Actividad del agua y pH: Trabajando juntos por la seguridad de los productos

Resumen y puntos clave del seminario web

Pero, ¿qué variable proporcionará un mejor control? ¿La actividad del agua? ¿El pH? ¿Una combinación de ambas? Exploraremos qué son la actividad del agua y el pH, cómo afectan a la estabilidad microbiana por separado y cómo funcionan mejor juntos para controlar la contaminación microbiana.

El primer obstáculo: ¿qué es la actividad del agua?

La actividad del agua es una medida del estado energético del agua en un sistema. A partir de la Primera Ley de la Termodinámica, podemos derivar la Ecuación de la Energía Libre de Gibbs, que proporciona información sobre la energía o potencial químico de cualquier tipo de especie, que en este caso sería el agua. La actividad del agua en la muestra es una correlación directa con el potencial energético, que a su vez es una correlación directa con la tendencia a escapar, o fugacidad, del agua a la fase de vapor.

Desde un punto de vista práctico, para determinar la actividad del agua de un producto, se colocaría una muestra en un recipiente hermético y se dejaría que el agua se vaporizara fuera de la muestra en el espacio superior. Ese vapor de agua crearía una presión en el recipiente que puede medirse y calcularse como (P), la presión parcial de la muestra. A continuación, podemos dividir esa cifra por la presión de vapor del agua pura a la misma temperatura para obtener la actividad final del agua en la muestra en una escala de 0 (nada de agua) a 1 ( agua pura).

Aunque están relacionadas, la actividad del agua es una medida diferente del contenido de humedad, que es una medida cuantitativa de la cantidad de agua presente en una muestra, mientras que la actividad del agua es la medida cualitativa del estado energético del agua en el sistema. Aunque es útil saber cuánta agua hay presente, los microorganismos sólo pueden utilizar el agua a la que tienen acceso.

Por qué es importante la actividad acuática

Cada microorganismo tiene una actividad del agua muy específica a partir de la cual deja de reproducirse, provocada por el estrés osmótico que supone detener el flujo libre de agua a través de la barrera semipermeable del organismo. Al reducir la actividad del agua del sistema por debajo de este umbral, el microbio puede entrar en un estado latente y dejar de crecer, consiguiendo así un entorno estable y seguro, como se muestra en la tabla siguiente:

Sin embargo, la actividad del agua no es un paso mortal. Simplemente impide el crecimiento. La única forma de eliminar por completo los microorganismos del producto y evitar que vuelvan y se reproduzcan es combinar una actividad del agua reducida con buenas prácticas de fabricación y una etapa de eliminación.

La medición y el seguimiento de la actividad del agua en los productos es una herramienta excelente para garantizar la seguridad de los productos y como verificación de los puntos de control en un buen plan APPCC. Una actividad constante del agua garantiza la coherencia del proceso de fabricación y es un buen indicador de que se ha llegado al final del proceso.

El segundo obstáculo: el pH

En química, el pH es la escala con la que se mide la acidez (o basicidad) relativa de un producto. Funciona en una escala del 1 al 14, siendo 7 el punto neutro del agua destilada. Los números inferiores a 7 son más ácidos (ácido cítrico, ácido acético, etc.) y los números superiores a 7 son más alcalinos o básicos (bicarbonato sódico, lejía, etc.).

Una forma aproximada de medir visualmente el pH es mediante el papel indicador. El papel cambiará de color y, utilizando la tabla correspondiente, dará una representación general del pH del producto. Se puede realizar una medición mucho más precisa con fotometría utilizando un espectrofotómetro, o mediante medición electroquímica con un electrodo de pH.

De forma similar a la actividad del agua, podemos establecer niveles mínimos de crecimiento para diferentes organismos utilizando el pH como medida.

Recientemente, se han modificado algunas partes del código alimentario que anteriormente tenían un pH mínimo de 4,6 para incluir las cepas especialmente problemáticas que pueden seguir reproduciéndose hasta un pH de 4,2.

Tecnología Hurdle: actividad del agua y pH combinados

Mientras que la actividad del agua por sí sola, o el pH por sí solo, pueden inhibir el crecimiento bacteriano, combinando sus efectos podemos conseguir un control más eficaz de los microorganismos con algo llamado tecnología de obstáculos. Diferentes factores, como la temperatura, la actividad del agua, la acidez, los conservantes, etc., pueden influir en el crecimiento de los microbios, pero sumándolos podemos crear un conjunto de obstáculos para impedir ese crecimiento. 

En algunos casos, el conjunto de la solución es mayor que la suma de sus partes gracias a la sinergia de los agentes modificados, creando un control eficaz a niveles que normalmente se considerarían inseguros por el pH o la actividad del agua por sí solos. La tabla siguiente muestra esta interacción entre los niveles de actividad del agua y los niveles de pH.

Observará que los niveles de actividad del agua y pH son más bajos juntos de lo que serían para lograr los mismos resultados por sí solos. Sólo en los niveles más altos de cada uno será necesario realizar una evaluación del producto, como se denota por PA.

Cómo modificar la actividad del agua y los niveles de pH

Entonces, ¿cómo controlamos la actividad del agua en el producto? La forma más habitual es secando o deshidratando el producto para reducir la actividad del agua. A medida que se elimina el agua, la actividad del agua disminuye. Pero la deshidratación puede no ser factible para todos los productos, y es entonces cuando se utilizan los humectantes. 

Los humectantes son materiales que reducen la actividad del agua aglutinando el agua utilizable del alimento sin eliminar más contenido de agua. Los materiales más utilizados son algunos azúcares, como el jarabe de maíz de alta fructosa, o la sal. Hay otros como el sorbitol, la maltodextrina, la glicerina e incluso algunos almidones, aunque la solubilidad de estos ingredientes se convierte en el factor limitante.

METER Group dispone de herramientas para calcular la cantidad de humectante necesaria para alcanzar un determinado nivel de actividad del agua. Esto dará un buen punto de partida para medir y probar los aditivos y sus efectos.

¿Y cómo controlamos los niveles de pH? La forma habitual es mediante la adición de diferentes ácidos (acético, cítrico, láctico, etc.). A veces es mediante la adición de los propios ingredientes naturalmente ácidos. Por ejemplo, la salsa de espaguetis. Los tomates reducen el pH de la salsa, haciéndola lo suficientemente ácida como para ser estable. 

Otra forma de controlar el pH es mediante el proceso de fermentación. Las bacterias preferentes crecen, y en este crecimiento producen ácido láctico, que luego baja el pH del alimento, impidiendo el crecimiento de otros tipos de organismos. Ejemplos de fermentación serían los encurtidos, el chucrut, las aceitunas, etc.

Aunque ambos factores funcionan bien por separado, son aún más eficaces cuando se utilizan conjuntamente. Si se dispone de un plan APPCC con niveles de actividad del agua y niveles de pH como puntos de control, las pruebas rutinarias pueden garantizar que el proceso de fabricación es coherente y, en última instancia, que el producto es seguro.