Guida alla sicurezza alimentare
Attività dell'acqua per la sicurezza e la qualità degli alimenti
Cosa può fare l'attività dell'acqua? Solo limitare la crescita microbica, prevenire la formazione di croste e grumi, prevedere la migrazione dell'umidità, influenzare la reattività chimica e biochimica, sinergizzare con la tecnologia a ostacoli, determinare la durata di conservazione e molto altro ancora. La domanda migliore è: cosa non può fare?
Combinare i cracker con un contenuto d'acqua del 20% e il ripieno di formaggio del 30%. Una ricetta per cracker inzuppati? No, se i due ingredienti hanno la stessa attività idrica.
Avete bisogno di evitare la formazione di grumi e di croste in un lotto di spezie? Basta abbinare le attività idriche dei componenti e il problema è risolto.
La degradazione delle vitamine è funzione dell'attività dell'acqua. Così come l'ossidazione dei lipidi, la croccantezza, la masticabilità, la morbidezza e molti altri fattori di qualità. Il contenuto di umidità vi dirà quanta acqua c'è in un prodotto, ma questo è tutto. Non è in grado di prevedere nessuno di questi altri fattori di qualità e sicurezza.
Perché l'attività in acqua?
L'utilità dell'attività dell'acquacome misura della qualità e della sicurezza è stata suggerita quando è emerso che il contenuto di umidità non era in grado di spiegare adeguatamente le fluttuazioni della crescita microbica. L'attività dell'acqua è una misura dello stato energetico dell'acqua in un sistema.
Il concetto di attività dell'acqua (aw) è al servizio del microbiologo e del tecnologo alimentare da decenni. È il criterio più comunemente utilizzato per la sicurezza e la qualità.
Prevedere la sicurezza e la stabilità
L'attività dell'acqua predice la sicurezza e la stabilità in relazione alla crescita microbica, ai tassi di reazione chimica e biochimica e alle proprietà fisiche. La Figura 1 mostra la stabilità in termini di limiti di crescita microbica e tassi di reazioni degradative in funzione dell'attività dell'acqua.
Misurando e controllando l'attività dell'acqua, è possibile:
- Prevedere quali microrganismi saranno potenziali fonti di deterioramento e infezione.
- Mantenere la stabilità chimica dei prodotti
- Ridurre al minimo le reazioni di imbrunimento non enzimatico e le reazioni di ossidazione lipidica spontanea autocatalitica
- Prolungare l'attività di enzimi e vitamine
- Ottimizzare le proprietà fisiche dei prodotti per quanto riguarda la migrazione dell'umidità, la consistenza e la durata di conservazione.
Limitare la crescita microbica
I microrganismi hanno un livello di attività idrica limitante al di sotto del quale non crescono. L'attività dell'acqua, non il contenuto di umidità, determina il limite inferiore di acqua "disponibile" per la crescita microbica. Poiché batteri, lieviti e muffe necessitano di una certa quantità di acqua "disponibile" per sostenere la crescita, la progettazione di un prodotto al di sotto di un livello critico di attività dell'acqua fornisce un mezzo efficace per controllare la crescita.
L'acqua può essere presente, anche a livelli elevati, in un prodotto, ma se il suo livello energetico è sufficientemente basso, i microrganismi non possono rimuovere l'acqua per sostenere la loro crescita. Questa condizione "desertica" crea uno squilibrio osmotico tra i microrganismi e l'ambiente locale. Di conseguenza, i microbi non possono crescere.
Tecnologia a ostacoli
Sebbene la temperatura, il pH e diversi altri fattori possano influenzare la velocità di crescita dei microrganismi, l'attività dell'acqua è spesso il fattore più importante. L'attività dell'acqua può essere combinata con altri fattori di conservazione(ostacoli), come la temperatura, il pH, il potenziale redox, ecc. per stabilire condizioni che inibiscono i microrganismi. Il livello di attività dell'acqua che limita la crescita della maggior parte dei batteri patogeni è di 0,90aw (0,70aw per le muffe deteriorabili). Il limite inferiore per tutti i microrganismi è 0,60aw.
| aw | Batteri | Stampo | Lievito | Prodotti tipici |
|---|---|---|---|---|
| 0.97 | Clostridium botulinum E Pseudomonas fluorescens | carne fresca, frutta, verdura, frutta in scatola, verdura in scatola | ||
| 0.95 | Escherichia coli Clostridium perfringens Salmonella spp. Vibrio cholerae | pancetta a basso contenuto di sale, salsicce cotte, spray nasale, collirio | ||
| 0.94 | Clostridium botulinum A, B Vibrio parahaemolyticus | Stachybotrys atra | ||
| 0.93 | Bacillus cereus | Rhizopus nigricans | alcuni formaggi, salumi (prosciutto) prodotti da forno, latte evaporato, ral liquido sospensioni, lozioni topiche | |
| 0.92 | Listeria monocytogenes | |||
| 0.91 | Bacillus subtilis | |||
| 0.90 | Staphylococcus aureus (anaerobico) | Trichothecium roseum | Saccharomyces cerevisiae | |
| 0.88 | Candida | |||
| 0.87 | Staphylococcus 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 rouxii | frutta secca, sciroppo di mais, liquirizia, marshmallows, gomme da masticare, alimenti secchi per animali domestici | ||
| 0.61 | frutta secca, sciroppo di mais, liquirizia, marshmallows, gomme da masticare, alimenti secchi per animali domestici | |||
| 0.60 | Nessuna proliferazione microbica | |||
| 0.50 | Nessuna proliferazione microbica | caramelle, caramelle, miele, tagliatelle, unguenti topici | ||
| 0.40 | Nessuna proliferazione microbica | uovo intero in polvere, cacao, goccia di tosse liquida centrale | ||
| 0.30 | Nessuna proliferazione microbica | cracker, snack a base di amido, miscele per torte, compresse di vitamine, supposte | ||
| 0.20 | Nessuna proliferazione microbica | caramelle bollite, latte in polvere, latte per l'infanzia |
Qual è il misuratore di attività acquatica più adatto a voi?
Reattività chimica/biochimica
L'attività dell'acqua influenza non solo il deterioramento microbico, ma anche la reattività chimica ed enzimatica. L'acqua può influenzare la reattività chimica in diversi modi. Può agire come solvente, reagente o modificare la mobilità dei reagenti influenzando la viscosità del sistema. L'attività dell'acqua influenza l'imbrunimento non enzimatico, l'ossidazione dei lipidi, la degradazione di vitamine e altri nutrienti, le reazioni enzimatiche, la denaturazione delle proteine, la gelatinizzazione dell'amido e la retrogradazione dell'amido. In genere, con l'abbassamento del livello di attività dell'acqua, diminuisce la velocità delle reazioni chimiche di degradazione.
Proprietà fisiche
Oltre a prevedere i tassi di varie reazioni chimiche ed enzimatiche, l'attività dell'acqua influisce sulle proprietà testuali degli alimenti. Gli alimenti con un'elevata attività dell'acqua hanno una consistenza che viene descritta come umida, succosa, tenera e gommosa. Quando l'attività dell'acqua di questi prodotti viene abbassata, si osservano attributi testuali indesiderati, come durezza, secchezza, stallosità e durezza. I prodotti a bassa attività idrica hanno normalmente attributi di consistenza descritti come croccanti e friabili, mentre questi prodotti a livelli di attività idrica più elevati passano a una consistenza molliccia. Le attività idriche critiche determinano il punto in cui i prodotti diventano inaccettabili dal punto di vista sensoriale.
Caking, clumping, collasso e appiccicosità
L'attività dell'acqua è un fattore importante che influisce sulla stabilità delle polveri e dei prodotti disidratati durante la conservazione. Il controllo dell'attività dell'acqua in un prodotto in polvere ne mantiene la struttura, la consistenza, la stabilità, la densità e le proprietà di reidratazione. La conoscenza dell'attività dell'acqua delle polveri in funzione del contenuto di umidità e della temperatura è essenziale durante la lavorazione, la manipolazione, il confezionamento e lo stoccaggio per prevenire i fenomeni deleteri di caking, clumping, collasso e appiccicosità. Il caking dipende dall'attività dell'acqua, dal tempo e dalla temperatura ed è legato ai fenomeni di collasso della polvere sotto la forza gravitazionale.
Migrazione dell'umidità
Poiché l'attività dell'acqua è una misura dello stato energetico dell'acqua, le differenze di attività dell'acqua tra i componenti sono la forza trainante della migrazione dell'umidità quando il sistema raggiunge l'equilibrio. L'attività dell'acqua è quindi un parametro importante per controllare la migrazione dell'acqua nei prodotti multicomponente. Alcuni alimenti contengono componenti con diversi livelli di attività dell'acqua, come gli snack ripieni o i cereali con frutta secca. Per definizione, l'attività dell'acqua indica che l'umidità migrerà da una regione ad alta attività dell'acqua a una regione a bassa attività dell'acqua, ma la velocità di migrazione dipende da molti fattori. La migrazione dell'umidità negli alimenti multicomponenti può provocare cambiamenti testuali indesiderati. Ad esempio, l'umidità che migra dalla frutta secca a più alta attività idrica al cereale a più bassa attività idrica fa sì che la frutta diventi dura e secca, mentre il cereale diventa molliccio.
Le differenze di attività dell'acqua tra i componenti o tra un componente e l'umidità ambientale sono una forza trainante per la migrazione dell'umidità. Conoscere se l'acqua assorbirà o desorbirà da un particolare componente è essenziale per prevenire la degradazione, soprattutto se la sostanza è sensibile all'umidità. Ad esempio, se si devono miscelare quantità uguali di componente 1 al 2% e componente 2 al 10% di umidità, ci sarà uno scambio di umidità tra i componenti? Il contenuto finale di umidità del materiale miscelato sarebbe del 6%, ma c'è stato uno scambio di umidità tra i componenti 1 e 2? La risposta dipende dalle attività idriche dei due componenti. Se le attività dell'acqua dei due componenti sono uguali, non ci sarà alcuno scambio di umidità tra i due componenti. Inoltre, due ingredienti con lo stesso contenuto di umidità possono non essere compatibili quando vengono mescolati. Se si mescolano due materiali con attività idriche diverse, ma con lo stesso contenuto d'acqua, l'acqua si regolerà tra i materiali fino a raggiungere un'attività idrica di equilibrio.
Durata di conservazione/imballaggio
L'attività dell'acqua è un fattore critico nel determinare la conservabilità dei prodotti. È possibile stabilire livelli critici di attività idrica superiore e inferiore per le qualità microbiche, di consistenza, di sapore, di aspetto, di aroma, nutrizionali e di cottura dei prodotti alimentari. Il tasso di scambio di umidità attraverso la confezione e il tasso di variazione dell'attività dell'acqua dell'alimento verso un limite critico determinano la durata di conservazione di un prodotto. La conoscenza della temperatura, dell'umidità relativa ambientale e dei valori critici di attività dell'acqua aiuta a scegliere una confezione con le corrette proprietà di barriera per ottimizzare la qualità e la durata di conservazione.
Padroneggiare le basi
Scoprite gli elementi essenziali dell'attività dell'acqua in questo webinar di 20 minuti. Imparerete:
Che cos'è l'attività dell'acqua
- Come si differenzia dal contenuto di umidità
- Perché controlla la crescita microbica
- Come la comprensione dell'attività dell'acqua può aiutare a controllare l'umidità nei prodotti.
