Por definición, la actividad del agua en los alimentos es la relación entre la presión de vapor del agua en el alimento y la presión de vapor del agua pura a la misma temperatura y su símbolo es “aw.”
Teóricamente, el valor de la actividad del agua está entre 0 y 1; sin embargo, la actividad del agua en los alimentos varía entre 0,1 y 0,99. La actividad del agua no tiene unidades porque expresa una proporción.
aw = P/P0
P: La presión de vapor del agua en los alimentos,
P0: Presión de vapor del agua pura
La actividad del agua de un alimento se determina instrumentalmente con un dispositivo llamado “medidor de actividad del agua.” En este análisis, se coloca algo de alimento en el recipiente de muestra del dispositivo y la actividad del agua se determina como resultado de que el alimento alcance la presión de vapor de equilibrio en distintos momentos.
Cada alimento contiene más o menos agua. Inesperadamente, las frutas secas y los cereales, que definimos como alimentos secos, contienen cantidades relativamente grandes de agua en proporciones variables, como entre un 10 y un 15 %.
Del mismo modo, la leche en polvo contiene entre un 1 y un 4% de agua. Frutas como los pepinos y los tomates, que tienen una estructura sólida, contienen entre un 95 y un 96 % de agua. (Para información detallada ver Agua en los Alimentos; Formas, Características e Importancia)
Sin embargo, la actividad acuosa de dos alimentos con el mismo contenido de agua puede ser diferente entre sí debido a las diferentes estructuras de los alimentos. Por ejemplo, mientras que la actividad acuosa de los cereales que contienen entre un 10 y un 13 % de agua está entre 0,65 y 0,75 aw, la actividad acuosa de los frutos secos que contienen entre un 15 y un 20 % de agua está entre 0,60 y 0,65 aw.
Por tanto, se vuelve más importante conocer el grado de actividad del agua que tiene, más que el contenido de agua del alimento. La siguiente tabla muestra los valores de actividad del agua de algunos alimentos;
Los efectos de la actividad del agua
La actividad del agua en los alimentos es importante de dos maneras. Primero, los microorganismos necesitan un cierto valor de aw para crecer en los alimentos.
En segundo lugar, para algunas reacciones químicas, ya sean enzimáticas o no enzimáticas, el valor de la actividad del agua tiene un gran efecto en la aceleración o desaceleración de la reacción para algunas reacciones químicas.
En otras palabras, la actividad del agua en los alimentos es efectiva e importante de dos maneras diferentes: microbiológica y química.
1. Los efectos de la actividad del agua sobre las actividades microbianas
Como todo ser vivo, los microorganismos necesitan agua para crecer y reproducirse. El desarrollo y la reproducción de microorganismos en los alimentos son muy riesgosos tanto en términos de deterioro de los alimentos como de salud humana.
Esto es diferente en los alimentos fermentados; por el contrario, se fomenta el crecimiento de “bacterias buenas” que llevan a cabo la fermentación en alimentos fermentados, como en el ejemplo del yogur.
Cuanto más adecuada sea el agua de los alimentos para el desarrollo de microorganismos, mayor será el riesgo. Aquí lo que se entiende por “agua adecuada” es que el microorganismo pueda utilizar esa agua. Para que el microorganismo utilice agua, ésta debe ser de calidad pura.
Procesos como el secado, la congelación, la salazón y la adición de azúcar (como la mermelada), que han sido utilizados por el hombre desde hace mucho tiempo en la conservación de los alimentos, son procesos que se aplican para eliminar o reducir el agua “apta” para los microorganismos de alimento.
Durante el proceso de secado, el agua “adecuada” se evapora y se separa de los alimentos. Al salar y añadir azúcar, el agua existente actúa como disolvente y se convierte en una solución en lugar de agua pura. En última instancia, el crecimiento de microorganismos se suprime o se detiene por completo.
Lo que es notable aquí es que la cantidad de agua en los alimentos no cambia al salarlos o agregarles azúcar, pero como la sustancia se disuelve en ellos, una cantidad significativa ya no es utilizable para los microorganismos.
De hecho, una situación muy común en las mermeladas se puede poner como buen ejemplo para entender la importancia de la actividad del agua. La mermelada contiene una gran cantidad de azúcar y, por tanto, su actividad acuosa es tan baja que los microorganismos no pueden crecer.
Sin embargo, cuando una gota de agua gotea sobre la mermelada o se condensa agua sobre ella, inmediatamente se produce el crecimiento de moho en esa parte. Esto es muy importante en términos de comprender la importancia de la actividad del agua.
Sin embargo, los requerimientos de agua necesarios para el crecimiento de microorganismos difieren entre sí. En este contexto, los valores mínimos de aw requeridos para el crecimiento de algunos microorganismos se determinaron experimentalmente de la siguiente manera;
| Microorganismo | Mínimo aw |
| Bacterias nocivas | 0,91 |
| Levaduras nocivas | 0,88 |
| Mohos nocivos | 0,80 |
| Bacterias halófilas | 0,75 |
| Mohos xerófilos | 0,62 |
| Levaduras osmófilas | 0,61 |
| Algunas especies de bacteria | |
| Clostridium botulinum tip E | 0,97 |
| Clostridium botulinum tip A ve B | 0,94 |
| Clostridium perfingens | 0,95 |
| Pseudomonas spp. | 0,96 |
| Pseudomonas fluorescens | 0,97 |
| Pseudomonas fragi | 0,91 |
| Acinetobacter spp. | 0,96 |
| Escherichia coli | 0,95 |
| Bacillus subtilis | 0,95 |
| Bacillus cereus | 0,95 |
| Bacillus stearothermophilus | 0,93 |
| Salmonella spp. | 0,92-0,95 |
| Lactobacillus viridescens | 0,94 |
| Listeria monocytogenes | 0,92 |
| Staphylococcus aureus | 0,86 |
| Enterobacter aerogenes | 0,95 |
| Pediococcus cerevisiae | 0,94 |
| Vibrio parahaemolyticus | 0,94 |
| Algunas especies de moho | |
| Rhizopus stolonifer | 0,93 |
| Rhizopus nigricans | 0,93 |
| Botrytis cineria | 0,93 |
| Aspergillus citri | 0,84 |
| Aspergillus flavus | 0,78 |
| Aspergillus niger | 0,78 |
| Aspergillus versicolor | 0,78 |
| Aspergillus ochraceous | 0,77 |
| Aspergillus glaucus | 0,70 |
| Penicillium expansum | 0,83 |
| Penicillium islandicum | 0,83 |
| Penicillium patulum | 0,81 |
| Penicillium citrinum | 0,80 |
| Penicillium chrysogenum | 0,79 |
| Algunas especies de levadura | |
| Candida utilis | 0,94 |
| Saccharomyces cerevisiae | 0,90 |
| Saccharomyces baiht | 0,80 |
| Debaryomyces hansenii | 0,83 |
| Xeromyces bisporus | 0,61 |
| Zygosaccharomyces rouxii | 0,62 |
Los datos de la tabla anterior son los datos obtenidos como resultado de experimentos de laboratorio. Sin embargo, el comportamiento de los microorganismos en su entorno natural difiere de su comportamiento en el entorno experimental.
En general, los microorganismos requieren valores de aw más altos para crecer en medios alimentarios que in vitro. Por ejemplo, Staphylococcus aureus puede crecer con 0,86 aw en el entorno experimental, mientras que la misma bacteria no puede crecer en camarones con 0,89 aw.
Una situación similar también se observa en la transferencia de genes entre microorganismos, que exhiben diferentes comportamientos en ambientes experimentales y diferentes comportamientos en ambientes naturales como los alimentos y los intestinos.
Ya sabes, se pueden ver diferentes comportamientos y personajes en las personas en el hogar, en el trabajo o en otros entornos sociales; asimismo, los microorganismos pueden exhibir diferentes comportamientos en diferentes ambientes.
El hecho de que muchos otros factores, junto con aw, sean eficaces en el crecimiento de microorganismos conduce a este resultado.
Por otro lado, el valor mínimo de aw requerido para que algunos microorganismos productores de toxinas produzcan toxinas es mayor que el valor de actividad del agua requerido para su crecimiento. Ejemplos de estos microorganismos son Staphylocooccus aureus, Penicillium patulum, Aspergillus flavus y Aspergillus clavatus.
Además, cuanto más lejos estén la temperatura y la acidez del ambiente de ser adecuadas para el microorganismo, mayor será el valor de aw necesario para su crecimiento.
Por ejemplo, mientras que la actividad de agua mínima requerida por Por ejemplo, la actividad de agua mínima requerida por Clostridium botulinum tipo A es 0,94 en las condiciones óptimas de crecimiento de 37oC y pH 7,0, mientras que cuando el pH cae a 5,3 a la misma temperatura, el requerimiento de aw aumenta a 0,99.
Como resultado, al evaluar el efecto de la actividad del agua sobre los microorganismos, se puede decir que;
• En general, no se observa deterioro de los alimentos causado por bacterias cuando la aw es inferior a 0,90. Las bacterias pueden sobrevivir durante mucho tiempo en alimentos con una actividad de agua inferior a 0,90, pero es poco probable que crezcan y se reproduzcan, provocando el deterioro de los alimentos.
• En los alimentos con una actividad de agua entre 0,90 y 0,80, el deterioro suele ser causado por levaduras y mohos. Los microorganismos xerófilos, halófilos y osmófilos hasta un valor aw de 0,60 pueden suponer un riesgo de deterioro.
• En general, los alimentos con una actividad de agua inferior a 0,60 aw son alimentos en los que los microorganismos no pueden crecer y, por lo tanto, es poco probable que se dañen.
Sin embargo, vale la pena repetir que los microorganismos no pueden crecer en alimentos con baja actividad de agua, pero pueden sobrevivir. El ejemplo más conocido de esto se ve en el proceso de congelación de alimentos. Al congelar los alimentos, su actividad acuosa se puede reducir entre 0,1 y 0,25.
Los microorganismos no pueden crecer con estos valores de aw. Por tanto, los alimentos congelados se pueden almacenar durante mucho tiempo [1]. Sin embargo, muchos de los microorganismos de los alimentos sobreviven aunque no puedan crecer.
Por lo tanto, incluso si el alimento está libre de riesgo de deterioro mientras está congelado, inmediatamente enfrenta el riesgo de deterioro microbiano tan pronto como esté a temperatura ambiente. Esto lo podemos observar muy bien a la hora de almacenar carne en casa.
2. Los efectos de la actividad del agua sobre las actividades químicas
Aunque no se conoce claramente el efecto de la actividad del agua en términos de reacciones químicas, algunos estudios muestran que la actividad del agua tiene un efecto sobre la velocidad de las reacciones químicas. La actividad del agua afecta las siguientes reacciones;
a) Oxidación de lípidos
El concepto de oxidación de lípidos generalmente se refiere a la saturación de ácidos grasos insaturados al reaccionar con el oxígeno.
La velocidad de las reacciones de oxidación de los lípidos fluctúa a medida que aumenta la actividad del agua. Generalmente, la velocidad de reacción aumenta al pasar de valores de 0,1 a 0,3 aw.
La velocidad de reacción disminuye de 0,3 a 0,5 aw; Al pasar de 0,5 a 0,75 aw, la velocidad de reacción vuelve a aumentar y, después de 0,75, la velocidad de reacción vuelve a disminuir.
b) Reacción de Maillard
La reacción de Maillard es una de las reacciones de pardeamiento no enzimáticas. La reacción de Maillard tiene lugar entre los extremos reductores de los carbohidratos y los grupos amino de proteínas y aminoácidos.
El principal factor que afecta la reacción de Maillard es la temperatura. Sin embargo, aw también tiene un efecto sobre la velocidad de la reacción de Maillard. Según un estudio, la velocidad de reacción alcanza su máximo entre 0,60 y 0,70 aw.
Después de 0,7 aw, la velocidad de reacción disminuye. Esta situación se explica por el hecho de que la dilución aumenta a medida que aumenta la actividad del agua.
c) Reacciones enzimáticas
Se cree que la función del agua en las reacciones enzimáticas es asegurar el movimiento de sustratos y productos. En este contexto, la velocidad de las reacciones enzimáticas aumenta con el aumento de la actividad del agua.
Sin embargo, se necesita más investigación sobre el efecto de la aw en las reacciones enzimáticas.
d) Oxidación del ácido ascórbico
La tasa de degradación del ácido ascórbico, también conocido como vitamina C, aumenta en proporción directa al aumento de la actividad del agua. En un estudio, la vida media de la vitamina C fue de 76 días a una temperatura constante de 30oC y 0,1 aw, mientras que este período fue de 6 días con una actividad de agua de 0,65.
[1] En el almacenamiento congelado de mantequilla, el amargor de la mantequilla que aparece después de un tiempo no es de origen microbiano. El amargor de la mantequilla almacenada mediante congelación se debe a que la enzima lipasa que se encuentra en la estructura natural de la leche continúa su actividad incluso a -40oC. La lipasa descompone las moléculas de grasa y se liberan ácidos grasos de sabor amargo.
Referencias;
Kisla, D., 2013. Düşük Su Aktivitesi ile Gıdalaların Korunması. In: Gıda Mikrobiyolojisi, Ed: Erkmen O. Efil Publisher, Ankara. (Turco)
Us, F., 2014. Su ve Buz. In: Gıda Kimyası, Ed: Saldamlı İ., Hacettepe University Publisher, Ankara. (Turco)
Yıldırım, İ., 2009. Notas de la conferencia sobre microbiología de alimentos. Akdeniz University, Antalya. (Turco)
Uysal Seçkin, G. and Taşeri, L., 2015. Semi-dried vegetables and fruits. Pamukkale University Journal of Engineering Sciences, 21(9), 414-420. (Inglés)
Be First to Comment