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Attività dell'acqua e pH: Lavorare insieme per la sicurezza dei prodotti
Quando si parla di sicurezza dei prodotti alimentari, l'obiettivo finale è spesso la stabilità microbica. Nella maggior parte dei casi, le misure più importanti per la stabilità, la sicurezza e l'efficacia della strategia tecnologica sono probabilmente due: l'attività dell'acqua e il pH.
Riassunto del webinar e punti chiave
Ma qual è la variabile che garantisce un migliore controllo? L'attività dell'acqua? È il pH? È una combinazione delle due? Analizzeremo cosa sono l'attività dell'acqua e il pH, come influenzano la stabilità microbica da soli e come funzionano meglio insieme per controllare la contaminazione microbica.
Il primo ostacolo: cos'è l'attività dell'acqua?
L'attività dell'acqua è una misura dello stato energetico dell'acqua in un sistema. Dalla Prima Legge della Termodinamica possiamo ricavare l'Equazione dell'Energia Libera di Gibbs, che fornisce informazioni sull'energia o sul potenziale chimico di qualsiasi specie, che in questo caso è l'acqua. L'attività dell'acqua nel campione è una correlazione diretta con il potenziale energetico, che a sua volta è una correlazione diretta con la tendenza alla fuga, o fugacità, dell'acqua verso la fase di vapore.
Da un punto di vista pratico, per trovare l'attività dell'acqua di un prodotto, si dovrebbe mettere un campione in un contenitore sigillato, permettendo all'acqua di vaporizzare dal campione nello spazio di testa sopra di esso. Il vapore acqueo crea una pressione sul contenitore che può essere misurata e calcolata come (P), la pressione parziale del campione. Quindi, possiamo dividere questo numero per la pressione di vapore dell'acqua pura alla stessa temperatura per ottenere l'attività finale dell'acqua nel campione su una scala da 0 (assenza di acqua) a 1 (acqua pura).
Sebbene sia correlata, l'attività dell'acqua è una misura diversa dal contenuto di umidità, che è una misura quantitativa della quantità di acqua presente in un campione, mentre l'attività dell'acqua è una misura qualitativa dello stato energetico dell'acqua nel sistema. Sebbene sia utile sapere quanta acqua è presente, i microrganismi possono utilizzare solo l'acqua a cui hanno accesso.
Perché l'attività in acqua è importante
Ogni microrganismo ha un'attività idrica molto specifica al raggiungimento della quale smette di riprodursi, provocata dallo stress osmotico che blocca il libero flusso dell'acqua attraverso la barriera semipermeabile dell'organismo. Abbassando l'attività dell'acqua del sistema al di sotto di questa soglia, il microbo può entrare in uno stato di quiescenza e smettere di crescere, ottenendo così un ambiente stabile e sicuro, come mostrato nella tabella seguente:
L'attività dell'acqua, tuttavia, non è una fase di morte. Si limita a prevenire la crescita. La combinazione di un'attività dell'acqua ridotta con buone pratiche di produzione e una fase di eliminazione è l'unico modo per eliminare completamente i microrganismi dal prodotto e impedirne il ritorno e la riproduzione.
La misurazione e il monitoraggio dell'attività dell'acqua nei prodotti è uno strumento eccellente per garantire la sicurezza dei prodotti e per verificare i punti di controllo di un buon piano HACCP. L'attività costante dell'acqua garantisce la coerenza del processo di produzione ed è un buon indicatore della fine della lavorazione.
Il secondo ostacolo: il pH
In chimica, il pH è la scala con cui si misura l'acidità (o la basicità) relativa di un prodotto. Si basa su una scala da 1 a 14, con 7 che rappresenta il punto neutro dell'acqua distillata. I numeri inferiori a 7 sono più acidi (acido citrico, acido acetico, ecc.) e quelli superiori a 7 sono più alcalini o basici (bicarbonato di sodio, candeggina, ecc.).
Un modo approssimativo per misurare visivamente il pH è la carta indicatrice. La carta cambia colore e, utilizzando la tabella corrispondente, fornisce una rappresentazione generale del pH del prodotto. Una misurazione molto più accurata può essere effettuata con la fotometria, utilizzando uno spettrofotometro, o con la misurazione elettrochimica con un elettrodo di pH.
Analogamente all'attività dell'acqua, possiamo stabilire i livelli minimi di crescita per i diversi organismi utilizzando il pH come misura.
Di recente, alcune parti del codice alimentare sono state modificate rispetto al precedente pH minimo di 4,6 per includere i ceppi particolarmente problematici che possono ancora riprodursi fino a un pH di 4,2.
Tecnologia Hurdle: attività dell'acqua e pH combinati
Mentre l'attività dell'acqua o il pH da soli possono inibire la crescita batterica, combinando i loro effetti possiamo ottenere un controllo più efficace dei microrganismi grazie alla cosiddetta tecnologia degli ostacoli. Diversi fattori come la temperatura, l'attività dell'acqua, l'acidità, i conservanti, ecc. possono avere un impatto sulla crescita dei microbi, ma sommandoli possiamo creare una serie di ostacoli che impediscono la crescita.
In alcuni casi, l'insieme della soluzione è superiore alla somma delle sue parti grazie al sinergismo degli agenti modificati, creando un controllo efficace a livelli che in genere sarebbero considerati non sicuri per il solo pH o la sola attività dell'acqua. La tabella seguente mostra questa interazione tra i livelli di attività dell'acqua e i livelli di pH.
Si noterà che i livelli di attività dell'acqua e di pH sono più bassi insieme di quanto lo sarebbero per ottenere gli stessi risultati da soli. Solo ai livelli più alti di ciascuno di essi sarà necessario effettuare una valutazione del prodotto, come indicato da PA.
Come modificare i livelli di attività e di pH dell'acqua
Come controllare quindi l'attività dell'acqua nel prodotto? Il modo più comune è quello di essiccare o disidratare il prodotto per abbassare l'attività dell'acqua. Quando l'acqua viene rimossa, l'attività dell'acqua diminuisce. Ma la disidratazione potrebbe non essere fattibile per tutti i prodotti, ed è in questo caso che si utilizzano gli umettanti.
Gli umettanti sono materiali che riducono l'attività dell'acqua legando l'acqua utilizzabile negli alimenti senza rimuovere altro contenuto d'acqua. I materiali più comuni sono alcuni zuccheri, come lo sciroppo di mais ad alto contenuto di fruttosio, o il sale. Ce ne sono altri, come il sorbitolo, la maltodestrina, la glicerina e persino alcuni amidi, anche se la solubilità di questi ingredienti diventa il fattore limitante.
Presso METER Group è possibile acquistare strumenti che aiutano a calcolare la quantità di un umettante per ottenere un determinato livello di attività dell'acqua. Questo fornisce un buon punto di partenza per misurare e testare gli additivi e i loro effetti.
E come si controllano i livelli di pH? Il modo più comune è l'aggiunta di diversi acidi (acetico, citrico, lattico, ecc.). A volte è attraverso l'aggiunta di ingredienti naturalmente acidi. Prendiamo ad esempio il sugo per gli spaghetti. I pomodori abbassano il pH della salsa, rendendola abbastanza acida da essere stabile.
Un altro modo per controllare il pH è il processo di fermentazione. I batteri preferenziali crescono e in questa crescita producono acido lattico, che abbassa il pH dell'alimento, impedendo la crescita di altri tipi di organismi. Esempi di fermentazione sono i sottaceti, i crauti, le olive, ecc.
Sebbene entrambi questi fattori funzionino bene da soli, sono ancora più efficaci se usati insieme. Se si dispone di un piano HACCP con i livelli di attività dell'acqua e di pH come punti di controllo, i test di routine possono garantire la coerenza del processo di produzione e, in ultima analisi, la sicurezza del prodotto.
