Como a atividade da água e o pH atuam em conjunto para controlar o crescimento microbiano

A atividade da água e o pH são os dois fatores intrínsecos mais importantes que determinam se um produto favorecerá o crescimento de microrganismos causadores de deterioração. A atividade da água e o pH atuam de forma sinérgica, sendo que seus efeitos combinados são mais eficazes no controle do que seus efeitos individuais. Esse efeito sinérgico é descrito em detalhes pela tecnologia de barreiras para o controle microbiano e constitui parte integrante da definição da FDA de alimentos potencialmente perigosos.

Veja como você pode usar o poder combinado da atividade da água e do pH para aumentar o controle microbiano por meio de técnicas de conservação mais suaves, o que pode resultar em uma melhoria na textura e na qualidade do produto.

Como a atividade da água impede o crescimento microbiano

Como todos os organismos, os microrganismos dependem da água para crescer. Eles absorvem água ao transportá-la através da membrana celular. Esse mecanismo de transporte de água depende de um gradiente de atividade da água — ou seja, da água se deslocar de um ambiente com alta atividade da água, fora da célula, para um ambiente com menor atividade da água, dentro da célula.

Quando a atividade da água fora da célula fica baixa o suficiente, isso causa estresse osmótico: a célula não consegue absorver água e entra em estado de dormência. Os microrganismos não são eliminados, apenas ficam incapazes de se reproduzir. Diferentes organismos lidam com o estresse osmótico de maneiras diferentes. É por isso que existem limites de crescimento distintos para cada organismo. Alguns tipos de fungos e leveduras se adaptaram para suportar níveis muito baixos de atividade da água.

Cada organismo possui uma atividade de água específica na qual interrompe seu crescimento. Desde que os desenvolvedores de produtos mantenham a atividade de água abaixo desse limite, o microrganismo em questão não se multiplicará a níveis suficientemente elevados para causar infecção ou doença. Consulte a Tabela 1.

Os limites de crescimento microbiano tornam a atividade da água uma excelente ferramenta para garantir a segurança dos produtos alimentícios, e a medição da atividade da água pode ser utilizada como um ponto de controle crítico nos planos HACCP.

Oportunidades de sinergia

Os limites de crescimento apresentados na Tabela 1 pressupõem que todas as outras condições (pH, temperatura, etc.) sejam ideais para o crescimento do organismo. No entanto, se os efeitos limitantes do pH reduzido forem combinados com o controle da atividade da água, o crescimento microbiano pode, na verdade, ser controlado a uma atividade da água mais elevada do que a indicada no gráfico.

O que é o pH?

O pH é uma medida do grau de acidez ou alcalinidade de uma solução. Valores entre 0 e 7 indicam acidez; valores entre 7 e 14 indicam alcalinidade. A água destilada, que é neutra, tem um pH de 7. Os alimentos tendem a ser neutros ou ácidos.

Os micróbios têm limites de pH para o crescimento

Assim como acontece com a atividade da água, os microrganismos têm limites de pH abaixo dos quais não crescem. A Tabela 2 mostra os limites mínimos de pH para o crescimento de diferentes tipos de microrganismos. Todos os microrganismos preferem um pH neutro para um crescimento ideal, mas podem crescer em valores de pH mais ácidos. A maioria deles para de crescer a um pH de 5,0. Alguns microrganismos podem suportar valores tão baixos quanto 4,6 e até mesmo 4,4. Historicamente, um pH de 4,6 era considerado o limite inferior de crescimento, mas partes do código de alimentos foram alteradas quando se descobriu que alguns micróbios problemáticos podem crescer em níveis de pH tão baixos quanto 4,2.

Aplicações para ajuste de pH

Devido aos limites de crescimento microbiano, a redução do pH é uma forma eficaz de conservar alimentos e impedir o crescimento de microrganismos, podendo também ser utilizada como um ponto crítico de controle nos planos HACCP. Além disso, alguns fabricantes ajustam o pH para alterar o sabor. Isso é frequentemente feito por meio de conservação em salmoura ou fermentação, que utilizam a ação microbiana, reações enzimáticas ou ácidos, como o vinagre, para induzir a produção de ácido láctico. Muitas reações químicas dependem do pH e podem ser evitadas ou controladas através do ajuste do pH.

Atividade da água e pH — juntos, são ainda mais eficazes

Os efeitos da atividade da água e do pH podem ser combinados por meio da tecnologia de barreiras para controlar os microrganismos de forma mais eficaz. No caso da atividade da água e do pH, o efeito combinado de ambas as barreiras é maior do que os efeitos de cada barreira isoladamente. Isso significa que é possível obter um controle microbiano eficaz em níveis que normalmente seriam considerados inseguros tanto para o pH quanto para a atividade da água, considerados isoladamente.  O código alimentar de 2013, atualmente em vigor, contém tabelas de interação entre pH e atividade da água, apresentadas nas Tabelas 3 e 4, que podem ser usadas para determinar se um alimento requer ou não controle de tempo e temperatura para segurança (TCS).

A Tabela 3 aplica-se a alimentos que foram submetidos a tratamento térmico para destruir microrganismos e, em seguida, embalados. A redução da atividade da água e do pH não constitui uma etapa de eliminação.  Eles não eliminam os microrganismos. Simplesmente impedem o crescimento de micróbios até níveis tóxicos. Como o tratamento térmico destrói todos os microrganismos, exceto as bactérias formadoras de esporos, os alimentos podem ser embalados com atividades de água e níveis de pH mais elevados. Nessas condições, uma atividade de água de 0,92 e um pH de 4,6 ou superior são considerados seguros.

A Tabela Interativa 4 é utilizada para produtos que não são submetidos a tratamento térmico ou que, embora sejam tratados termicamente, não são embalados. Normalmente, esses produtos exigem uma atividade de água inferior a 0,88 ou um nível de pH inferior a 4,2 para serem considerados seguros. No entanto, valores mais elevados podem ser aceitáveis quando a atividade de água e o pH são considerados em conjunto.

A Tabela 5 mostra a atividade de água e o pH de alguns alimentos comuns. As conservas de morango apresentam uma atividade de água muito elevada, mas o pH é bastante baixo. Devido à presença de ácido cítrico, o pH é baixo o suficiente para impedir o crescimento microbiano, mesmo que a atividade de água seja elevada. A mostarda também apresenta um pH muito baixo, mas uma atividade de água elevada. Esses produtos são seguros devido ao seu pH, e não devido à sua atividade de água. O xarope de bordo é rico em açúcar, portanto, tem menor atividade de água, mas seu pH é bastante neutro. Nesse caso, é a atividade de água que garantiria a segurança, e não o pH.

A Figura 1 mostra que, quando a atividade da água e o pH são representados graficamente, não há qualquer tipo de relação direta entre eles. Se for adicionado ácido a um produto para reduzir seu pH, isso terá algum impacto na atividade da água, pois os materiais ácidos tendem a ser polares e interagem preferencialmente com a água. Mas, essencialmente, a redução do pH não reduz diretamente a atividade da água.

Como controlar a atividade da água

A maneira mais comum de reduzir a atividade de água de um produto é secá-lo ou assá-lo. (No entanto, é importante observar que, para fazer isso corretamente, é preciso primeiro compreender a isoterma de sorção de umidade do produto). A atividade de água também pode ser controlada pela adição de umectantes, como sal, açúcar, xarope de milho com alto teor de frutose, sorbitol e maltodextrina.

Métodos comuns para controlar o pH

A forma mais comum de reduzir o pH é por meio da fermentação. A fermentação depende de bactérias “benéficas” para produzir ácido lático, que, por sua vez, reduz o pH do produto e impede o crescimento de outros tipos de organismos. Picles, chucrute, linguiças fermentadas e azeitonas utilizam essa estratégia. O pH também pode ser controlado pela adição de ácido (vinagre, ácido lático, ácido cítrico) diretamente ao produto, ou pela adição de ingredientes naturalmente ácidos, como tomates no molho de espaguete.

Atividade da água e pH — medições rápidas e fáceis

A atividade da água e o pH são dois parâmetros que funcionam melhor em conjunto. E ambos são fáceis de medir usando medidores de atividade da água e medidores de pH disponíveis no mercado.

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