Guía educativa sobre seguridad alimentaria
La actividad del agua al servicio de la seguridad y la calidad de los alimentos
¿Qué puede hacer la actividad del agua? Sólo limitar el crecimiento microbiano, evitar el apelmazamiento y la formación de grumos, predecir la migración de la humedad, influir en la reactividad química y bioquímica, crear sinergias con la tecnología de vallas, determinar la vida útil y mucho más. Una pregunta mejor: ¿qué no puede hacer?
Combine las galletas con un 20% de contenido de agua y el relleno de queso con un 30%. ¿Una receta para galletas empapadas? No, si los dos ingredientes tienen la misma actividad acuosa.
¿Necesita evitar la formación de grumos y apelmazamiento en un lote de especias? Haga coincidir las actividades acuáticas de los componentes y el problema estará resuelto.
La degradación de las vitaminas depende de la actividad del agua. Lo mismo ocurre con la oxidación de lípidos, la textura crujiente, la masticabilidad, la suavidad y muchos otros factores de calidad. El contenido de humedad le dirá cuánta agua hay en un producto, pero eso es todo. No puede predecir ninguna de estas otras cuestiones de calidad y seguridad.
¿Por qué la actividad acuática?
La utilidad de la actividad del aguacomo medida de calidad y seguridad se sugirió cuando se hizo evidente que el contenido de humedad no podía explicar adecuadamente las fluctuaciones del crecimiento microbiano. La actividad del agua es una medida del estado energético del agua de un sistema.
El concepto de actividad del agua(aw) ha servido al microbiólogo y al tecnólogo alimentario durante décadas. Es el criterio de seguridad y calidad más utilizado.
Predecir la seguridad y la estabilidad
La actividad del agua predice la seguridad y la estabilidad con respecto al crecimiento microbiano, las tasas de reacción química y bioquímica y las propiedades físicas. La figura 1 muestra la estabilidad en términos de límites de crecimiento microbiano y tasas de reacciones degradativas en función de la actividad del agua.
Midiendo y controlando la actividad del agua, es posible:
- Predecir qué microorganismos serán fuentes potenciales de deterioro e infección.
- Mantener la estabilidad química de los productos
- Minimizar las reacciones no enzimáticas de oscurecimiento y las reacciones autocatalíticas espontáneas de oxidación lipídica.
- Prolongar la actividad de enzimas y vitaminas
- Optimizar las propiedades físicas de los productos en cuanto a migración de humedad, textura y vida útil
Limitación del crecimiento microbiano
Los microorganismos tienen un nivel límite de actividad del agua por debajo del cual no crecen. La actividad del agua, y no el contenido de humedad, determina el límite inferior de agua "disponible" para el crecimiento microbiano. Dado que las bacterias, las levaduras y los mohos necesitan una cierta cantidad de agua "disponible" para crecer, diseñar un producto por debajo de un nivel crítico de actividad del agua constituye un medio eficaz para controlar el crecimiento.
El agua puede estar presente, incluso en altos niveles de contenido, en un producto, pero si su nivel energético es suficientemente bajo, los microorganismos no pueden eliminar el agua para favorecer su crecimiento. Esta condición "desértica" crea un desequilibrio osmótico entre los microorganismos y el entorno local. En consecuencia, los microorganismos no pueden crecer.
Tecnología de vallas
Aunque la temperatura, el pH y otros factores pueden influir en el crecimiento de los microorganismos y en su rapidez, la actividad del agua suele ser el factor más importante. La actividad del agua puede combinarse con otros factores de conservación(obstáculos), como la temperatura, el pH, el potencial redox, etc., para establecer condiciones que inhiban a los microorganismos. El nivel de actividad del agua que limita el crecimiento de la gran mayoría de las bacterias patógenas es de 0,90aw (0,70aw para los mohos de deterioro). El límite inferior para todos los microorganismos es de 0,60aw.
| aw | Bacterias | Moho | Levadura | Productos típicos |
|---|---|---|---|---|
| 0.97 | Clostridium botulinum E Pseudomonas fluorescens | carne fresca, frutas, verduras, frutas en conserva, verduras en conserva | ||
| 0.95 | Escherichia coli Clostridium perfringens Salmonella spp. Vibrio cholerae | bacon bajo en sal, salchichas cocidas, spray nasal, gotas para los ojos | ||
| 0.94 | Clostridium botulinum A, B Vibrio parahaemolyticus | Stachybotrys atra | ||
| 0.93 | Bacillus cereus | Rhizopus nigricans | algunos quesos, carne curada (jamón) productos de panadería, leche evaporada, ral líquido suspensiones, lociones tópicas | |
| 0.92 | Listeria monocytogenes | |||
| 0.91 | Bacillus subtilis | |||
| 0.90 | Staphylococcus aureus (anaerobio) | Trichothecium roseum | Saccharomyces cerevisiae | |
| 0.88 | Cándida | |||
| 0.87 | Staphylococcus aureus (aerobio) | |||
| 0.85 | Aspergillus clavatus | leche condensada azucarada, quesos curados (cheddar), embutidos fermentados (salami), carnes secas (cecina), tocino, la mayoría de los concentrados de zumo de frutas, jarabe de chocolate, pastel de frutas, fondants, jarabe para la tos, suspensiones analgésicas orales | ||
| 0.84 | Byssochlamys nivea | |||
| 0.83 | Penicillium expansum Penicillium islandicum Penicillium viridicatum | Deharymoces hansenii | ||
| 0.82 | Aspergillus fumigatus Aspergillus parasiticus | |||
| 0.81 | Penicillium Penicillium cyclopium Penicillium patulum | |||
| 0.80 | Saccharomyces bailii | |||
| 0.79 | Penicillium martensii | |||
| 0.78 | Aspergillus flavus | confitura, mermelada, mazapán, frutas glaseadas, melaza, higos secos, pescado muy salado | ||
| 0.77 | Aspergillus niger Aspergillus ocráceo | |||
| 0.75 | Aspergillus restrictus Aspergillus candidus | |||
| 0.71 | Eurotium chevalieri | |||
| 0.70 | Eurotium amstelodami | |||
| 0.62 | Saccharomyces rouxii | frutas desecadas, jarabe de maíz, regaliz, malvaviscos, chicles, alimentos desecados para mascotas | ||
| 0.61 | frutas desecadas, jarabe de maíz, regaliz, malvaviscos, chicles, alimentos desecados para mascotas | |||
| 0.60 | Sin proliferación microbiana | |||
| 0.50 | Sin proliferación microbiana | caramelos, toffees, miel, fideos, ungüentos tópicos | ||
| 0.40 | Sin proliferación microbiana | huevo entero en polvo, cacao, centro líquido pastilla para la tos | ||
| 0.30 | Sin proliferación microbiana | galletas, aperitivos a base de almidón, mezclas para pasteles, comprimidos vitamínicos, supositorios | ||
| 0.20 | Sin proliferación microbiana | dulces hervidos, leche en polvo, preparados para lactantes |
¿Qué medidor de actividad acuática le conviene?
Reactividad química/bioquímica
La actividad del agua influye no sólo en el deterioro microbiano, sino también en la reactividad química y enzimática. El agua puede influir en la reactividad química de diferentes maneras. Puede actuar como disolvente, reactivo o cambiar la movilidad de los reactivos afectando a la viscosidad del sistema. La actividad del agua influye en el pardeamiento no enzimático, la oxidación de lípidos, la degradación de vitaminas y otros nutrientes, las reacciones enzimáticas, la desnaturalización de proteínas, la gelatinización del almidón y la retrogradación del almidón. Normalmente, a medida que se reduce el nivel de actividad del agua, disminuye la velocidad de las reacciones químicas degradativas.
Propiedades físicas
Además de predecir la velocidad de diversas reacciones químicas y enzimáticas, la actividad del agua afecta a las propiedades textuales de los alimentos. Los alimentos con alta actividad de agua tienen una textura que se describe como húmeda, jugosa, tierna y masticable. Cuando se reduce la actividad del agua de estos productos, se observan atributos texturales indeseables, como dureza, sequedad, ranciedad y dureza. Los productos con baja actividad de agua suelen tener atributos de textura descritos como crujientes y crocantes, mientras que estos productos con niveles más altos de actividad de agua cambian a una textura empapada. Las actividades críticas del agua determinan en qué punto los productos se vuelven inaceptables desde el punto de vista sensorial.
Apelmazamiento, aglutinación, colapso y pegajosidad
La actividad del agua es un factor importante que afecta a la estabilidad de los productos en polvo y deshidratados durante su almacenamiento. El control de la actividad del agua en un producto en polvo mantiene la estructura, textura, estabilidad, densidad y propiedades de rehidratación adecuadas del producto. El conocimiento de la actividad de agua de los polvos en función del contenido de humedad y la temperatura es esencial durante el procesado, la manipulación, el envasado y el almacenamiento para evitar el fenómeno nocivo del apelmazamiento, la formación de grumos, el colapso y la pegajosidad. El apelmazamiento depende de la actividad del agua, del tiempo y de la temperatura, y está relacionado con el fenómeno de colapso del polvo bajo la fuerza gravitatoria.
Migración de humedad
Dado que la actividad del agua es una medida del estado energético del agua, las diferencias en la actividad del agua entre los componentes es la fuerza impulsora de la migración de humedad a medida que el sistema alcanza un equilibrio. Así pues, la actividad del agua es un parámetro importante para controlar la migración de agua de los productos multicomponentes. Algunos alimentos contienen componentes con distintos niveles de actividad del agua, como los aperitivos rellenos o los cereales con frutos secos. Por definición, la actividad del agua dicta que la humedad migrará de una región de alta actividad del agua a una región de menor actividad del agua, pero la velocidad de migración depende de muchos factores. La migración de humedad en alimentos multicomponentes puede provocar cambios indeseables en la textura. Por ejemplo, si la humedad migra de la fruta deshidratada con mayor actividad acuosa al cereal con menor actividad acuosa, la fruta se endurece y se seca, mientras que el cereal se empapa.
Las diferencias en la actividad del agua entre los componentes o entre un componente y la humedad ambiental son una fuerza impulsora de la migración de la humedad. Saber si el agua se absorberá o desorberá de un componente concreto es esencial para evitar la degradación, especialmente si la sustancia es sensible a la humedad. Por ejemplo, si hay que mezclar cantidades iguales del componente 1, con un contenido de humedad del 2%, y del componente 2, con un contenido de humedad del 10%, ¿habrá intercambio de humedad entre los componentes? El contenido final de humedad del material mezclado sería del 6%, pero ¿hubo intercambio de humedad entre los componentes 1 y 2? La respuesta depende de la actividad de agua de los dos componentes. Si las actividades de agua de los dos componentes son iguales, no habrá intercambio de humedad entre los dos componentes. Además, dos ingredientes con el mismo contenido de humedad pueden no ser compatibles cuando se mezclan. Si se mezclan dos materiales con diferente actividad de agua pero el mismo contenido de agua, el agua se ajustará entre los materiales hasta que se obtenga una actividad de agua de equilibrio.
Caducidad/envasado
La actividad del agua es un factor crítico para determinar la vida útil de los productos. Pueden establecerse niveles críticos superiores e inferiores de actividad del agua para las cualidades microbianas, de textura, sabor, aspecto, aroma, nutricionales y de cocción de los productos alimenticios. Las tasas de intercambio de humedad a través del envase y la tasa de cambio en la actividad del agua del alimento hacia un límite crítico determinarán la vida útil de un producto. El conocimiento de la temperatura, la humedad relativa ambiente y los valores críticos de actividad del agua ayudará a seleccionar un envase con las propiedades de barrera correctas para optimizar la calidad y la vida útil.
Dominar lo básico
Obtenga lo esencial de la actividad acuática condensado en este seminario web de 20 minutos. Aprenderás:
-Qué es la actividad del agua
-En qué se diferencia del contenido de humedad
-Por qué controla el crecimiento microbiano
-Cómo entender la actividad del agua puede ayudarle a controlar la humedad de su producto.
