Atividade da água e pH: uma parceria para a segurança do produto

Resumo do webinar e pontos principais

Mas qual variável proporcionará um melhor controle? Será a atividade da água? Será o pH? Será uma combinação das duas? Vamos explorar o que são a atividade da água e o pH, como cada um deles afeta a estabilidade microbiana por si só e como, juntos, funcionam melhor no controle da contaminação microbiana.

O primeiro obstáculo: o que é a atividade da água?

A atividade da água é uma medida do estado energético da água em um sistema. A partir da Primeira Lei da Termodinâmica, podemos derivar a Equação da Energia Livre de Gibbs, que fornece informações sobre a energia ou o potencial químico de qualquer tipo de espécie, que, neste caso, seria a água. A atividade da água na amostra está diretamente relacionada ao potencial energético, que, por sua vez, está diretamente relacionado à tendência de fuga, ou fugacidade, da água para a fase de vapor

Do ponto de vista prático, para determinar a atividade da água de um produto, deve-se colocar uma amostra em um recipiente selado, permitindo que a água se evapore da amostra para o espaço livre acima dela. Esse vapor de água exerceria uma pressão sobre o recipiente, que pode ser medida e calculada como (P), a pressão parcial da amostra. Em seguida, podemos dividir esse valor pela pressão de vapor da água pura na mesma temperatura para obter a atividade de água final na amostra, em uma escala de 0 (ausência total de água) a 1 (água pura).

Embora estejam relacionadas, a atividade da água é uma medida diferente do teor de umidade, que é uma medida quantitativa da quantidade de água presente em uma amostra, enquanto a atividade da água é a medida qualitativa do estado energético da água no sistema. Embora seja útil saber quanta água está presente, os microrganismos só conseguem utilizar a água à qual têm acesso.

Por que a atividade da água é importante

Cada microrganismo possui uma atividade de água muito específica na qual deixa de se reproduzir, devido ao estresse osmótico causado pela interrupção do fluxo livre de água através da barreira semipermeável do organismo. Ao reduzir a atividade de água do sistema abaixo desse limiar, o microrganismo pode ser colocado em um estado de dormência e interromper seu crescimento, alcançando assim um ambiente estável e seguro, conforme mostrado na tabela abaixo:

A atividade da água, no entanto, não constitui uma etapa de inativação. Ela apenas impede o crescimento. A combinação de uma atividade da água reduzida com boas práticas de fabricação e uma etapa de inativação será a única maneira de remover completamente os microrganismos do produto e impedir que eles retornem e se reproduzam.

A medição e o monitoramento da atividade da água nos produtos constituem uma excelente ferramenta para garantir a segurança do produto e para a verificação dos pontos de controle em um bom plano de HACCP. Uma atividade da água estável garante a consistência no processo de fabricação e é um bom indicador de que o processamento foi concluído.

O segundo obstáculo: o pH

Em química, o pH é a escala pela qual medimos a acidez (ou basicidade) relativa de um produto. Ele varia de 1 a 14, sendo 7 o ponto neutro da água destilada. Valores inferiores a 7 indicam maior acidez (ácido cítrico, ácido acético, etc.), enquanto valores superiores a 7 indicam maior alcalinidade ou basicidade (bicarbonato de sódio, alvejante, etc.).

Uma maneira simples de medir visualmente o pH é por meio de papel indicador. O papel muda de cor e, com o auxílio da tabela correspondente, fornece uma estimativa geral do pH do produto. É possível obter uma medição muito mais precisa por meio de métodos fotométricos, utilizando um espectrofotômetro, ou por medição eletroquímica com um eletrodo de pH.

Da mesma forma que com a atividade da água, podemos determinar os níveis mínimos de crescimento para diferentes organismos utilizando o pH como parâmetro de medição.

Recentemente, foram alteradas algumas disposições do código alimentar, que antes exigia um pH mínimo de 4,6, para incluir as cepas particularmente problemáticas que ainda conseguem se reproduzir em condições de pH tão baixo quanto 4,2.

Tecnologia de barreira: atividade da água e pH combinados

Embora a atividade da água por si só, ou o pH por si só, possam inibir o crescimento bacteriano, ao combinar seus efeitos podemos obter um controle mais eficaz dos microrganismos por meio do que se denomina “tecnologia de barreiras”. Diferentes fatores, como temperatura, atividade da água, acidez, conservantes etc., podem afetar o crescimento de microrganismos, mas, ao combiná-los, podemos criar um conjunto de barreiras para impedir esse crescimento.

Em alguns casos, o efeito global da solução é superior à soma de suas partes, graças à sinergia entre os agentes utilizados, proporcionando um controle eficaz em níveis que, isoladamente, seriam considerados inseguros tanto para o pH quanto para a atividade da água. A tabela abaixo ilustra essa interação entre os níveis de atividade da água e os níveis de pH.

Você notará que os níveis de atividade da água e de pH são mais baixos quando considerados em conjunto do que seriam se fossem avaliados isoladamente para alcançar os mesmos resultados. Somente nos níveis mais elevados de cada um deles será necessário realizar uma avaliação do produto, conforme indicado por PA.

Como alterar os níveis de atividade da água e de pH

Como, então, controlamos a atividade da água no produto? A forma mais comum é secar ou desidratar o produto para reduzir a atividade da água. À medida que a água é removida, a atividade da água diminui. Mas a desidratação pode não ser viável para todos os produtos, e é nesse caso que se utilizam umectantes.

Os umectantes são substâncias que reduzem a atividade da água ao ligar-se à água disponível nos alimentos, sem diminuir o teor de água. As substâncias mais comuns utilizadas são alguns açúcares, como o xarope de milho com alto teor de frutose, ou o sal. Existem outras, como o sorbitol, a maltodextrina, a glicerina e até mesmo alguns amidos, embora a solubilidade desses ingredientes se torne o fator limitante.

O METER Group disponibiliza ferramentas para compra que ajudam a calcular a quantidade necessária de qualquer um dos umectantes para atingir um determinado nível de atividade de água. Isso fornecerá um bom ponto de partida para medir e testar os aditivos e seus efeitos.

E como controlamos os níveis de pH? A forma mais comum de fazer isso é através da adição de diferentes ácidos (acético, cítrico, láctico, etc.). Às vezes, é através da adição de ingredientes naturalmente ácidos. Veja o molho de espaguete, por exemplo. Os tomates reduzem o pH do molho, tornando-o ácido o suficiente para se manter estável.

Outra forma de controlar o pH é por meio do processo de fermentação. As bactérias predominantes se proliferam e, nesse processo, produzem ácido lático, o que, por sua vez, reduz o pH do alimento, impedindo o crescimento de outros tipos de organismos. Exemplos de fermentação incluem picles, chucrute, azeitonas, etc.

Embora ambos os fatores funcionem bem isoladamente, eles são ainda mais eficazes quando utilizados em conjunto. Ao implementar um plano HACCP que inclua os níveis de atividade da água e de pH como pontos de controle, a realização de testes de rotina pode garantir que o processo de fabricação seja consistente e, em última instância, que o produto seja seguro.

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