen Veröffentlichungen).

Das Moisture Analysis Toolkit ist ein Softwareprogramm, in das diese Gleichungen integriert sind. Das Prognosewerkzeug verwendet produktspezifische Daten, um die Menge des Feuchthaltemittels oder der Kombination von Feuchthaltemitteln vorherzusagen, die erforderlich ist, um eine gewünschte Wasseraktivität zu erreichen. Tabelle 1 veranschaulicht, wie gut das Prognosewerkzeug funktionierte, als wir dem Sirup Glycerin hinzufügten.

Gleichungen zur Vorhersage der Wasseraktivität können ein sehr leistungsfähiges Werkzeug für die Formulierung sein. Für weitere Informationen über diese Gleichungen wenden Sie sich bitte an den Support von AQUALAB.

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Einschlägige Veröffentlichungen

Brimelow, C. J. B. "A pragmatic approach to the development of new intermediate moisture foods". In Properties of water in foods, S. 405-419. Springer Niederlande, 1985. Artikel-Link.

Kapsalis, J. G., D. H. Ball, D. M. Alabran, und A. V. Cardello. "Polyglycerine und Polyglycerinester als potentielle Reduktionsmittel für die Wasseraktivität. Chemie und sensorische Analyse". Properties of Water in Foods (1985): 481-496. Artikel-Link.

Labuza, T. P. "Wasserbindung von Feuchthaltemitteln". In Eigenschaften von Wasser in Lebensmitteln, S. 421-445. Springer Niederlande, 1985. Artikel-Link.

Ledward, D. A. "Novel Intermediate Moisture Meat Products". In Properties of Water in Foods, herausgegeben von D. Simatos & J. L. Multon, 447-463. Dordrecht: Springer Niederlande, 1985. Artikel-Link.

Linko, P., R. Kervinen, R. Karppinen, E-K. Rautalinna, und J. Vainionpää. "Extrusion cooking for cereal-based intermediate-moisture products". In Properties of Water in Foods, S. 465-479. Springer Niederlande, 1985. Artikel-Link.

Pomeranz, Yeshajahu. Functional properties of food components. Academic Press, 2012. Artikel-Link.

Sloan, A. Elizabeth, Dennis Schlueter, und Theodore P. Labuza. "Effect of sequence and method of addition of humectants and water on Aw lowering ability in an IMF system". Journal of Food Science 42, Nr. 1 (1977): 94-96. Artikel-Link.

Sloan, A. Elizabeth, und Theodore P. Labuza. "Vorhersage der wasseraktivitätssenkenden Fähigkeit von Lebensmittelfeuchthaltemitteln bei hohen aw". Journal of Food Science 41, no. 3. 1976: 532-535. Artikel-Link.

Troller, John A., und J. H. B. Christian. Wasseraktivität und Ernährung. New York: Academic Press, 1978. 

Norrish, R. S. "An equation for the activity coefficients and equilibrium relative humidities of water in confectionery syrups". International Journal of Food Science & Technology 1, Nr. 1. 1966: 25-39. Artikel-Link.