1953 zeigte William James Scott, dass das Wachstum von Mikroorganismen in Lebensmitteln nicht, wie die meisten Menschen dachten, vom Wassergehalt, sondern von der Wasseraktivität abhängt. Vier Jahre später entwickelte er das Konzept der minimalen Wasseraktivität für das Wachstum von Mikroorganismen. Die Wasseraktivität wird heute von Lebensmittelherstellern routinemäßig verwendet, um festzustellen, ob ein Produkt anfällig für mikrobielles Wachstum ist oder nicht.

Wasseraktivität kontrollieren, mikrobielles Wachstum verhindern

Wie alle Organismen sind auch Mikroorganismen für ihr Wachstum auf das in Lebensmitteln verfügbare Wasser angewiesen. Sie nehmen Wasser auf, indem sie es durch die Zellmembran transportieren. Dieser Mechanismus der Wasserbewegung hängt von einem Wasseraktivitätsgradienten ab – davon, dass Wasser aus einer Umgebung mit hoher Wasseraktivität außerhalb der Zelle in eine Umgebung mit niedrigerer Wasseraktivität innerhalb der Zelle wandert. Wenn die Wasseraktivität außerhalb der Zelle niedrig genug wird, verursacht dies osmotischen Stress: Die Zelle kann kein Wasser mehr aufnehmen und wird inaktiv. Die Mikroorganismen werden nicht eliminiert, sie können nur nicht mehr ausreichend wachsen, um eine Infektion zu verursachen. Verschiedene Organismen gehen unterschiedlich mit osmotischem Stress um. Deshalb gibt es für jeden Organismus unterschiedliche Wachstumsgrenzen. Einige Arten von Schimmelpilzen und Hefen haben sich daran angepasst, sehr niedrige Wasseraktivitätswerte auszuhalten. Tabelle 1 zeigt die Wachstumsgrenzen der Wasseraktivität für viele gängige Mikroorganismen.

Wasseraktivität und FDA, FSIS, FSMA

Wenn Sie die Wasseraktivität eines Materials messen, wissen Sie, welche Bakterien, Schimmelpilze oder Pilze darauf und darin wachsen können. Durch die Verringerung der Wasseraktivität können Sie das Wachstum bestimmter Klassen von Mikroben ausschließen. Bei niedriger Wasseraktivität können Sie das Wachstum jeglicher Mikroorganismen verhindern. Die Wasseraktivität ist kein Abtötungsschritt. Sie ist ein Kontrollschritt und integraler Bestandteil vieler HACCP-Pläne. Diese bewährten Grenzwerte für das Mikrobenwachstum wurden in die Vorschriften der FDA, FSIS und anderer Behörden aufgenommen. Die Wasseraktivität ist Teil der Definition potenziell gefährlicher Lebensmittel im Food Code 2013, auf den sich der Food Safety Modernization Act (FSMA) bezieht.

Während Temperatur, pH-Wert und verschiedene andere Faktoren beeinflussen können, ob ein Organismus in einem Lebensmittelprodukt wächst und wie schnell er wächst, ist die Wasseraktivität möglicherweise der wichtigste Faktor. Die meisten Bakterien wachsen beispielsweise nicht bei einer Wasseraktivität unter 0,91, und die meisten Schimmelpilze hören bei einer Wasseraktivität unter 0,70 auf zu wachsen. Die Wasseraktivität in Kombination mit anderen Hindernissenwie pH-Wert, Temperatur oder modifizierter Atmosphäre in der Verpackung begrenzt das mikrobielle Wachstum selbst bei einer Wasseraktivität über 0,91.

Erfahren Sie mehr – sehen Sie sich „Wasseraktivität 102” an.

Jeder weiß, dass die Wasseraktivität mit dem Wachstum von Mikroorganismen zusammenhängt. Aber wie können Sie dieses Wissen bei der Rezeptur, Spezifikation, Produktion und Verpackung zu Ihrem Vorteil nutzen? In diesem 30-minütigen Webinar erfahren Sie:

• Was Sie über die Vorhersage des Mikrobenwachstums anhand der Wasseraktivität wissen müssen
• Wie Sie die für Ihre Branche relevanten AW-Grenzwerte für bestimmte Organismen bei der Festlegung Ihrer Spezifikationen verwenden
• Wie man verschiedene Formulierungstechniken (einschließlich Feuchthaltemittel, Filme, Beschichtungen) einsetzt, um die gewünschte Wasseraktivität zu erreichen.
• Warum Sie die Hürden-Technologie in Betracht ziehen sollten, um bestimmte Herausforderungen zu bewältigen