Combine biscoitos com 20% de teor de água e recheio de queijo com 30%. Uma receita para biscoitos empapados? Não, se os dois ingredientes tiverem a mesma atividade de água.

Precisa evitar a formação de grumos e a aglomeração em um lote de especiarias? Basta ajustar a atividade de água dos componentes, e o problema estará resolvido.

A degradação das vitaminas depende da atividade da água. O mesmo se aplica à oxidação dos lipídios, à crocância, à mastigabilidade, à maciez e a muitos outros fatores de qualidade. O teor de umidade indica a quantidade de água presente em um produto, mas nada mais. Ele não permite prever nenhuma dessas outras questões relacionadas à qualidade e à segurança.

Por que a atividade da água?

A utilidade da atividade da águacomo indicador de qualidade e segurança foi sugerida quando ficou evidente que o teor de umidade não era capaz de explicar adequadamente as flutuações no crescimento microbiano. A atividade da água é uma medida do estado energético da água em um sistema.

O conceito de atividade da água (aw) tem sido utilizado por microbiologistas e tecnólogos de alimentos há décadas. É o critério mais comumente utilizado para avaliar a segurança e a qualidade.

Previsão de segurança e estabilidade

A atividade da água permite prever a segurança e a estabilidade no que diz respeito ao crescimento microbiano, às taxas de reação química e bioquímica e às propriedades físicas. A Figura 1 mostra a estabilidade em termos de limites de crescimento microbiano e taxas de reações de degradação em função da atividade da água.

Ao medir e controlar a atividade da água, é possível:

• Prever quais microrganismos serão fontes potenciais de deterioração e infecção
• Manter a estabilidade química dos produtos
• Minimizar as reações de escurecimento não enzimático e as reações espontâneas de oxidação lipídica autocatalítica
• Prolongar a ação das enzimas e das vitaminas
• Otimizar as propriedades físicas dos produtos no que diz respeito à migração de umidade, textura e prazo de validade

Limitar o crescimento microbiano

Os microrganismos têm um nível limite de atividade da água abaixo do qual não crescem. É a atividade da água, e não o teor de umidade, que determina o limite inferior da água “disponível” para o crescimento microbiano. Como as bactérias, leveduras e fungos necessitam de uma certa quantidade de água “disponível” para sustentar o crescimento, a formulação de um produto com atividade da água abaixo de um nível crítico constitui um meio eficaz de controlar o crescimento.

Pode haver água presente em um produto, mesmo em altos teores, mas se o nível de energia for suficientemente baixo, os microrganismos não conseguem extrair a água necessária para sustentar seu crescimento. Essa condição “semidesértica” cria um desequilíbrio osmótico entre os microrganismos e o ambiente local. Consequentemente, os microrganismos não conseguem crescer.

Tecnologia de barreiras

Embora a temperatura, o pH e vários outros fatores possam influenciar se e com que rapidez os microrganismos crescerão, a atividade da água costuma ser o fator mais importante. A atividade da água pode ser combinada com outros fatores de conservação (barreiras), como temperatura, pH, potencial redox etc., para estabelecer condições que inibam os microrganismos. O nível de atividade da água que limita o crescimento da grande maioria das bactérias patogênicas é de₀,_{90 aw} (₀,_{70 aw} para fungos causadores de deterioração). O limite inferior para todos os microrganismos é de 0,_{60 aw}.

Qual medidor de atividade aquática é o ideal para você?

Reatividade química/bioquímica

A atividade da água influencia não apenas a deterioração microbiana, mas também a reatividade química e enzimática. A água pode influenciar a reatividade química de diferentes maneiras. Ela pode atuar como solvente, como reagente ou alterar a mobilidade dos reagentes ao afetar a viscosidade do sistema. A atividade da água influencia o escurecimento não enzimático, a oxidação lipídica, a degradação de vitaminas e outros nutrientes, as reações enzimáticas, a desnaturação de proteínas, a gelatinização do amido e a retrogradação do amido. Normalmente, à medida que o nível de atividade da água diminui, a taxa de reações químicas de degradação diminui.

Propriedades físicas

Além de influenciar a velocidade de várias reações químicas e enzimáticas, a atividade da água afeta as propriedades texturais dos alimentos. Alimentos com alta atividade da água apresentam uma textura descrita como úmida, suculenta, macia e mastigável. Quando a atividade da água desses produtos é reduzida, observam-se atributos texturais indesejáveis, como dureza, secura, sabor de velho e resistência. Produtos com baixa atividade de água normalmente apresentam atributos de textura descritos como crocantes e estaladiços, enquanto esses produtos com níveis mais altos de atividade de água passam a ter uma textura empapada. As atividades de água críticas determinam a partir de que ponto os produtos se tornam inaceitáveis do ponto de vista sensorial.

Aglomeração, formação de grumos, desmoronamento e viscosidade

A atividade da água é um fator importante que afeta a estabilidade de pós e produtos desidratados durante o armazenamento. O controle da atividade da água em um produto em pó mantém a estrutura, a textura, a estabilidade, a densidade e as propriedades de reidratação adequadas do produto. O conhecimento da atividade da água dos pós em função do teor de umidade e da temperatura é essencial durante o processamento, manuseio, embalagem e armazenamento para evitar fenômenos prejudiciais como aglomeração, formação de grumos, colapso e viscosidade. A aglomeração depende da atividade da água, do tempo e da temperatura e está relacionada ao colapso do pó sob a força gravitacional.

Migração de umidade

Como a atividade da água é uma medida do estado energético da água, as diferenças na atividade da água entre os componentes constituem a força motriz da migração da umidade à medida que o sistema atinge o equilíbrio. Assim, a atividade da água é um parâmetro importante no controle da migração da água em produtos multicomponentes. Alguns alimentos contêm componentes com diferentes níveis de atividade da água, como lanches recheados ou cereais com frutas secas. Por definição, a atividade da água determina que a umidade migre de uma região de alta atividade da água para uma região de menor atividade da água, mas a taxa de migração depende de muitos fatores. Mudanças indesejáveis na textura podem resultar da migração de umidade em alimentos multicomponentes. Por exemplo, a umidade que migra da fruta seca, com maior atividade da água, para o cereal, com menor atividade da água, faz com que a fruta fique dura e seca, enquanto o cereal fica empapado.

As diferenças na atividade da água entre os componentes ou entre um componente e a umidade ambiental são um fator determinante para a migração de umidade. Saber se a água será absorvida ou desorvida de um determinado componente é essencial para evitar a degradação, especialmente se a substância for sensível à umidade. Por exemplo, se quantidades iguais do componente 1 com 2% e do componente 2 com 10% de teor de umidade precisarem ser misturadas, ocorrerá troca de umidade entre os componentes? O teor de umidade final do material misturado seria de 6%, mas houve alguma troca de umidade entre os componentes 1 e 2? A resposta depende das atividades de água dos dois componentes. Se as atividades de água dos dois componentes forem iguais, então não haverá troca de umidade entre os dois componentes. Além disso, dois ingredientes com o mesmo teor de umidade podem não ser compatíveis quando misturados. Se dois materiais com atividades de água diferentes, mas com o mesmo teor de água, forem misturados, a água se ajustará entre os materiais até que se obtenha uma atividade de água em equilíbrio.

Prazo de validade/embalagem

A atividade da água é um fator crítico na determinação do prazo de validade dos produtos. É possível estabelecer níveis críticos superiores e inferiores de atividade da água para as qualidades microbianas, textura, sabor, aparência, aroma, valor nutricional e características de cozimento dos produtos alimentícios. As taxas de troca de umidade através da embalagem e a taxa de variação da atividade da água do alimento em direção a um limite crítico determinarão a vida útil de um produto. O conhecimento da temperatura, da umidade relativa do ambiente e dos valores críticos de atividade da água auxiliará na seleção de uma embalagem com as propriedades de barreira corretas para otimizar a qualidade e a vida útil.

Domine o básico

Conheça os fundamentos das atividades aquáticas neste webinar de 20 minutos. Você aprenderá:

• O que é uma atividade aquática
• Em que difere do teor de umidade
• Por que controla o crescimento microbiano
• Como compreender a atividade da água pode ajudá-lo a controlar a umidade em seu produto.