Como a atividade da água controla o crescimento microbiano

Em 1953, William James Scott demonstrou que o crescimento microbiano nos alimentos não é determinado pelo teor de água, como a maioria das pessoas pensava, mas pela atividade da água. Quatro anos depois, ele estabeleceu o conceito de uma atividade mínima da água necessária para o crescimento microbiano. Atualmente, a atividade da água é utilizada rotineiramente pelos fabricantes de alimentos para determinar se um produto é ou não suscetível à proliferação microbiana.

Controlar a atividade da água, prevenir o crescimento microbiano

Como todos os organismos, os microrganismos dependem da água disponível nos alimentos para crescer. Eles absorvem água movendo-a através da membrana celular. Esse mecanismo de movimentação da água depende de um gradiente de atividade da água — ou seja, a água se move 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 se torna 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 se tornam incapazes de crescer o suficiente para causar infecção. Diferentes organismos lidam com o estresse osmótico de maneiras diferentes. É por isso que existem limites de crescimento diferentes para cada organismo. Alguns tipos de fungos e leveduras se adaptaram para suportar níveis muito baixos de atividade da água. A Tabela 1 mostra os limites de crescimento em função da atividade da água para muitos microrganismos comuns.

Perguntas frequentes

Qual é o limite de atividade da água estabelecido pela FDA para alimentos de longa duração?

A FDA classifica os alimentos com aw igual ou inferior a 0,85 como geralmente não necessitando de refrigeração para garantir a segurança, de acordo com o 21 CFR e os Controles Preventivos da FSMA — esse limite baseia-se nos requisitos mínimos de crescimento da maioria dos patógenos bacterianos. Os produtos com aw entre 0,85 e 0,91 requerem uma avaliação cuidadosa, pois o Staphylococcus aureus ainda pode crescer nesse intervalo, mesmo quando outros patógenos não conseguem.

Como a atividade da água é utilizada como ponto crítico de controle nos planos HACCP?

A atividade da água é utilizada como um ponto crítico de controle (PCC) nos planos HACCP, estabelecendo um limite específico de aw — normalmente igual ou inferior a 0,85 — como um controle preventivo mensurável e verificável contra o crescimento de patógenos. Como a atividade da água está diretamente ligada a limites definidos de crescimento microbiano e pode ser confirmada no local de fabricação, ela é um dos parâmetros mais confiáveis para documentar a segurança alimentar sem a necessidade de testes diretos de patógenos em cada lote.

A redução da atividade da água mata as bactérias e os fungos já presentes nos alimentos?

Não, reduzir a atividade da água abaixo do nível mínimo necessário para o crescimento leva os microrganismos à dormência, mas não os mata, e os esporos podem permanecer viáveis em níveis muito baixos de atividade da água por anos antes de retomar o crescimento, caso as condições mudem. É por isso que a tecnologia de barreiras combina a atividade da água com outros controles, como o pH ou a temperatura, em vez de depender exclusivamente da atividade da água.

Qual é o valor mínimo de AW para o Staphylococcus aureus e por que isso é importante?

O Staphylococcus aureus apresenta um dos limiares mínimos de atividade da água mais baixos entre todos os patógenos bacterianos, com um valor de aw de 0,86; é por isso que produtos com valores de aw entre 0,86 e 0,91 podem apresentar risco de contaminação por estafilococos, embora a maioria dos outros patógenos não consiga se desenvolver nessa faixa. Isso torna o limite de 0,85 estabelecido pela FDA um ponto de controle conservador, mas essencial, para alimentos de umidade intermediária.

Um alto teor de sal ou açúcar pode reduzir a atividade da água o suficiente para impedir o crescimento microbiano?

Sim, solutos dissolvidos, como sal e açúcar, ligam-se às moléculas de água e reduzem seu estado energético; essa é a base científica por trás de métodos tradicionais de conservação, como a cura, a salmoura e a confecção de compotas. Uma salmoura suficientemente concentrada ou um produto com alto teor de açúcar pode atingir níveis de atividade da água baixos o suficiente para impedir a deterioração, embora seja necessária uma medição direta, uma vez que as matrizes alimentares complexas não seguem fórmulas simples.

Atividade da água e FDA, FSIS, FSMA

Se você medir a atividade da água de qualquer material, saberá quais bactérias, fungos ou mofo podem se desenvolver sobre ele e em seu interior. Ao reduzir a atividade da água, é possível impedir o crescimento de certas classes de micróbios. Em baixos níveis de atividade da água, é possível impedir completamente o crescimento de qualquer tipo de microrganismo. A atividade da água não é uma etapa de eliminação. É uma etapa de controle e parte integrante de muitos planos HACCP. Esses limites de crescimento microbiano bem estabelecidos foram incorporados à FDA, ao FSIS e a outras regulamentações. A atividade da água faz parte da definição de alimentos potencialmente perigosos do Código Alimentar de 2013, ao qual se refere a Lei de Modernização da Segurança Alimentar (FSMA).

Embora a temperatura, o pH e vários outros fatores possam influenciar se um organismo crescerá em um produto alimentício e a velocidade com que crescerá, a atividade da água pode ser o fator mais importante. A maioria das bactérias, por exemplo, não cresce em uma faixa de atividade da água inferior a 0,91, e a maioria dos fungos deixa de crescer em atividades da água inferiores a 0,70. A atividade da água, em combinação com outros fatores, como pH, temperatura ou embalagem em atmosfera modificada, limitará o crescimento microbiano mesmo em atividades da água superiores a 0,91.

Saiba mais — assista ao vídeo “Atividade Aquática 102”

Todos sabem que a atividade da água está relacionada ao crescimento microbiano. Mas como você pode usar esse conhecimento a seu favor na formulação, especificação, produção e embalagem? Neste webinar de 30 minutos, aprenda:

• O que você precisa saber sobre como a atividade da água permite prever o crescimento microbiano
• como utilizar os limites de concentração de organismos específicos (AW) relevantes para o seu setor ao definir suas especificações
• como utilizar diferentes técnicas de formulação (incluindo umectantes, filmes e revestimentos) para atingir a atividade de água desejada
• por que você deve considerar a tecnologia de barreiras para enfrentar certos desafios