Wie gewährleisten Hersteller die mikrobielle Sicherheit von Lebensmitteln mit mittlerem Feuchtigkeitsgehalt während einer langen Haltbarkeitsdauer?

Die Antwort findet sich oft in der Verwendung von Feuchthaltemitteln. Was ist ein Feuchthaltemittel? Einige gängige Beispiele sind Inhaltsstoffe wie Glycerin, Zucker und verschiedene Arten von Salzen. Feuchthaltemittel senken die Wasseraktivität (aw) eines Produkts, da Wasser bevorzugt an sie bindet. Jedes Feuchthaltemittel hat je nach seiner chemischen Zusammensetzung seine eigene Fähigkeit, die Wasseraktivität zu senken.

Die Menge oder Konzentration der von Ihnen hinzugefügten Feuchthaltemittel bestimmt, um wie viel der aw-Wert sinkt.

Welches Feuchthaltemittel sollten Sie verwenden?

Generell gilt: Je niedriger das Molekulargewicht des Feuchthaltemittels, desto stärker ist seine Wasserbindungskapazität. So ist beispielsweise ein einfacher Zucker wie Saccharose wirksamer als Stärke, deren miteinander verknüpfte Glukosemoleküle die verfügbaren Wasserbindungsstellen begrenzen. Aus diesem Grund sind Ballaststoffe, Gummi und Wachse keine wirksamen Feuchthaltemittel.

Bei der Auswahl eines Feuchthaltemittels ist es wichtig, unbeabsichtigte Auswirkungen zu berücksichtigen. Wenn beispielsweise Protein im Keksteig vorhanden ist und Sie die Wasseraktivität mit einem reduzierenden Zucker auf 0,7 senken, gelangen Sie in den idealen Bereich für Maillard-Bräunungsreaktionen. Die gesenkte Wasseraktivität hält den Teig mikrobiell sicher, aber das Produkt verfärbt sich bereits 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. Es ist außerdem vollständig mit Wasser mischbar und fällt nicht in fester Form aus, wenn sich die Wasseraktivität eines Produkts ändert. Salz oder Zucker können problematisch sein, da sie nicht nur Geschmack hinzufügen, sondern auch Feststoffe bilden, wenn die Konzentration im Produkt den Sättigungspunkt erreicht. Um diesen unterschiedlichen Herausforderungen zu begegnen, verwenden viele Hersteller eine Kombination aus Feuchthaltemitteln.

Bei der Auswahl eines Feuchthaltemittels ist es wichtig, die unbeabsichtigten Auswirkungen zu berücksichtigen.

Grundlegende Schritte zur Verringerung der Wasseraktivität.

Produktentwickler können anhand der folgenden Schritte herausfinden, wie viel und welche Art von Feuchthaltemittel oder Kombination von Feuchthaltemitteln ihnen dabei hilft, den gewünschten aw-Wert zu erreichen.

• Die aktuelle Wasseraktivität des Produkts bestimmen
• Entscheiden Sie, welche Wasseraktivität Sie erreichen möchten.
• Wählen Sie die geeigneten Feuchthaltemittel aus.
• Bestimmen Sie die Reaktivitätsfaktoren jedes Feuchthaltemittels.
• Vorhersage der Wasseraktivitätsänderung durch Berechnungen (siehe unten)
• Verwenden Sie Feuchtigkeitsadsorptionsisothermen, um Ihre Fähigkeit zur Ermittlung einer optimalen Kombination durch Modellierung zu verbessern.

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 wissenschaftliche Details finden Sie in der Liste der relevanten Veröffentlichungen.)

Das Moisture Analysis Toolkit ist eine Software, in der diese Gleichungen integriert sind. Das Prognosetool verwendet produktspezifische Daten, um die Menge an Feuchthaltemittel oder die Kombination von Feuchthaltemitteln zu berechnen, die erforderlich ist, um die gewünschte Wasseraktivität zu erreichen. Tabelle 1 veranschaulicht, wie gut das Prognosetool funktioniert hat, als wir Sirup Glycerin hinzugefügt haben.

Gleichungen zur Vorhersage der Wasseraktivität können ein sehr leistungsfähiges Werkzeug bei der Rezepturentwicklung sein. Weitere Informationen zu diesen Gleichungen erhalten Sie vom Support von AQUALAB.

Erfahren Sie mehr über die Haltbarkeit

In diesem 30-minütigen Webinar sprechen die Lebensmittelwissenschaftler Mary Galloway und Zachary Cartwright darüber, wie Sie Antworten auf Ihre Fragen zur Haltbarkeit erhalten. Erfahren Sie, wie Sie:

• Beheben Sie Probleme und Beschwerden, um herauszufinden, warum die Haltbarkeit früher als erwartet endet.
• Prognostizieren Sie, wie sich Rezepturänderungen auf die Haltbarkeit auswirken werden.
• Vergleichen Sie die Wirkung verschiedener Inhaltsstoffoptionen
• Bewerten Sie, ob eine bestimmte Verpackungsoption Ihnen dabei hilft, die Haltbarkeit zu erreichen oder zu verbessern.

Relevante Veröffentlichungen

Brimelow, C. J. B. „Ein pragmatischer Ansatz zur Entwicklung neuer Lebensmittel mit mittlerem Feuchtigkeitsgehalt.“ In Eigenschaften von Wasser in Lebensmitteln, S. 405–419. Springer Netherlands, 1985. Link zum Artikel.

Kapsalis, J. G., D. H. Ball, D. M. Alabran und A. V. Cardello. „Polyglycerine und Polyglycerinester als potenzielle Mittel zur Verringerung der Wasseraktivität. Chemie und sensorische Analyse.“ Eigenschaften von Wasser in Lebensmitteln (1985): 481–496. Link zum Artikel.

Labuza, T. P. „Wasserbindung von Feuchthaltemitteln“. In Eigenschaften von Wasser in Lebensmitteln, S. 421–445. Springer Netherlands, 1985. Link zum Artikel.

Ledward, D. A. „Novel Intermediate Moisture Meat Products” (Neuartige Fleischprodukte mit mittlerem Feuchtigkeitsgehalt). In: Properties of Water in Foods (Eigenschaften von Wasser in Lebensmitteln), herausgegeben von D. Simatos & J. L. Multon, 447–463. Dordrecht: Springer Netherlands, 1985. Link zum Artikel.

Linko, P., R. Kervinen, R. Karppinen, E-K. Rautalinna und J. Vainionpää. „Extrusionskochen für Getreideprodukte mit mittlerem Feuchtigkeitsgehalt.“ In Properties of Water in Foods, S. 465–479. Springer Netherlands, 1985. Artikel-Link.

Pomeranz, Yeshajahu. Funktionelle Eigenschaften von Lebensmittelbestandteilen. Academic Press, 2012. Link zum Artikel.

Sloan, A. Elizabeth, Dennis Schlueter und Theodore P. Labuza. „Auswirkungen der Reihenfolge und Methode der Zugabe von Feuchthaltemitteln und Wasser auf die Aw-senkende Wirkung in einem IMF-System.“ Journal of Food Science 42, Nr. 1 (1977): 94–96. Link zum Artikel.

Sloan, A. Elizabeth und Theodore P. Labuza. „Vorhersage der Fähigkeit von Feuchthaltemitteln in Lebensmitteln, die Wasseraktivität bei hohem aw zu senken.“ Journal of Food Science 41, Nr. 3. 1976: 532–535. Link zum Artikel.

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

Norrish, R. S. „Eine Gleichung für die Aktivitätskoeffizienten und Gleichgewichtsrelativfeuchten von Wasser in Süßwarensirupen.“ International Journal of Food Science & Technology 1, Nr. 1. 1966: 25-39. Link zum Artikel.

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