Cómo la actividad del agua controla el crecimiento microbiano

En 1953, William James Scott demostró que el crecimiento microbiano en los alimentos no depende del contenido de agua, como pensaba la mayoría de la gente, sino de la actividad del agua. Cuatro años más tarde, estableció el concepto de actividad mínima del agua para el crecimiento microbiano. En la actualidad, los fabricantes de alimentos utilizan habitualmente la actividad del agua para determinar si un producto es susceptible de proliferación microbiana.

Controlar la actividad del agua, prevenir el crecimiento microbiano.

Al igual que todos los organismos, los microorganismos dependen del agua presente en los alimentos para crecer. Absorben agua trasladándola a través de la membrana celular. Este mecanismo de movimiento del agua depende de un gradiente de actividad del agua: el agua se desplaza desde un entorno con alta actividad del agua, situado 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 desciende lo suficiente, se produce estrés osmótico: la célula no puede absorber agua y entra en estado de latencia. Los microorganismos no se eliminan, simplemente se vuelven incapaces de crecer lo suficiente como para causar una infección. 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 de actividad del agua muy bajos. La Tabla 1 muestra los límites de crecimiento en función de la actividad del agua para muchos microorganismos comunes.

Preguntas frecuentes

¿Cuál es el umbral de actividad del agua establecido por la FDA para los alimentos de larga duración?

La FDA clasifica los alimentos con un valor de aw igual o inferior a 0,85 como productos que, en general, no requieren refrigeración para garantizar su seguridad, de conformidad con el título 21 del Código de Regulaciones Federales (CFR) y los controles preventivos de la Ley de Seguridad Alimentaria y Modernización (FSMA); este umbral se basa en los requisitos mínimos de crecimiento de la mayoría de los patógenos bacterianos. Los productos con un valor de aw comprendido entre 0,85 y 0,91 requieren una evaluación minuciosa, ya que el Staphylococcus aureus puede seguir creciendo en ese rango, incluso cuando otros patógenos no pueden hacerlo.

¿Cómo se utiliza la actividad del agua como punto crítico de control en los planes HACCP?

La actividad del agua se utiliza como punto crítico de control (PCC) en los planes HACCP mediante el establecimiento de un límite específico de aw —normalmente igual o inferior a 0,85— como medida de control preventiva, cuantificable y verificable, contra el crecimiento de patógenos. Dado que la actividad del agua está directamente relacionada con los límites de crecimiento microbiano definidos y puede confirmarse en el momento de la fabricación, es uno de los parámetros más fiables para documentar la seguridad alimentaria sin necesidad de realizar análisis directos de patógenos en cada lote.

¿La reducción de la actividad del agua elimina las bacterias y el moho que ya están presentes en un alimento?

No, reducir la actividad del agua por debajo del umbral mínimo de crecimiento obliga a los microorganismos a entrar en estado de latencia, pero no los mata, y las esporas pueden permanecer viables durante años a niveles muy bajos de actividad del agua antes de reanudar su crecimiento si cambian las condiciones. Por eso, la tecnología de umbrales combina la actividad del agua con otros controles, como el pH o la temperatura, en lugar de basarse únicamente en la actividad del agua.

¿Cuál es el valor mínimo de AW para el Staphylococcus aureus y por qué es importante?

El Staphylococcus aureus presenta uno de los umbrales mínimos de actividad del agua más bajos de todos los patógenos bacterianos, con un valor de aw de 0,86; por eso, los productos con una aw comprendida entre 0,86 y 0,91 pueden entrañar un riesgo de contaminación por estafilococos, aunque la mayoría de los demás patógenos no puedan desarrollarse en ese rango. Esto convierte al umbral de 0,85 establecido por la FDA en un punto de control conservador, pero fundamental, para los alimentos de humedad intermedia.

¿Puede un alto contenido en sal o azúcar reducir la actividad del agua lo suficiente como para impedir el crecimiento microbiano?

Sí, los solutos disueltos, como la sal y el azúcar, se unen a las moléculas de agua y reducen su estado energético; este es el principio científico en el que se basan los métodos tradicionales de conservación, como el curado, el salmuera y la elaboración de mermeladas. Una salmuera suficientemente concentrada o un producto con un alto contenido en azúcar pueden alcanzar niveles de actividad del agua lo suficientemente bajos como para detener el deterioro, aunque es necesario realizar mediciones directas, ya que las matrices alimentarias complejas no se rigen por fórmulas simples.

Actividad del agua y FDA, FSIS, FSMA

Si se mide la actividad del agua de cualquier material, se sabrá qué bacterias, mohos u hongos pueden crecer sobre él y en su interior. Al reducir la actividad del agua, se puede impedir el crecimiento de determinados tipos de microbios. Con una actividad del agua baja, se puede impedir el crecimiento de cualquier tipo de microorganismo. La actividad del agua no es un paso de eliminación. Es un paso de control y una parte integral de muchos planes HACCP. Estos límites de crecimiento microbiano bien establecidos se han incorporado a las normativas de la FDA, el FSIS y otras. La actividad del agua forma parte de la definición de alimentos potencialmente peligrosos del Código Alimentario de 2013, al que hace referencia la Ley de Modernización de la Seguridad Alimentaria (FSMA).

Aunque la temperatura, el pH y otros factores pueden influir en el crecimiento de un organismo en un producto alimenticio y en la velocidad a la que crece, la actividad del agua puede ser el factor más importante. La mayoría de las bacterias, por ejemplo, no crecen con una actividad del agua inferior a 0,91, y la mayoría de los mohos dejan de crecer con una actividad del agua inferior a 0,70. La actividad del agua, en combinación con otros obstáculos, como el pH, la temperatura o el envasado en atmósfera modificada, limitará el crecimiento microbiano incluso con actividades del agua superiores a 0,91.

Más información: vea la actividad 102 sobre el agua.

Todo el mundo sabe que la actividad del agua está relacionada con el crecimiento microbiano. Pero, ¿cómo puede aprovechar ese conocimiento en su beneficio en la formulación, especificación, producción y envasado? En este seminario web de 30 minutos, aprenderá:

• Lo que necesita saber sobre cómo la actividad del agua predice el crecimiento microbiano.
• Cómo utilizar los límites máximos de residuos (LMR) específicos para organismos relevantes para su industria al establecer sus especificaciones.
• Cómo utilizar diferentes técnicas de formulación (incluidos humectantes, películas y recubrimientos) para alcanzar la actividad del agua que necesita.
• Por qué debería considerar la tecnología de vallas para abordar ciertos retos