La actividad del agua y el pH son los dos factores intrínsecos más importantes que determinan si un producto favorecerá el crecimiento de microorganismos que provocan el deterioro. La actividad del agua y el pH actúan de forma sinérgica, y sus efectos combinados son más potentes para el control que sus efectos individuales. Este efecto sinérgico se describe detalladamente en la tecnología de barrera para el control microbiano y es una parte intrínseca de la definición de la FDA de alimentos potencialmente peligrosos.

A continuación, le mostramos cómo puede utilizar la combinación del poder de la actividad del agua y el pH para aumentar el control microbiano mediante técnicas de conservación más suaves, lo que puede dar lugar a una mejora de la textura y la calidad del producto.

Cómo la actividad del agua previene el crecimiento microbiano

Al igual que todos los organismos, los microorganismos dependen del agua para crecer. Absorben agua moviéndola a través de la membrana celular. Este mecanismo de movimiento del agua depende de un gradiente de actividad del agua, es decir, del movimiento del agua desde un entorno con alta actividad del agua fuera de la célula hacia un entorno con menor actividad del agua dentro de la célula.

Cuando la actividad del agua fuera de la célula es lo suficientemente baja, provoca estrés osmótico: la célula no puede absorber agua y entra en estado latente. Los microorganismos no se eliminan, simplemente se vuelven incapaces de reproducirse. Los diferentes organismos hacen frente al estrés osmótico de diferentes maneras. Por eso existen diferentes límites de crecimiento para cada organismo. Algunos tipos de mohos y levaduras se han adaptado para soportar niveles muy bajos de actividad del agua.

Cada organismo tiene una actividad acuosa específica a la que dejará de crecer. Siempre que los desarrolladores de productos mantengan la actividad acuosa por debajo de este límite, el microbio en cuestión no se replicará a niveles lo suficientemente altos como para causar infecciones o enfermedades. Véase la tabla 1.

Los límites de crecimiento microbiano hacen que la actividad del agua sea una herramienta excelente para garantizar la seguridad de los productos alimenticios, y la medición de la actividad del agua puede utilizarse como punto de control crítico en los planes HACCP.

Oportunidades para la sinergia

Los límites de crecimiento de la tabla 1 suponen que todas las demás condiciones (pH, temperatura, etc.) son óptimas para el crecimiento del organismo. Sin embargo, si los efectos limitantes del crecimiento debidos a la disminución del pH se combinan con el control de la actividad del agua, el crecimiento microbiano puede controlarse en realidad con una actividad del agua superior a la que se muestra en el gráfico.

¿Qué es el pH?

El pH es una medida del grado de acidez o alcalinidad de una solución. Los valores entre 0 y 7 indican acidez; los valores entre 7 y 14 indican alcalinidad. El agua destilada, que es neutra, tiene un pH de 7. Los alimentos tienden a ser neutros o ácidos.

Los microbios tienen límites de crecimiento en cuanto al pH.

Al igual que con la actividad del agua, los microorganismos tienen límites de pH por debajo de los cuales no crecen. La tabla 2 muestra los límites mínimos de pH para el crecimiento de diferentes tipos de microorganismos. Todos los microorganismos prefieren un pH neutro para un crecimiento óptimo, pero pueden crecer en valores de pH más ácidos. La mayoría de ellos dejan de crecer a un pH de 5,0. Algunos microorganismos pueden llegar a valores tan bajos como 4,6 e incluso 4,4. Históricamente, se consideraba que un pH de 4,6 era el límite inferior de crecimiento, pero se modificaron algunas partes del código alimentario cuando se descubrió que algunos microbios problemáticos pueden crecer en niveles de pH tan bajos como 4,2.

Usos para el ajuste del pH

Debido a los límites del crecimiento microbiano, reducir el pH es una forma eficaz de conservar los alimentos y prevenir el crecimiento de microorganismos, y también puede utilizarse como punto de control crítico en los planes HAACP. Además, algunos fabricantes ajustan el pH para cambiar el sabor. Esto se suele hacer mediante encurtido o fermentación, que utilizan la acción microbiana, reacciones enzimáticas o ácidos como el vinagre para inducir la producción de ácido láctico. Muchas reacciones químicas dependen del pH y pueden prevenirse o controlarse ajustando el pH.

Actividad del agua y pH: más potentes juntos

Los efectos de la actividad del agua y el pH pueden combinarse mediante la tecnología de barreras para controlar los microorganismos de forma más eficaz. En el caso de la actividad del agua y el pH, el efecto combinado de ambas barreras es mayor que los efectos de cada barrera por separado. Esto significa que se puede lograr un control microbiano eficaz a niveles que normalmente se considerarían inseguros para el pH o la actividad del agua por separado.  El código alimentario de 2013 actualmente vigente contiene tablas de interacción entre el pH y la actividad del agua, que se muestran en las tablas 3 y 4, y que pueden utilizarse para determinar si un alimento requiere o no control de tiempo y temperatura para su seguridad (TCS).

La tabla 3 se aplica a los alimentos que han sido tratados térmicamente para destruir los microorganismos y luego envasados. La reducción de la actividad del agua y del pH no son pasos de eliminación.  No eliminan los microorganismos. Simplemente impiden que los microbios crezcan hasta alcanzar niveles tóxicos. Dado que el tratamiento térmico destruye todos los microorganismos excepto las bacterias formadoras de esporas, estos alimentos pueden envasarse con una actividad del agua y un pH más elevados. En estas condiciones, se considera segura una actividad del agua de 0,92 y un pH de 4,6 o superior.

La tabla interactiva 4 se utiliza para productos que no han sido sometidos a tratamiento térmico o que han sido sometidos a tratamiento térmico y no están envasados. Por lo general, estos productos requieren una actividad del agua inferior a 0,88 o un nivel de pH inferior a 4,2 para considerarse seguros. Sin embargo, se pueden aceptar valores más altos cuando se combinan la actividad del agua y el pH.

La tabla 5 muestra la actividad del agua y el pH de algunos alimentos comunes. Las conservas de fresa tienen una actividad del agua muy alta, pero el pH es bastante bajo. Debido al ácido cítrico presente, el pH es lo suficientemente bajo como para impedir el crecimiento microbiano, aunque la actividad del agua sea alta. La mostaza también tiene un pH muy bajo, pero una actividad del agua alta. Estos productos son seguros debido a su pH, no a su actividad del agua. El jarabe de arce tiene un alto contenido en azúcar, por lo que su actividad del agua es menor, pero su pH es bastante neutro. En este caso, es la actividad del agua la que proporciona la seguridad, no el pH.

La figura 1 muestra que, si se representan gráficamente la actividad del agua y el pH, no existe ningún tipo de relación directa. Si se añade ácido a un producto para reducir su pH, esto tendrá cierto impacto en la actividad del agua, ya que los materiales ácidos tienden a ser polares y interactúan preferentemente con el agua. Pero, en esencia, reducir el pH no reducirá directamente la actividad del agua.

Cómo controlar la actividad del agua

La forma más habitual de reducir la actividad del agua de un producto es secarlo u hornearlo. (Aunque hay que tener en cuenta que, para hacerlo correctamente, primero hay que comprender la isoterma de sorción de humedad del producto). La actividad del agua también se puede controlar añadiendo humectantes como sal, azúcar, jarabe de maíz con alto contenido en fructosa, sorbitol y maltodextrina.

Formas comunes de controlar el pH

La forma más habitual de reducir el pH es mediante la fermentación. La fermentación se basa en bacterias «buenas» que producen ácido láctico, el cual reduce el pH del producto y evita el crecimiento de otros tipos de organismos. Los encurtidos, el chucrut, las salchichas fermentadas y las aceitunas utilizan esta estrategia. El pH también se puede controlar añadiendo ácido (vinagre, ácido láctico, ácido cítrico) directamente al producto, o añadiendo ingredientes naturalmente ácidos, como tomates en la salsa para espaguetis.

Actividad del agua y pH: mediciones rápidas y sencillas

La actividad del agua y el pH son dos mediciones que es mejor realizar conjuntamente. Ambas son fáciles de medir utilizando medidores de actividad del agua y medidores de pH comerciales fácilmente disponibles.

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