Actividad del agua para la seguridad y calidad alimentaria

Mezcla galletas con un 20 % de contenido de agua y relleno de queso con un 30 %. ¿Una receta para galletas empapadas? No, si los dos ingredientes tienen la misma actividad de agua.

¿Necesitas evitar que se formen grumos y se apelmacen las especias? Equilibra la actividad del agua 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 los lípidos, la textura crujiente, la masticabilidad, la suavidad y muchos otros factores relacionados con la calidad. El contenido de humedad indica cuánta agua hay en un producto, pero eso es todo. No permite predecir ninguno de estos otros aspectos relacionados con la calidad y la seguridad.

¿Por qué la actividad del agua?

Se sugirió la utilidad de la actividad del agua como indicador de calidad y seguridad cuando quedó claro que el contenido de humedad no podía explicar adecuadamente las fluctuaciones en el crecimiento microbiano. La actividad del agua es una medida del estado energético del agua en un sistema.

El concepto de actividad del agua (aw) ha sido útil para los microbiólogos y tecnólogos alimentarios durante décadas. Es el criterio más utilizado para determinar la seguridad y la calidad.

Predicción de seguridad y estabilidad

La actividad del agua predice la seguridad y la estabilidad con respecto al crecimiento microbiano, las velocidades de reacción química y bioquímica y las propiedades físicas. La figura 1 muestra la estabilidad en términos de límites de crecimiento microbiano y velocidades de reacciones degradativas en función de la actividad del agua.

Mediante la medición y el control de 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 de oscurecimiento no enzimáticas y las reacciones espontáneas de oxidación autocatalítica de los lípidos.
• Prolongar la actividad de las enzimas y las vitaminas.
• Optimizar las propiedades físicas de los productos en cuanto a migración de humedad, textura y vida útil.

Limitar el crecimiento microbiano

Los microorganismos tienen un nivel límite de actividad del agua por debajo del cual no crecen. Es la actividad del agua, y no el contenido de humedad, la que determina el límite inferior del agua «disponible» para el crecimiento microbiano. Dado que las bacterias, las levaduras y los mohos necesitan una cierta cantidad de agua «disponible» para crecer, el diseño de un producto con una actividad del agua inferior al nivel crítico constituye un medio eficaz para controlar su crecimiento.

Puede haber agua presente en un producto, incluso en cantidades elevadas, pero si su nivel de energía es lo suficientemente bajo, los microorganismos no pueden aprovecharla para su crecimiento. Esta condición «desértica» crea un desequilibrio osmótico entre los microorganismos y el entorno local. En consecuencia, los microbios 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 velocidad, la actividad del agua suele ser el factor más importante. La actividad del agua puede combinarse con otros factores conservantes (barreras), como la temperatura, el pH, el potencial redox, etc., para establecer condiciones que inhiban los microorganismos. El nivel de actividad del agua que limita el crecimiento de la gran mayoría de las bacterias patógenas es_{de 0},_{90 aw} (₀,_{70 aw} para los mohos que provocan el deterioro). El límite inferior para todos los microorganismos es de 0,_{60 aw}.

¿Puede un producto con una actividad del agua superior a 0,85 seguir siendo estable a temperatura ambiente si se utilizan otros conservantes?

Sí, cuando una combinación de factores como la acidificación (pH inferior a 4,6), el tratamiento térmico o la adición de antimicrobianos impide de forma conjunta el crecimiento de patógenos, los productos con una actividad del agua superior a 0,85 pueden conservarse a temperatura ambiente sin necesidad de refrigeración. Sin embargo, esto requiere datos de formulación validados y documentación conforme a los controles preventivos de la FSMA, ya que la actividad del agua por sí sola ya no constituye un control de seguridad.

¿Qué medidor de actividad del agua es el adecuado para usted?

Reactividad química/bioquímica

La actividad del agua influye no solo 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 al afectar a la viscosidad del sistema. La actividad del agua influye en el oscurecimiento no enzimático, la oxidación de los lípidos, la degradación de vitaminas y otros nutrientes, las reacciones enzimáticas, la desnaturalización de las proteínas, la gelatinización del almidón y la retrogradación del almidón. Por lo general, a medida que disminuye el nivel de actividad del agua, disminuye la velocidad de las reacciones químicas degradativas.

Propiedades físicas

Además de predecir las velocidades de diversas reacciones químicas y enzimáticas, la actividad del agua afecta a las propiedades texturales de los alimentos. Los alimentos con una alta actividad del 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 del agua suelen tener atributos de textura descritos como crujientes y crocantes, mientras que estos productos con niveles más altos de actividad del agua cambian a una textura empapada. Las actividades críticas del agua determinan cuándo los productos se vuelven inaceptables desde el punto de vista sensorial.

¿A partir de qué contenido de agua los alimentos crujientes empiezan a ponerse rancios o a empaparse?

La mayoría de los aperitivos crujientes conservan una textura crujiente aceptable con un valor de aw comprendido entre 0,40 y 0,45, y comienzan a ablandarse de forma notable por encima de un valor de aw de entre 0,60 y 0,65, a medida que absorben la humedad ambiental. El punto exacto de transición depende de la formulación y del envase, razón por la cual los fabricantes elaboran isotermas de sorción durante el desarrollo del producto para establecer especificaciones validadas en cuanto a la vida útil y el envase.

Apelmazamiento, aglutinación, colapso y pegajosidad.

La actividad del agua es un factor importante que afecta a la estabilidad de los polvos y los productos deshidratados durante su almacenamiento. El control de la actividad del agua en un producto en polvo mantiene la estructura, la textura, la estabilidad, la densidad y las propiedades de rehidratación adecuadas del producto. El conocimiento de la actividad del agua de los polvos en función del contenido de humedad y la temperatura es esencial durante el procesamiento, la manipulación, el envasado y el almacenamiento para evitar fenómenos perjudiciales como el apelmazamiento, la aglutinación, el colapso y la pegajosidad. El apelmazamiento depende de la actividad del agua, el tiempo y 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 son la fuerza motriz de la migración de la humedad a medida que el sistema alcanza el equilibrio. Por lo tanto, la actividad del agua es un parámetro importante para controlar la migración del agua en productos multicomponentes. Algunos alimentos contienen componentes con diferentes niveles de actividad del agua, como los snacks 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, pero la velocidad de migración depende de muchos factores. La migración de la humedad en los alimentos multicomponentes puede provocar cambios indeseables en la textura. Por ejemplo, la humedad que migra de los frutos secos, con mayor actividad del agua, a los cereales, con menor actividad, hace que los frutos se vuelvan duros y secos, mientras que los cereales se empapan.

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. Es fundamental saber si el agua se absorberá o se desorberá de un componente concreto para evitar su degradación, especialmente si la sustancia es sensible a la humedad. Por ejemplo, si se deben mezclar cantidades iguales del componente 1 con un 2 % de humedad y del componente 2 con un 10 % de humedad, ¿se producirá un intercambio de humedad entre los componentes? El contenido final de humedad del material mezclado sería del 6 %, pero ¿se produjo algún intercambio de humedad entre los componentes 1 y 2? La respuesta depende de la actividad del agua de los dos componentes. Si la actividad del agua de los dos componentes es la misma, no se producirá ningún intercambio de humedad entre ellos. Además, dos ingredientes con el mismo contenido de humedad pueden no ser compatibles cuando se mezclan. Si se mezclan dos materiales con actividades de agua diferentes pero con el mismo contenido de agua, el agua se ajustará entre los materiales hasta que se obtenga una actividad de agua en equilibrio.

Vida útil/envasado

La actividad del agua es un factor crítico para determinar la vida útil de los productos. Se pueden establecer niveles críticos superiores e inferiores de actividad del agua para las cualidades microbianas, textura, sabor, apariencia, aroma, nutricionales y culinarias de los productos alimenticios. Las tasas de intercambio de humedad a través del envase y la tasa de cambio en la actividad del agua de los alimentos hacia un límite crítico determinarán la vida útil de un producto. El conocimiento de la temperatura, la humedad relativa ambiental y los valores críticos de actividad del agua ayudará a seleccionar un envase con las propiedades de barrera adecuadas para optimizar la calidad y la vida útil.

Domina los conceptos básicos.

Descubre lo esencial sobre las actividades acuáticas 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 comprender la actividad del agua puede ayudarle a controlar la humedad en su producto.

Preguntas frecuentes

¿Por qué es importante la actividad del agua para la seguridad alimentaria?

La actividad del agua es el indicador más fiable para determinar si un alimento puede favorecer el crecimiento de patógenos, razón por la cual la FDA y el USDA la utilizan como parámetro de control reglamentario en lugar del contenido total de humedad. Los productos con una actividad del agua (aw) igual o inferior a 0,85 no se clasifican como alimentos TCS y, por lo general, se conservan a temperatura ambiente sin necesidad de refrigeración.

¿Cuál es el nivel de actividad del agua que garantiza la seguridad alimentaria?

Por debajo de un valor de aw de 0,85 se encuentra el umbral de la FDA para los alimentos que no requieren refrigeración; por debajo de un valor de aw de 0,70, la mayoría de los mohos no pueden desarrollarse; y por debajo de un valor de aw de 0,60 no se produce ningún tipo de crecimiento microbiano. El valor objetivo adecuado depende del producto específico y de los organismos que puedan suponer un riesgo, por lo que la mayoría de los fabricantes establecen una especificación de aw validada en lugar de basarse en el umbral mínimo reglamentario.

¿Con qué frecuencia deben los fabricantes medir la actividad del agua durante la producción?

Los productos que se encuentran cerca de un umbral crítico de aw, por ejemplo, entre 0,83 y 0,87, requieren análisis durante el proceso en cada lote o turno de producción, mientras que los productos que se sitúan muy por debajo de su umbral de seguridad pueden verificarse con menor frecuencia mediante análisis periódicos del producto terminado. El AQUALAB 4TE ofrece resultados en unos cinco minutos, y los servicios de laboratorio de AQUALAB pueden ayudarle a diseñar un programa de análisis adaptado a su perfil de riesgo específico.