Τι είναι η δραστηριότητα του νερού (στα τρόφιμα);
Είναι μια από τις πιο σημαντικές παραμέτρους κατά τον καθορισμό της διάρκειας ζωής των τροφίμων. Αυτό εξηγεί γιατί η κρούστα της πίτας σας γίνεται μουσκεμένη με την πάροδο του χρόνου. Και ακούγεται πιο περίπλοκο από ό,τι είναι:δραστηριότητα στο νερό. Για κάθε επιστήμονα τροφίμων, η δραστηριότητα του νερού παίζει σημαντικό ρόλο στην ανάπτυξη και τη βελτίωση των προϊόντων διατροφής.
Αλλά η δραστηριότητα του νερού μπορεί να είναι μια κάπως αφηρημένη έννοια για κάποιους. Κάποιοι μπορεί να πιστεύουν ότι η δραστηριότητα του νερού αντιπροσωπεύει την ποσότητα νερού στα τρόφιμα. Και ενώ τα δύο είναι συγγενικά, δεν είναι το ίδιο! Θα βουτήξουμε στη θεωρία της δραστηριότητας του νερού για να εξηγήσουμε τι είναι πραγματικά.
Σημείωση: Αυτή είναι μια γενική εισαγωγή στη δραστηριότητα του νερού. Έχουμε ξεχωριστά άρθρα που συζητούν τη σημασία της δραστηριότητας του νερού για την ανάπτυξη μικροοργανισμών και την επίδραση της δραστηριότητας του νερού στη μετανάστευση υγρασίας.
Τι είναι η δραστηριότητα του νερού (aw )?
Το να γνωρίζετε πόσο νερό περιέχει το φαγητό σας είναι σχετικά απλό. Εάν δεν ξέρετε τι είναι, μπορείτε να το προσδιορίσετε στεγνώνοντας το φαγητό. Η απώλεια βάρους κατά την ξήρανση αντιπροσωπεύει πόση ποσότητα νερού υπήρχε. Εάν γνωρίζετε την περιεκτικότητα σε νερό των συστατικών που συνθέτουν το προϊόν, μπορείτε να υπολογίσετε την περιεκτικότητα σε νερό του συνολικού μείγματος αυτών των συστατικών. Ίσως χρειαστεί να λάβετε υπόψη κάποια εξάτμιση, αλλά γενικά, τα βασικά μαθηματικά αρκούν.
Ωστόσο, το να γνωρίζετε πόσο νερό υπάρχει στο φαγητό σας δεν είναι πάντα αρκετό. Αντίθετα, για ορισμένες εφαρμογές, πρέπει να γνωρίζετε πόσο νερό είναι «διαθέσιμο». Ένα μέρος του νερού μπορεί να δεσμεύεται από άλλα συστατικά του προϊόντος σας, για παράδειγμα, και ως εκ τούτου δεν είναι δωρεάν. Η ζάχαρη, για παράδειγμα, είναι γνωστό ότι συγκρατεί το νερό και το ίδιο και το αλάτι. Το νερό που δεσμεύεται δεν είναι «διαθέσιμο». Οι μικροοργανισμοί δεν μπορούν να το χρησιμοποιήσουν για να διευκολύνουν την ανάπτυξή τους, ούτε μπορεί να διαχέεται ή να μεταναστεύει στο φαγητό σας.
Εδώ είναι η δραστηριότητα του νερού, που συχνά συντομεύεται ως w Η δραστηριότητα του νερού είναι ένα μέτρο για την ποσότητα του διαθέσιμου νερού. Η δραστηριότητα του νερού είναι μια τιμή μεταξύ 0 και 1. Η τιμή 0 σημαίνει ότι δεν υπάρχει απολύτως διαθέσιμο νερό, αυτό είναι πολύ σπάνιο στα τρόφιμα. Η τιμή 1 σημαίνει ότι όλο το νερό στο προϊόν είναι διαθέσιμο, το οποίο είναι καθαρό νερό. Τα περισσότερα τρόφιμα κυμαίνονται σε ένα εύρος 0,2 και 0,99 για τη δραστηριότητα του νερού.
Παραδείγματα ενόςw -αξίες στα τρόφιμα
Σε γενικές γραμμές, όσο πιο «υγρό» είναι ένα προϊόν, τόσο μεγαλύτερη είναι η δραστηριότητα του νερού. Όπως μπορείτε να δείτε στην παρακάτω λίστα, οι περισσότερες από αυτές τις τιμές εξακολουθούν να είναι αρκετά διαισθητικές.
| Προϊόντα διατροφής | Τυπική δραστηριότητα νερού |
|---|---|
| Φρέσκα φρούτα και λαχανικά | 0,99 |
| Φρέσκο κρέας | 0,99 |
| Γάλα | 0,99 |
| Μπέικον | 0,97 |
| Ψωμί | 0,95 |
| Τορτίγια από αλεύρι | 0,92 |
| Μελάδες | 0,8 |
| Σάλτσα σόγιας | 0,8 |
| Φυστικοβούτυρο | 0,7 |
| Ρύζι | 0,5-0,6 |
| Μέλι | 0,5-0,6 |
| Καβουρδισμένοι κόκκοι καφέ | 0,1-0,3 |
Ο τύπος για τη δραστηριότητα του νερού
Η δραστηριότητα του νερού είναι ένα φυσικό μέτρο και μπορεί να περιγραφεί χρησιμοποιώντας έναν βασικό τύπο:
aw =pατμός / p0
Πού:
- pατμός =πίεση ατμών του φαγητού σας
- p0 =πίεση ατμών καθαρού νερού (υπό τις ίδιες συνθήκες)
Η τάση ατμών ενός υγρού είναι ένα μέτρο για το πόσο εύκολα εξατμίζεται αυτό το υγρό. Πιο τυπικά, είναι η πίεση που προκύπτει από την εξάτμιση ενός υγρού πάνω από ένα υγρό σε ένα κλειστό δοχείο.
Τα υγρά εξατμίζονται πάντα σε κάποιο βαθμό. Εάν αφήσετε ένα ποτήρι νερό στον πάγκο σας, η ποσότητα νερού σε αυτό το ποτήρι θα μειωθεί με την πάροδο του χρόνου. Η δραστηριότητα του νερού συγκρίνει πόσο εύκολα εξατμίζεται το νερό από το προϊόν διατροφής σας σε σύγκριση με αυτό του καθαρού νερού. Εάν το νερό στο φαγητό σας είναι δεσμευμένο, επομένως δεν είναι διαθέσιμο, δεν θα εξατμιστεί τόσο εύκολα, μειώνοντας έτσι τη δραστηριότητα του νερού. Η υδάτινη δραστηριότητα του καθαρού νερού είναι πάντα η υψηλότερη δυνατή τιμή.
Πώς μειώνετε (ή αυξάνετε) τη δραστηριότητα του νερού;
Παρόλο που η περιεκτικότητα σε νερό και η δραστηριότητα του νερού δεν είναι το ίδιο πράγμα, σχετίζονται. Σε γενικές γραμμές, το να διατηρήσετε όλα τα άλλα ίδια, να προσθέσετε περισσότερο νερό, θα αυξήσει τη δραστηριότητα του νερού για παράδειγμα. Λιγότερο νερό μειώνει τη δραστηριότητα του νερού. Για παράδειγμα, ένα ξηρό κράκερ έχει χαμηλότερη δραστηριότητα νερού από ένα υγρό ψωμί. Έτσι, μπορείτε να μειώσετε τη δραστηριότητα του νερού του τροφίμου σας στεγνώνοντάς το.
Ο άλλος σημαντικός παράγοντας που επηρεάζει τη δραστηριότητα του νερού είναι η σύνθεση της τροφής σας. Ορισμένα συστατικά «δεσμεύουν» το νερό, καθιστώντας το λιγότερο διαθέσιμο. Η ζάχαρη για παράδειγμα είναι πολύ καλή στο να δεσμεύει το νερό και έτσι να μειώνει την περιεκτικότητα σε νερό. Το αλάτι μπορεί επίσης να το κάνει, αλλά σε μικρότερο βαθμό (χωρίς να γίνει μη βρώσιμο λόγω της αλμυρής του!).
Γιατί είναι σημαντική η δραστηριότητα του νερού στα τρόφιμα;
Η γνώση της υδάτινης δραστηριότητας του φαγητού σας μπορεί να έχει πολλά οφέλη, τόσο για την ασφάλεια του τροφίμου, όσο και για την ποιότητά του.
Ανάπτυξη μικροοργανισμών
Πρώτα απ 'όλα, η δραστηριότητα του νερού σας λέει εάν και ποιος τύπος μικροοργανισμών μπορούν να αναπτυχθούν μέσα και πάνω στο φαγητό σας. Όσο μεγαλύτερη είναι η δραστηριότητα του νερού, τόσο περισσότεροι (και πιο επικίνδυνοι) μικροοργανισμοί μπορούν να αναπτυχθούν στο φαγητό σας. Ωστόσο, όταν είστε κάτω από ένα καθορισμένο όριο, μόνο μη επιβλαβείς μικροοργανισμοί μπορούν να αναπτυχθούν. Μειώστε ακόμη περισσότερο τη δραστηριότητα του νερού και σχεδόν κανένας μικροοργανισμός θα μπορέσει να αναπτυχθεί και να χαλάσει το φαγητό σας.
Γράψαμε για αυτό με περισσότερες λεπτομέρειες εδώ.
Ποιότητα και τραγανότητα
Όταν δύο συστατικά με διαφορετική δραστηριότητα νερού αγγίζουν το ένα το άλλο, η υγρασία θα αρχίσει γενικά να μετακινείται από το ένα στο άλλο. Το νερό από το συστατικό με την υψηλότερη ενεργότητα νερού (π.χ. μια φρέσκια φρουτώδη γέμιση) θα μεταναστεύσει στο συστατικό με τη χαμηλότερη υδάτινη δραστηριότητα (π.χ. μια τραγανή κρούστα πίτας). Η γνώση και η κατανόηση αυτών των διαφορών είναι απαραίτητη για την ανάπτυξη ενός σταθερού προϊόντος. Για παράδειγμα, μπορεί να χρειαστεί να προσθέσετε λίγη περισσότερη ζάχαρη στη φρουτώδη γέμιση για να μειώσετε τη δραστηριότητα του νερού και να την κάνετε πιο παρόμοια με την κρούστα.
Γράψαμε για τη θεωρία και τους τρόπους αποτροπής αυτού του τύπου μετανάστευσης με περισσότερες λεπτομέρειες εδώ.
Υγρασία και δραστηριότητα νερού
Ο αέρας που μας περιβάλλει περιέχει επίσης υγρασία. Το πόση υγρασία υπάρχει στον αέρα εξαρτάται από τον καιρό και το κλίμα. Σε υγρές περιοχές, ο αέρας περιέχει πολύ περισσότερο νερό από ό,τι ο αέρας σε ξηρές περιοχές που μοιάζουν με έρημο.
Το πόσο νερό υπάρχει στον αέρα, εκφράζεται χρησιμοποιώντας τη σχετική υγρασία. Μπορεί να έχετε δει να χρησιμοποιείται σε μετεωρολογικές προβλέψεις. Εκφράζεται σε μια τιμή που κυμαίνεται από 0 έως 100%, με το 0% να είναι εντελώς ξηρός αέρας.
Η σχετική υγρασία και η δραστηριότητα του νερού ενός προϊόντος συνδέονται στενά. Εάν αφήσετε ένα προϊόν σε αέρα συγκεκριμένης σχετικής υγρασίας, η περιεκτικότητα σε υγρασία θα εξισορροπηθεί με την πάροδο του χρόνου. Με άλλα λόγια, εάν ο αέρας είναι πολύ υγρός και το προϊόν έχει χαμηλή δραστηριότητα νερού, το προϊόν θα απορροφήσει την υγρασία από τον αέρα. Η υδάτινη δραστηριότητα του θα αυξηθεί. Ωστόσο, εάν η σχετική υγρασία του αέρα είναι πολύ χαμηλή, θα συμβεί το αντίθετο, το προϊόν θα στεγνώσει με την πάροδο του χρόνου.
Μέτρηση της δραστηριότητας του νερού
Οι επιστήμονες χρησιμοποιούν αυτό το φαινόμενο της εξισορρόπησης της υγρασίας μεταξύ του αέρα και ενός τροφίμου για να προσδιορίσουν τη δραστηριότητα του νερού ενός τροφίμου. Εάν κλείσετε το τρόφιμο σε ένα μικρό θάλαμο, η υγρασία του περιβάλλοντος αέρα θα είναι σε ισορροπία με αυτή του δείγματος. Μετρώντας αυτή την τιμή σχετικής υγρασίας ισορροπίας (ERH), γνωρίζετε τη υδάτινη δραστηριότητα του τροφίμου. Αυτό εκφράζεται με έναν πολύ απλό τύπο:
aw =ERH / 100
Είναι σημαντικό να έχετε κατά νου ότι αυτή η μέτρηση μετρά τη δραστηριότητα του νερού του συνολικού δείγματος. Ωστόσο, εάν το φαγητό σας αποτελείται από διαφορετικά συστατικά (π. Αυτά τα αποτελέσματα θα σας δώσουν πληροφορίες για το πώς θα μετακινηθεί η υγρασία στο τελικό προϊόν σας όταν όλα αυτά τα εξαρτήματα συνδυάζονται.
Μόλις μάθετε τη δραστηριότητα του νερού του φαγητού σας, μπορείτε να καταλάβετε πώς θα συμπεριφερθεί κάτω από διάφορες συνθήκες. Για παράδειγμα, μπορεί να χρειαστεί να συσκευάσετε το προϊόν με συγκεκριμένο τρόπο, για να αποφύγετε είτε να χάσει είτε να προσελκύσει υγρασία. Θα ξέρετε επίσης αν θα είναι εύκολο να αναπτυχθούν μικροοργανισμοί στο φαγητό σας!
Η δραστηριότητα του νερού είναι μια βασική παράμετρος σε πολλές εφαρμογές και η γνώση της αξίας είναι μόνο η αρχή. Εάν θέλετε να κατανοήσετε πώς θα συμπεριφέρεται το φαγητό σας κάτω από μια σειρά τιμών υγρασίας, θα θέλετε να χρησιμοποιήσετε ισόθερμες απορρόφησης υγρασίας για ακόμα μεγαλύτερη κατανόηση.
Αναφορές
FDA, Water Activity (aw) in Foods, April-16, 1984, link
Meter Food, Ο πλήρης οδηγός του κατασκευαστή τροφίμων για τη δραστηριότητα του νερού, σύνδεσμος
Πανεπιστήμιο Purdue, πίεση ατμών, σύνδεσμος
Shelly J. Schmidt και Anthony J. Fontana, Jr., Παράρτημα E:Water Activity Values of Select Food Ingredients and Product, Water Activity in foods, link
UC Davis, Water Activity in food, link
