¿¿ conoces la relación entre la actividad hídrica (aw) y la anticorrosión de alimentos?

Los antiguos sabían que secar algunos alimentos frescos prolongaba el período de almacenamiento, y luego descubrieron que el contenido de agua en los alimentos no estaba directamente relacionado con la estabilidad y seguridad de los alimentos, sino con el "estado" del agua, o la "disponibilidad" del agua en los alimentos estaba relacionada con la estabilidad y seguridad de los alimentos, introduciendo así el concepto de actividad hídrica.

La actividad hídrica es la relación entre la presión de vapor de agua en los alimentos y la presión de vapor de agua pura a la misma temperatura. En aw, no indica la intensidad de la Unión de moléculas de agua en los alimentos, sino solo la expresión de la naturaleza media de un sistema.

La actividad hídrica es un indicador importante en el control de la calidad de los alimentos y es extremadamente útil al considerar la relación entre la calidad de conservación de un alimento y la corrupción microbiana.

Hay que destacar que la actividad hídrica es diferente de la humedad de equilibrio relativo, que indica la naturaleza intrínseca de los alimentos y está relacionada con la composición y estructura de los alimentos, mientras que la humedad de equilibrio relativo está relacionada con la naturaleza de la atmósfera en el equilibrio de los alimentos.

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Relación entre la actividad hídrica y los microorganismos

La actividad del agua en los alimentos puede afectar la reproducción, el metabolismo (incluida la producción de drogas), la resistencia y la supervivencia de los microorganismos en los alimentos, por lo que la actividad del agua no solo está relacionada con los microorganismos nocivos que causan la corrupción de los alimentos, sino que también tiene un impacto en los microorganismos beneficiosos necesarios para los alimentos fermentados.

① efectos sobre la reproducción microbiana

El valor AW no solo afecta la germinación de esporas de microorganismos, sino que también afecta el crecimiento y la reproducción de bacterias. La mayoría de los microorganismos relacionados con los alimentos crecen mejor con valores de AW más altos, y solo unos pocos necesitan crecer con valores de AW más Bajos.

Por lo tanto, si se reduce el valor de aw, los tipos de microorganismos reproducibles en los alimentos disminuirán, los diversos microorganismos requieren diferentes valores de aw, las bacterias requieren la mayor actividad hídrica, AW > 0,9 para crecer y reproducirse; Le siguen las levaduras, que requieren que AW sea superior a 0,87, y de nuevo el moho, que comienza a reproducirse cuando AW es de 0,8. Además, los microorganismos del mismo género y diferentes requisitos para AW no son exactamente los mismos.

Cuadro 1 actividad mínima del agua necesaria para el crecimiento microbiano

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Aunque se conocen los valores mínimos de AW para la reproducción de diferentes especies microbianas, la mayoría de estos valores se obtienen en condiciones de laboratorio, es decir, en condiciones en las que solo se controlan los valores de AW y el resto de las condiciones de crecimiento están cerca de los mejores Valores. Tales condiciones son difíciles de alcanzar para los alimentos, por lo que los datos documentales son un valor límite de referencia.

Los alimentos obtenidos por el método de desorción (secado) son más tolerantes a la baja AW que los alimentos obtenidos por el método de adsorción (rehidratación), por lo que se puede ver que el proceso de adsorción puede mejorar la estabilidad de los alimentos, pero los alimentos así preparados son más caros.

Además, cuando existe glicerina, Algunos microorganismos pueden crecer, gemelos y formar esporas con valores de AW más bajos, que son mucho más bajos que con naci o sacarosa como humectante, lo que es significativo para los alimentos de humedad media.

Si se utilizan sal y sacarosa como humectantes, el valor límite AW de la mayoría de las bacterias Gram - negativas que causan corrupción alimentaria es de 0,95 y las bacterias Gram - positivas son de 0,90; En el caso de Staphylococcus aureus, el umbral es de 0,9 en caso anaeróbico y de 0,86 en el aire, y en el caso de valores de AW inferiores a 0,60, se inhibe todos los microorganismos, incluidas las levaduras resistentes a la hiperosmosis y el moho temprano.

② menor efecto sobre la actividad metabólica microbiana

Los valores de AW pueden reducir la tasa de crecimiento de los microorganismos y, a su vez, la tasa de corrupción alimentaria, las toxinas alimentarias y la actividad metabólica de los microorganismos también disminuyen, pero los valores de actividad acuática necesarios para suspender diferentes procesos metabólicos son diferentes. Por ejemplo, los valores de AW necesarios para que las bacterias formen esporas son más altos que los valores en los que crecen. De hecho, el proceso de gemelos de las esporas puede ocurrir por debajo del umbral de su crecimiento.

La producción de toxinas es la actividad metabólica microbiana más relacionada con la salud humana. La formación de toxinas se produce con el crecimiento de barracuda, que puede mantener sus valores mínimos de AW de crecimiento y formación de toxinas, 0,95 en la categoría a, 0,94 en la categoría B y 0,97 en la categoría E. Estos valores se miden con NaCl como humectante, y si se utiliza glicerina como humectante, los valores son más Bajos.

El crecimiento de Staphylococcus aureus y la formación de enterotoxinas también están relacionados con AW. aumentar la concentración de NaCl puede inhibir el crecimiento de bacterias y la formación de enterotoxinas, y tiene un efecto inhibidor más fuerte sobre la enterotoxinas. La reducción del valor de AW tiene un mayor impacto en la enterotoxina B que en la enterotoxina A.

Hay al menos 200 tipos de micotoxinas producidas por muchos hongos, por lo que la relación entre AW y el crecimiento del moho y la producción de toxinas es muy compleja, y generalmente se cree que el valor de actividad acuática necesario para el crecimiento del moho tóxico es menor que el valor de actividad acuática necesario para la formación de sus toxinas. Además, debido a la producción de agua de metabolismo, el moho que crece puede aumentar el valor de AW del entorno de crecimiento. Por lo tanto, la presencia de toxinas es muy probable en los alimentos donde hay bacterias tóxicas o moho,

③ efectos sobre la resistencia térmica de los microorganismos

El calentamiento es un método eficaz común para inhibir o matar microorganismos en los alimentos, y la resistencia al calor de diferentes microorganismos y sus esporas es diferente.

Entre los factores que determinan la resistencia térmica de las bacterias, las propiedades físicas, la composición química y los valores de AW de los disolventes térmicos son importantes. en general, la resistencia térmica de las esporas bacterianas aumenta con la disminución de los valores de aw, siendo la más fuerte en el rango de AW de 0,2 a 0,4. Por ejemplo, en los microorganismos nutritivos, la reducción del valor AW y la resistencia térmica de los medios de suspensión han aumentado significativamente, un efecto que es prominente cuando se utiliza NaCl como agente humectante. A veces, la relación de resistencia térmica de las bacterias en soluciones de alta concentración es baja en soluciones diluidas, ya que el propio soluto agrava la destrucción térmica de las células durante el calentamiento.

④ efectos sobre la viabilidad microbiana

Los microorganismos que no pueden crecer mueren gradualmente. Por lo tanto, si el valor AW del alimento es inferior al valor más bajo del crecimiento microbiano, la cantidad de microorganismos disminuirá lentamente. En el caso de la baja aw, las bacterias Gram - positivas tienen una mayor viabilidad que las bacterias Gram - negativas.

En los alimentos congelados (aw < 0,10), la cantidad de microorganismos aumenta con la disminución del valor de aw, un fenómeno raro en los alimentos con cierta humedad. Sustancias protectoras como proteínas, azúcares no reductores o glicerina pueden aumentar la cantidad de bacterias durante el almacenamiento de alimentos. Los ácidos grasos no esterificados o los conservantes, entre otros, pueden acelerar la muerte de bacterias. Además, los valores de pH más bajos, la hipoxia y la luz oscura, la Alta humedad, etc., causan una gran cantidad de muertes microbianas en los alimentos secos.

El estudio de la relación entre la supervivencia de salmonela, Staphylococcus aureus, microorganismos tóxicos alimentarios cls. sotulinum y la AW ha demostrado que la germinación de esporas bacterianas es menor que el valor de la AW necesario para la reproducción de bacterias nutritivas. Por lo tanto, en los alimentos con valores de AW más bajos (se permite la germinación de esporas, pero las bacterias nutritivas no pueden crecer) el número de esporas disminuirá, y tales alimentos incluso se volverán estériles durante el almacenamiento.

La supervivencia de los parásitos presentes en los alimentos también se ve afectada por los bajos valores de aw, que pueden ser asesinados durante el proceso de congelación o secado. Al estudiar la supervivencia de la triquina en la carne durante el proceso de secado, se observó que en las salchichas fermentadas estos parásitos se inactivaban cuando los valores de AW eran de 0949 a 0931, mientras que en el jamón crudo la AW debía ser de 0948 a 0904.

A partir de lo anterior, se puede concluir que al seleccionar las condiciones adecuadas (aw, ph, humedad, conservantes, etc.), se puede reducir o matar microorganismos, mejorando así la estabilidad y seguridad de los alimentos.

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Actividad hídrica de los alimentos

En los alimentos bajos en humedad (aw = 0,0 a 0,6) y los alimentos medios en humedad (aw = 0,6 a 0,9), reducir el valor de AW puede mejorar la estabilidad y seguridad de los alimentos, pero en los alimentos altos en humedad (aw = 0,9 a 1,0), este fenómeno no es obvio. El valor AW no solo ayuda a la conservación de los alimentos tradicionales, sino que también ayuda a la conservación de los nuevos alimentos modernos.

Para reducir el valor de Aw en los alimentos, generalmente se utilizan métodos como deshidratación seca, concentración o adición de agentes humectantes. Después de que los alimentos se secan o se concentran, los solutos se acumulan en el agua residual, lo que puede reducir el valor de AW. Los agentes humectantes utilizados en los alimentos tradicionales son principalmente NaCl y sacarosa, que se añaden a los alimentos en la misma proporción, de los cuales nac1 tiene tres veces más capacidad para reducir el valor de AW que la sacarosa.

Los humectantes utilizados en los nuevos alimentos son principalmente glicerina, sorbitol, lactato, propilenoglicol, etc. Añadir algunos ingredientes con bajo contenido de agua a los alimentos, como almidón, leche en polvo o proteína de soja, también puede reducir el valor de aw, y en los productos cárnicos, aumentar la cantidad de grasa también puede reducir el valor de aw, porque el contenido de agua en la grasa es pequeño, solo del 5 al 10%, mientras que el contenido de agua en la carne es tan alto como del 70 al 75%.

AW promueve la conservación, estabilidad y seguridad de los alimentos secos o los alimentos con agentes humectantes, pero el grado de impacto en los diferentes alimentos es diferente.

Los alimentos con alto contenido de humedad, como la leche fresca, la carne, el pescado, las verduras, las frutas, etc., son propensos a infectarse con bacterias Gram - negativas y Gram - positivas o moho de rápido crecimiento, situaciones similares también ocurren en alimentos con trazas de sal, como salchichas de ternera, etc., y la prevención es refrigerar o calentar.

Se puede prolongar la vida útil de los alimentos dentro del rango de AW = 0,95 a 0,90, como alimentos horneados, quesos fermentados, mantequilla salada, salchichas fermentadas, jamón crudo, Encurtidos y jugos secos concentrados.

Estos alimentos pueden mantener la frescura secando y agregando cloruro de sodio, sacarosa y otros métodos. después de la fermentación de los alimentos ricos en agua, el ph, la flora competitiva y la infiltración de aire jugarán un papel más importante en la estabilidad de los alimentos.

Alimentos hidratados medios, como quesos viejos, salchichas duras, jamón cocido, pescado curado, mermelada, caramelos blandos de jugo y frutas secas, el método de conservación de estos productos es agregar una cantidad adecuada de sal o azúcar y secarlos. La corrupción de los alimentos con humedad media es causada principalmente por moho resistente a la temprano o levadura resistente a la Alta permeabilidad, mientras que la corrupción causada por bacterias resistentes a la sal es muy pequeña, por lo que la adición de ácido sórbico, dióxido de azufre, etc. a estos alimentos puede inhibir la flora corrupta.

Los alimentos bajos en agua, ordenados de alto a bajo valor aw, son principalmente: chocolate, dulces, miel, cacao, pastel, leche en polvo, harina y verduras secas, etc., que son difíciles de cultivar bacterias en estos alimentos. Estos productos alcanzan valores bajos de AW después del secado, pero se debe evitar la deshidratación excesiva. Los agentes humectantes juegan un cierto papel en la estabilidad de los alimentos anteriores, pero la deshidratación juega un papel decisivo en la mayoría de los casos.

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Efecto barrera y su aplicación en la anticorrosión de Alimentos

La estabilidad y la seguridad de la mayoría de los alimentos no dependen completamente de los bajos valores de aw, hay otros factores que influyen, en el trabajo real, los valores de AW deben considerarse de manera integral con otros factores.

En la industria alimentaria, el "efecto barrera" se refiere a una combinación de factores que afectan la calidad del almacenamiento de alimentos, como el calentamiento, el enfriamiento, la actividad del agua, la acidez, la desoxidación, los conservantes y la flora competitiva, derivados del "efecto barrera" del concepto de "tecnología barrera".

Para lograr el objetivo de la anticorrosión de los alimentos, el uso de un método para resolver uno de los factores anteriores a menudo no logra los resultados deseados, la "tecnología de obstáculos" es un uso integral de varios métodos, como el tratamiento térmico, la regulación del pH y la desoxidación, la adición de conservantes, la selección de la actividad del agua adecuada, etc. El grado de uso y la cantidad de uso de cada método no alcanzan los estándares límite de uso individual, pero debido a la sinergia de varios métodos, el efecto final de conservación es ideal.

La actividad microbiana de los alimentos durante la fermentación o el almacenamiento no es estática sino dinámica, por lo que esta predicción microbiana también es importante para la conservación de los alimentos.

Al considerar los obstáculos inherentes a un alimento, es necesario conocer la curva de crecimiento de las bacterias corruptas durante el almacenamiento de los alimentos (por ejemplo, en productos cárnicos empaquetados al vacío) o las bacterias tóxicas para los alimentos (por ejemplo, en salchichas), así como la curva de supervivencia de las bacterias tóxicas para los alimentos bajos en agua (en productos secos o congelados), en el trabajo de investigación y desarrollo de nuevos alimentos, los efectos de los obstáculos y la microbiología predictiva se pueden utilizar para el diseño del producto y el control de calidad, estableciendo análisis de riesgos y puntos de control críticos para los alimentos.

El efecto barrera se aplica generalmente al desarrollo de alimentos con humedad media y alimentos con humedad alta, como los productos cárnicos con humedad media, que utilizan un calentamiento moderado durante el procesamiento, junto con la adición de cloruro de sodio o sacarosa para reducir el valor de aw, que se seca adecuadamente y, tras un tratamiento integral, el producto terminado contiene solo muy pocos microorganismos.

La prevención de la reinfección después del procesamiento de la carne es una cuestión clave para la conservación de la carne. el ajuste de AW por debajo de 0,69, junto con la acción de los productos de reacción mirad presentes en la carne, puede inhibir el crecimiento del moho durante el almacenamiento y puede causar una rápida muerte de salmonella y estafilococos.

Los productos cárnicos de alta humedad que no se almacenan en ambientes congelados se pueden dividir en F - spp (es decir, productos estabilizados en estanterías obtenidos por calentamiento), AW - spp y PH - spp, que son igualmente importantes para todos estos productos, ajustando el valor de AW a 0,97 o 0,96, el pH a menos 6,5, y las salchichas esterilizadas de alta presión F - spp (f > 0,4) pueden tener un potencial eléctrico redox más bajo y convertirse en estériles durante el almacenamiento, ya que las esporas residuales, aunque brotan, no crecen microorganismos de reproducción asexual, por lo que mueren.

AW - spp solo necesita calentarse a 78 ° C durante el procesamiento, el valor de AW es inferior a 0,95, y solo una pequeña cantidad de esporas bacterianas residuales y microorganismos tóxicos corruptos están bloqueados.

Ajustar el pH en el pH - spp a 5,4 a 5,6, acompañado de un proceso de calentamiento moderado (80 ° c), para evitar que las esporas bacterianas dañadas y las bacterias no activadas reinfecten el producto, estos procesos se realizan después del embalaje. Las salchichas fermentadas también utilizan técnicas de obstáculos como la incorporación de nitritos, desoxidación, flora competitiva, ajuste del pH y calentamiento del valor aw, entre otras, para garantizar la estabilidad y seguridad del producto. La tecnología de obstáculos se ha utilizado ampliamente en el procesamiento de productos cárnicos.