Os antigos sabiam que secar alguns alimentos frescos poderia prolongar o período de armazenamento, mas descobriram mais tarde que o conteúdo de água nos alimentos não estava diretamente relacionado à estabilidade e segurança dos alimentos, mas sim ao "estado" da água, ou a "disponibilidade" da água nos alimentos está relacionada à estabilidade e segurança dos alimentos, introduzindo o conceito de atividade hídrica.
A atividade hídrica é a proporção entre a pressão de vapor da água em alimentos e a pressão de vapor da água pura à mesma temperatura. Em Aw, não indica a força da ligação das moléculas de água nos alimentos, mas apenas uma representação das propriedades médias de um sistema.
A atividade hídrica é um indicador importante no controle da qualidade dos alimentos e é extremamente útil ao considerar a relação entre a qualidade de conservação de um alimento e a corrupção microbiana.
É importante ressaltar que a atividade de umidade é diferente da umidade de equilíbrio relativo, a atividade de umidade dos alimentos indica a natureza intrínseca dos alimentos, relacionada com a estrutura da composição dos alimentos, enquanto a umidade de equilíbrio relativo está relacionada com a natureza da atmosfera no equilíbrio dos alimentos.
01 e
Relação da atividade hídrica com os micróbios
A atividade hídrica nos alimentos pode afetar a reprodução, o metabolismo (incluindo a produção de toxinas), a resistência e a sobrevivência dos micróbios nos alimentos, portanto, a atividade hídrica está associada não apenas aos micróbios nocivos que causam a corrupção dos alimentos, mas também aos micróbios benéficos necessários para a fermentação dos alimentos.
Efeitos na reprodução dos micróbios
O valor Aw não só afeta a germinação dos esporos dos micróbios, mas também o crescimento e a reprodução das bactérias. A maioria dos micróbios relacionados com alimentos cresce melhor com valores de Aw mais altos, mas apenas alguns precisam crescer com valores de Aw mais baixos.
Portanto, se o valor Aw for reduzido, as espécies de micróbios reprodutíveis nos alimentos diminuirão, os diferentes tipos de micróbios exigem diferentes valores Aw, as bactérias exigem a atividade hídrica mais alta, Aw > 0,9 pode crescer e reproduzir-se; Em seguida, a levedura, que requer Aw > 0,87, e novamente o mofo, que começa a se reproduzir quando Aw é 0,8. Além disso, micróbios do mesmo gênero e espécies diferentes não exigem exatamente a mesma Aw.
Tabela 1 Vida hídrica mínima necessária para o crescimento dos micróbios
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Embora os valores mínimos de Aw sejam conhecidos para a reprodução de diferentes espécies de micróbios, a maioria destes valores são obtidos em condições de laboratório, ou seja, quando apenas os valores Aw são controlados e as restantes condições de crescimento estão próximas dos valores ideais. Essas condições são difíceis de alcançar para os alimentos, por isso os dados da literatura são um valor limite para referência.
Os alimentos produzidos pela adsorção (secagem) em comparação com os alimentos produzidos pela adsorção (rehidratação), os micróbios no primeiro são mais tolerantes a baixa Aw do que o último, o que significa que o processo de adsorção pode melhorar a estabilidade dos alimentos, mas o preço dos alimentos produzidos é relativamente alto.
Além disso, quando a glicerina está presente, certos micróbios podem crescer, gêmeos e formar esporos com valores Aw mais baixos, muito menores do que com NaCI ou sacarose como umidificante, o que faz sentido para alimentos com umidade média.
Se o sal e a sacarose são usados como umidificantes, o valor limite Aw para a maioria das bactérias Gram-negativas que causam a corrupção dos alimentos é de 0,95 e para as bactérias Gram-positivas é de 0,90; Para o Staphylococcus aureus, o limiar é 0,9 no caso anaeróbico e 0,86 no ar, e todos os micróbios, incluindo leveduras resistentes à alta osmose e mofo precoce, são inibidos quando o Aw é inferior a 0,60.
Redução do impacto na atividade metabólica dos micróbios
Os valores Aw podem diminuir a taxa de crescimento dos micróbios e, consequentemente, a taxa de corrupção dos alimentos, as toxinas alimentares e a atividade metabólica dos micróbios, mas os valores de atividade da água necessários para interromper diferentes processos metabólicos são diferentes. Por exemplo, os valores de Aw necessários para as bactérias formarem esporos são maiores do que os valores em que elas crescem. De fato, o processo gêmeo de um esporo pode ocorrer abaixo do limiar de seu crescimento.
A produção de toxinas é a atividade metabólica microbiana mais relacionada com a saúde humana. No caso do crescimento da bactéria, a formação de toxinas é possível manter os valores mínimos de Aw para o seu crescimento e formação de toxinas, classe A de 0,95, classe B de 0,94 e classe E de 0,97. Estes valores são medidos com NaCl como umidificante, e os valores são mais baixos se a glicerina é usada como umidificante.
O crescimento do stafilococco amarelo-dourado e a formação de toxinas intestinais também estão associados ao Aw, aumentando a concentração de NaCl, inibindo o crescimento das bactérias e a formação de toxinas intestinais, o efeito de inibição das toxinas intestinais é mais forte. A redução do valor Aw tem um efeito maior sobre a toxina enterotoxina B do que sobre a toxina enterotoxina A.
Existem pelo menos 200 espécies de micotina produzidas por muitos mofos, por isso a relação entre Aw e o crescimento do mofo e a produção de toxinas é muito complexa, e geralmente se acredita que o valor de atividade hídrica necessária para o crescimento do mofo tóxico é menor do que o valor de atividade hídrica necessária para a formação de toxinas. Além disso, devido à produção de água metabólica, o mofo que cresce pode aumentar o valor Aw do ambiente de crescimento. Portanto, a presença de toxinas em alimentos com bactérias biológicas ou fungos é altamente provável,
Efeitos da resistência térmica microbiana
O aquecimento é uma maneira eficaz comumente usada para inibir ou matar os micróbios nos alimentos, com diferentes resistências ao calor para os diferentes micróbios e seus esporos.
Entre os fatores que determinam a resistência térmica das bactérias, as propriedades físicas do solvente térmico, a composição química e o valor Aw são importantes, em geral, a resistência térmica dos esporos bacterianos aumenta com a diminuição do valor Aw, na faixa Aw de 0,2 ~ 0,4 é a mais forte. Por exemplo, em micróbios nutricionais, a redução do valor Aw do meio em suspensão, a resistência térmica aumenta significativamente, o efeito é muito proeminente quando NaCl é usado como umidificante. Às vezes, a resistência térmica das bactérias em soluções de alta concentração é menor do que em soluções diluídas, porque o próprio solúvio pode agravar a destruição térmica das células durante o aquecimento.
Efeitos na capacidade de sobrevivência dos micróbios
Os micróbios que não podem crescer morrem gradualmente. Portanto, se o valor Aw do alimento for inferior ao mínimo do crescimento dos micróbios, o número de micróbios diminuirá lentamente. Em casos de baixa Aw, a bactéria Gram-positiva é mais sobrevivente do que a bactéria Gram-negativa.
Em alimentos congelados (Aw < 0,10), o número de micróbios aumenta com a diminuição do valor Aw, o que é raro em alimentos com uma certa umidade. Substâncias protetoras como proteínas, açúcares não reduzidos ou glicerina podem aumentar o número de bactérias no armazenamento de alimentos. Ácidos graxos não esterizados ou conservantes podem acelerar a morte das bactérias. Além disso, o pH mais baixo, a baixa quantidade de oxigênio e luz escura, a alta umidade e outros causam a morte de micróbios em alimentos secos.
Estudos sobre a relação entre a sobrevivência e a Aw dos micróbios tóxicos alimentares Salmonella, Staphylococcus aureus e Cl.Sotulinum demonstraram que os germes dos esporos bacterianos são menores do que os valores de Aw necessários para a reprodução das bactérias nutricionais. Assim, o número de esporos diminui em alimentos com baixos valores Aw (que permitem a germinação de esporos, mas as bactérias nutritivas não podem crescer), o que pode até tornar-se estéril durante o armazenamento.
A sobrevivência dos parasitas transportados nos alimentos também é afetada por baixos valores de Aw, que podem ser mortos durante o congelamento ou secagem. Ao estudar a sobrevivência das roupas na carne durante o processo de secagem, observou-se que esses parasitas são desativados em salsichas fermentadas quando o valor Aw é de 0,949 a 0,931, enquanto que no presunto cru o Aw deve ser de 0,948 a 0,904.
A partir do que foi descrito acima, pode-se concluir que a escolha das condições adequadas (Aw, pH, umidade, conservantes, etc.) pode reduzir ou matar os micróbios, melhorando a estabilidade e a segurança dos alimentos.
02 e
Atividade hídrica dos alimentos
Em alimentos com baixa umidade (Aw = 0,0 a 0,6) e alimentos com umidade média (Aw = 0,6 a 0,9), a redução do valor Aw pode melhorar a estabilidade e a segurança dos alimentos, mas em alimentos com alta umidade (Aw = 0,9 a 1,0), este fenômeno não é óbvio. Os valores Aw não são apenas úteis para a conservação de alimentos tradicionais, mas também para a conservação de novos alimentos modernos.
Para reduzir o valor Aw em alimentos, geralmente usando métodos como desidratação seca, concentração ou adição de umidificante. Quando os alimentos são secos ou concentrados, o solúvel se acumula na água residual, reduzindo o valor Aw. Os umidificantes usados em alimentos tradicionais são principalmente NaCl e sacarose, ambos adicionados aos alimentos na mesma proporção, onde NaC1 é três vezes mais capaz de reduzir Aw do que a sacarose.
Os hidratantes usados em novos tipos de alimentos são principalmente glicerina, sorbidol, lactato, acrílico-etanol, etc. A adição de alguns componentes com baixo teor de água, como amido, leite em pó ou proteína de feijão, também pode reduzir o valor de Aw, e em produtos de carne, a adição de gordura também reduz o valor de Aw, porque a gordura tem pouco teor de água, apenas 5 a 10%, enquanto o teor de água na carne é de até 70 a 75%.
Aw contribui para a conservação, estabilidade e segurança de alimentos secos ou com hidratantes adicionados, mas o efeito varia em diferentes alimentos.
Alimentos com alta umidade, como leite fresco, carne, peixe, vegetais, frutas, etc., são facilmente infectados por bactérias Grant negativas e Grant positivas ou mofo de rápido crescimento, situações semelhantes também ocorrem em alimentos com microssais, como salsichas de carne bovina, etc., a maneira de prevenir é refrigerar ou aquecer.
Os alimentos na faixa de Aw = 0,95 a 0,90, como assados, queijos fermentados, manteiga salgada, salsichas fermentadas, presunto cru, salsichas e sucos concentrados, podem prolongar a validade.
Estes alimentos podem ser mantidos frescos por meio da secagem e adição de cloreto de sódio, sacarose e outros métodos, após a fermentação de alimentos com alta umidade, o pH, a flora competitiva e a infiltração de ar desempenharão um papel maior na estabilidade dos alimentos.
Alimentos moderados, como queijo Chen, salsichas duras, presunto cozido, marinado de peixe, mermelada, suco de caramelo e frutas secas, são conservados com a adição de uma quantidade adequada de sal ou açúcar e secados. A corrupção de alimentos com umidade média é causada principalmente por mofo precoce resistente ou levedura altamente osmosa, e a corrupção causada por bactérias resistentes ao sal é rara, portanto, a adição de ácido sorbitico, dióxido de enxofre e outros nestes alimentos pode inibir a flora corrompida.
Alimentos com baixa umidade, em ordem de alto a baixo por valor Aw são principalmente: chocolate, doces, mel, cacau, bolo, leite em pó, farinha e legumes secos, etc. Estes alimentos são difíceis de crescer bactérias. Estes produtos alcançam valores Aw muito baixos após secagem, mas deve ser evitado excesso de desidratação. Umidificadores desempenham um papel na estabilidade dos alimentos acima, mas na maioria dos casos a desidratação desempenha um papel decisivo.
03 e
Efeitos de barreira e sua aplicação na conservação de alimentos
A estabilidade e a segurança da maioria dos alimentos não dependem inteiramente do baixo valor de Aw, há outros fatores de influência, no trabalho real, o valor de Aw deve ser considerado em conjunto com outros fatores.
Na indústria alimentar, o "efeito de barreira" refere-se a uma combinação de fatores que afetam a qualidade do armazenamento de alimentos, incluindo aquecimento, resfriamento, atividade hídrica, acidez, desoxigenação, conservantes e bactéria competitiva, e o conceito de "tecnologia de barreira" é derivado do "efeito de barreira".
Para alcançar o propósito de conservação de alimentos, a adoção de um método para resolver um dos fatores acima, muitas vezes não alcançar o efeito desejado, "tecnologia de barreira" é a combinação de vários métodos, como tratamento de aquecimento, ajuste do pH e desoxigenação, adição de conservantes, escolha da atividade de água apropriada, etc., onde o grau de uso e a quantidade de cada método não atingem os padrões limites de uso individual, mas devido à sinergia de vários métodos, o efeito final de conservação é mais ideal.
A atividade dos micróbios durante a fermentação ou armazenamento de alimentos não é estática, mas dinâmica, por isso a previsão microbiana também é importante para a conservação de alimentos.
Ao considerar as barreiras intrínsecas de um alimento, é necessário entender a curva de crescimento de bactérias corrompidas durante o armazenamento de alimentos (por exemplo, em produtos de carne embalados a vácuo) ou bactérias tóxicas para alimentos (por exemplo, em salsichas), bem como a curva residual de bactérias tóxicas para alimentos em alimentos com baixa umidade (em produtos secos ou congelados), na pesquisa e desenvolvimento de novos tipos de alimentos, os efeitos de barreiras e a microbiologia preditiva podem ser usados para o design de produtos e o controle de qualidade, para elaborar a análise de riscos e pontos críticos de controle dos alimentos.
Os efeitos de barreira são geralmente aplicados ao desenvolvimento de alimentos com umidade moderada e alimentos com alta umidade, como produtos de carne com umidade moderada, que usam aquecimento amortiguado durante o processamento, ao mesmo tempo que adicionam cloreto de sódio ou sacarose para reduzir o valor Aw, secam adequadamente e, após o tratamento sintetizado, contêm apenas poucos micróbios no produto acabado.
A prevenção da reinfecção após o processamento da carne é uma questão fundamental para a proteção da carne, e ajustar a Aw para abaixo de 0,69, juntamente com o efeito dos produtos da reação Milad presentes na carne, pode inibir o crescimento do mofo durante o armazenamento e fazer com que Salmonella e Staphylococcus morram rapidamente.
Os produtos de carne com alta umidade que não são armazenados em ambientes congelados podem ser divididos em F-spp (ou seja, produtos estabilizadores de prateleiras feitos por aquecimento), Aw-spp e vários tipos de pH-spp, para todos esses produtos, o valor Aw é igualmente importante, ajustando o valor Aw para 0,97 ou 0,96, pH ajustado para <6,5, salsichas esterilizadas por alta pressão F-spp (F> 0,4) podem ter um menor potencial eletroducial oxidativo e podem tornar-se estériles durante o armazenamento, porque os esporos residuais, embora brotem, não crescem e, portanto, morrem.
Aw-spp só precisa ser aquecido até 78 ° C durante o processamento, Aw valor inferior a 0,95, e apenas uma pequena quantidade de esporos bacterianos restantes, micróbios corrosivos tóxicos são bloqueados.
Ajuste o pH no pH-spp para 5,4 ~ 5,6, acompanhado de um processo de aquecimento amortiguado (80 ° C), para evitar que os esporos bacterianos danificados e as bactérias inativas reinfectam o produto, todos estes processos são realizados após a embalagem. As salsichas fermentadas também usam técnicas de barreira, como a adição de nitritos, desoxificação, flora competitiva, regulação do pH e aquecimento Aw, para garantir a estabilidade e a segurança do produto. A tecnologia de barreiras tem sido amplamente utilizada no processamento de produtos de carne.
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