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Come l'attività dell'acqua controlla la crescita microbica

Come l'attività dell'acqua controlla la crescita microbica

I microrganismi dipendono dall'acqua per crescere: senza di essa, sono costretti a rimanere inattivi. Ma come si fa a sapere quanta acqua è disponibile e quali microbi cresceranno? 

Nel 1953, William James Scott ha dimostrato che la crescita microbica negli alimenti non è regolata dal contenuto d'acqua, come molti pensavano, ma dall'attività dell'acqua. Quattro anni dopo, stabilì il concetto di attività idrica minima per la crescita microbica. L'attività dell'acqua viene ora utilizzata di routine dai produttori di alimenti per determinare se un prodotto è suscettibile o meno di proliferazione microbica.

I produttori di alimenti per animali domestici, di croccantini e di altri snack per animali domestici cotti o essiccati possono migliorare la qualità dei loro prodotti e la loro resa complessiva con l'aiuto della misurazione dell'attività dell'acqua.
Una piccola pila di cibo secco per animali domestici

Controllare l'attività dell'acqua, prevenire la crescita microbica

Come tutti gli organismi, i microrganismi dipendono dall'acqua disponibile negli alimenti per crescere. Assumono acqua spostandola attraverso la membrana cellulare. Questo meccanismo di movimento dell'acqua dipende da un gradiente di attività dell'acqua: l'acqua si sposta da un ambiente ad alta attività all'esterno della cellula a un ambiente a bassa attività all'interno della cellula. Quando l'attività dell'acqua all'esterno della cellula diventa sufficientemente bassa, si verifica uno stress osmotico: la cellula non può assumere acqua e diventa inattiva. I microrganismi non vengono eliminati, ma semplicemente non sono in grado di crescere abbastanza da causare un'infezione. I diversi organismi affrontano lo stress osmotico in modi diversi. Per questo motivo esistono limiti di crescita diversi per ogni organismo. Alcuni tipi di muffe e lieviti si sono adattati a sopportare livelli di attività dell'acqua molto bassi. La Tabella 1 mostra i limiti di crescita dell'attività dell'acqua per molti microrganismi comuni.

Tabella 1. Limiti di crescita dell'attività dell'acqua per molti microrganismi comuni
awBatteriStampoLievitoProdotti tipici
0.97Clostridium botulinum E
Pseudomonas fluorescens
  carne fresca, frutta,
verdura, frutta in scatola, verdura in scatola
0.95Escherichia coli
Clostridium perfringens
Salmonella spp.
Vibrio cholerae
  pancetta a basso contenuto di sale, salsicce cotte,
spray nasale, collirio
0.94Clostridium botulinum A, B
Vibrio parahaemolyticus
Stachybotrys atra  
0.93Bacillus cereusRhizopus nigricans alcuni formaggi, salumi (prosciutto)
prodotti da forno,
latte evaporato, ral liquido
sospensioni, lozioni topiche
0.92Listeria monocytogenes   
0.91Bacillus subtilis   
0.90Staphylococcus aureus
(anaerobico)
Trichothecium roseumSaccharomyces
cerevisiae
 
0.88  Candida 
0.87Staphylococcus aureus
(aerobico)
   
0.85 Aspergillus clavatus latte condensato zuccherato, formaggi stagionati (cheddar), salsiccia fermentata (salame), carni secche (jerky), pancetta, la maggior parte dei succhi di frutta concentrati, sciroppo di cioccolato, torta di frutta, fondenti, sciroppo per la tosse, sospensioni analgesiche orali
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 marmellata, confettura, marzapane, frutta glace, melassa, fichi secchi, pesce fortemente salato
0.77 Aspergillus niger
Aspergillus ochraceous
  
0.75 Aspergillus restrictus
Aspergillus candidus
  
0.71 Eurotium chevalieri  
0.70 Eurotium amstelodami  
0.62  Saccharomyces rouxiifrutta secca, sciroppo di mais, liquirizia, marshmallows, gomme da masticare, alimenti secchi per animali domestici
0.61 Monascus bisporus  
0.60Nessuna proliferazione microbica   
0.50Nessuna proliferazione microbica  caramelle, caramelle, miele, tagliatelle, unguenti topici
0.40Nessuna proliferazione microbica  uovo intero in polvere, cacao, goccia di tosse liquida centrale
0.30Nessuna proliferazione microbica  cracker, snack a base di amido, miscele per torte, compresse di vitamine, supposte
0.20Nessuna proliferazione microbica  caramelle bollite, latte in polvere, latte per l'infanzia

Attività dell'acqua e FDA, FSIS, FSMA

Se si misura l'attività dell'acqua di un qualsiasi materiale, è possibile sapere quali batteri, muffe o funghi possono crescere su di esso e al suo interno. Riducendo l'attività dell'acqua, si può escludere la crescita di alcune classi di microbi. A basse attività dell'acqua, si può escludere la crescita di qualsiasi cosa. L'attività dell'acqua non è una fase di eliminazione. È una fase di controllo e parte integrante di molti piani HACCP. Questi limiti di crescita microbica ben stabiliti sono stati incorporati nelle normative FDA, FSIS e altre. L'attività dell'acqua fa parte della definizione di alimenti potenzialmente pericolosi del Codice alimentare del 2013, a cui fa riferimento il Food Safety Modernization Act (FSMA).

Riducendo l'attività dell'acqua nel prodotto, è possibile escludere la crescita di alcune classi microbiche.

Mentre la temperatura, il pH e diversi altri fattori possono influenzare la crescita di un organismo in un prodotto alimentare e la velocità di crescita, l'attività dell'acqua è forse il fattore più importante. La maggior parte dei batteri, per esempio, non cresce con un'attività dell'acqua inferiore a 0,91 e la maggior parte delle muffe cessa di crescere con un'attività dell'acqua inferiore a 0,70. L'attività dell'acqua, in combinazione con altri ostacoli, come il pH, la temperatura o il confezionamento in atmosfera modificata, limiterà la crescita microbica anche con attività dell'acqua superiori a 0,91.

Per saperne di più, guarda l'Attività Acqua 102

Tutti sanno che l'attività dell'acqua è legata alla crescita microbica. Ma come si può utilizzare questa conoscenza a proprio vantaggio nella formulazione, nelle specifiche, nella produzione e nel confezionamento? In questo webinar di 30 minuti scoprirete che:

  • cosa c'è da sapere su come l'attività dell'acqua predice la crescita microbica
  • come utilizzare i limiti aw di organismi specifici per il vostro settore nella definizione delle specifiche tecniche
  • come utilizzare diverse tecniche di formulazione (tra cui umettanti, film, rivestimenti) per ottenere l'attività idrica desiderata
  • Perché prendere in considerazione la tecnologia a ostacoli per affrontare determinate sfide?
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