Por que a redução da atividade da água auxilia no processo de conservação do alimento?

A água é um dos principais constituintes estruturais de uma célula, ou seja, é fundamental para o funcionamento de quaisquer metabolismos, dessa forma e consequentemente é primordial para a manutenção de qualquer meio de vida, seja vida macroscópica e ou microscópica. Uma das principais funções da água é estabilizar a temperatura e dar condições para o crescimento ou a proliferação de qualquer organismo, uma vez que é fundamental para proporcionar o transporte de alimentos e nutrientes, além de ser fundamental também para a excreção do que não foi absorvido pelo organismo.

A presença de água nos alimentos é fundamental, pois água dá o alimento sabor, textura, aroma, entre outras características dependendo de cada alimento, contudo apesar de notável contribuição principalmente das características sensoriais do produto, a água pode ser considerada também de certa forma um vilão, uma vez que é percebido não só aos profissionais que atuam diretamente na área de alimentos, mas também aos consumidores de uma forma geral, que os alimentos com maior atividade de água (Aw) tendem a se deteriorar mais rápido que os alimentos com baixa Aw.

A água presente no alimento é representada pela umidade contida no mesmo, e é sabido que essa umidade presente influenciará as condições do alimento de acordo com o que o tempo de produção do alimento passe. Contudo não podemos dizer que a Aw tem a responsabilidade exclusiva da deterioração do alimento, outros fatores como potencial hidrogeniônico (pH), a presença de oxigênio, a capacidade de movimentação da água, além de outros solutos podem influenciar na conservação dos alimentos.

Alguns alimentos, como o leite, possuem naturalmente em sua composição microrganismos que afetam a sua condição de consumo com o passar do tempo, deteriorando o mesmo, além de oferecer outros danos ao alimento:

1. Desenvolvimento e proliferação de microrganismos deteriorantes;
2.  Desenvolvimento e proliferação de microrganismos patógenos;
3. Alterações das características sensoriais dos alimentos;
4. Menor tempo de prateleira dos alimentos e consequente menor disponibilidade de alimentos em determinadas regiões e épocas do ano.

Com isso ao longo dos anos a humanidade busca uma série de alternativas e métodos para estabilizar a atividade de água nos alimentos e estender o tempo de prateleira dos mesmos. Sendo as mais conhecidas e tradicionais:

1.  Conservação por calor;
2.  Remoção do calor ou conservação por frio;
3.  Outras: salga, adição de açúcar, fermentação, liofilização, irradiação, concentração, evaporação, defumação, embalagem e armazenamento em atmosfera controlada e modificada, adição de conservantes, dentre outros. Com isso as industrias tendem a explorar opções tecnológicas para a produção de alimentos estáveis.

Buscando atingir e superar de forma sustentável um dos maiores desafios da indústria de alimentos, que é a conservação mais adequada para cada tipo de alimento, de forma que preserva o mais próximo possível as características físico-químicas, microbiológicas e sensoriais de um alimento fresco, buscando assim encantar os consumidores, não só pela qualidade do produto, mas também pela segurança do produto, preço competitivo e produtos inovadores.

Tendo em vista esse desafio, surgiu o processo de liofilização de alimentos cujo principal objetivo é a diminuição da Aw nos alimentos visando a estabilização e o retardamento de sua deterioração natural através de um fluxograma de processos minuciosos, que garantem a manutenção da forma original do alimento.

5 min leitura

Quando falamos em segurança e qualidade de alimentos, existem duas medidas críticas que todos os fabricantes devem conhecer:

• Teor de Umidade;
• Atividade de Água.

Ambas as medições podem parecer a mesma coisa, mas não são! Elas são medidas para dois propósitos diferentes, e cada uma mostra conceitos próprios sobre rendimento, qualidade e segurança dos alimentos.

Meu objetivo aqui não é dar uma aula ou fazer uma revisão bibliográfica sobre o assunto, mas elucidar do ponto de vista prático. Este post irá abordar as diferenças e a importância de cada medição:

TEOR DE UMIDADE

Após um processo padronizado de secagem do alimento, podemos definir:

Umidade (%) = [(Pi – Pf) / Pi] × 100

Onde:

• Pi = Peso inicial da amostra;
• Pf = Peso final da amostra.

O teor de umidade é a medida da quantidade total de água contida num alimento (água total), e é geralmente expresso como uma porcentagem (%) do peso total. É uma das medidas analíticas mais importantes, sendo utilizada no processamento e testes de produtos alimentícios, tendo importância direta para:

1. Processador e consumidor;
2. Qualidade do alimento;
3. Estabilidade do alimento;
4. Uniformidades de resultados;
5. Valor nutritivo e
6. Especificações de padrões de identidade e qualidade do produto.

Como o custo da matéria prima é baseado no peso, algumas vezes os fabricantes tentam usar água adicional para obter lucros ilícitos. Em alimentos líquidos, quanto maior for o teor de umidade padrão do alimento, maior a chance de o produto ser fraudado, isto é, temos fraude com adição de água no leite, mas não na farinha de trigo por exemplo.

ATIVIDADE DE ÁGUA (Aw)

Enquanto o teor de umidade simplesmente define a quantidade de água nos alimentos e ingredientes, a atividade de água, em termos práticos, é uma medida que permite avaliar a disponibilidade de água no alimento que estaria susceptível a diversas reações (químicas, enzimáticas) ou para uso dos microrganismos presentes. Quanto mais elevada for a atividade da água, mais rapidamente os microrganismos (como bactérias, leveduras e bolores) poderão se multiplicar. A importância da Aw está na sua relação com a conservação dos alimentos.

Primeiramente, preciso citar as três formas de apresentação da água nos alimentos propostas por Labuza (1970):

• Água livre (disponível ou não ligada);
• Água adsorvida (hidratada);
• Água ligada.

– Água livre – está presente nos espaços intergranulares e entre os poros do material. É eliminada com facilidade. Atua como meio de dispersão e nutriente para o crescimento de microrganismos ou reações químico-enzimáticas.

– Água adsorvida – uma parte da água que está adsorvida como uma camada muito fina nas superfícies internas e externas dos coloides macromoleculares (amidos, pectinas, celuloses e proteínas) por meio de Força de Van der Waals e formação de ligação hidrogênio.

– Água ligada – está combinada quimicamente com outras substâncias. Este tipo de água não é utilizada como solvente, não permite o desenvolvimento de microrganismos e é difícil de ser eliminada.

Figura: Desenho esquemático dos tipos de água nos alimentos

Fonte: Google imagens

Para melhorar a estabilidade dos alimentos, a água livre pode ser reduzida através do congelamento, concentração, desidratação parcial ou adição de açúcar ou sal.

O crescimento e a atividade metabólica dos microrganismos precisam de água em forma disponível. A medida mais comumente empregada para expressar a estabilidade de um produto é a determinação do nível de água em sua forma livre, que em alimentos, denomina-se Índice de Atividade de Água, Aw, que é determinada pela fórmula: Aw = P/P0. Define-se a Aw, portanto, como a relação existente entre a pressão de vapor de água de uma solução (ou de um alimento) (P) e a pressão de vapor da água pura (P0) à mesma temperatura.

Nossa mente está condicionada a achar que um produto com elevada atividade de água terá elevado teor de umidade ou o contrário (baixo/baixo). Isto muitas vezes ocorre, todavia é possível, por exemplo, um produto apresentar baixo teor de umidade e alto ou médio valor de atividade de água, como é o caso do pão.

Observe a tabela abaixo:

Observação: Aw varia numericamente de 0 a 1

O teor de umidade (água total) do pão é baixo (40%), enquanto sua Aw (água livre) é alta (0,96). Quando comparamos as atividades de água do pão com a da geleia, 0,96 e 0,86, respectivamente, nota-se que a disponibilidade de água para crescimento microbiano no pão é maior.

Outra comparação interessante é entre a carne fresca e o pão. Embora o teor de umidade da carne fresca (70) seja maior do que o teor no pão (40), ambas possuem um valor de Aw muito próximo (carne fresca = 0,985 vs pão = 0,96).

Valores de atividade de água entre 0 e 0,20 indicam que a água está fortemente ligada, enquanto valores de atividade de água na faixa de 0,70 a 1,00 indicam que a maioria da água encontra-se livre, sendo esta passível de ser utilizada em reações químicas, enzimáticas e para o desenvolvimento de microrganismos.

Medir a atividade de água nos alimentos é importante para:

1. Prever o desenvolvimento microbiano;
2. Avaliar as reações químicas e vida de prateleira;
3. Avaliar a estabilidade física;
4. Projetar a embalagem – proteção contra umidade ambiente;
5. Analisar a transferência de umidade entre ingredientes;
6. Considerar o intercâmbio de umidade com o meio ambiente;
7. Predizer a curva de isoterma – Umidade vs Aw.

Tratando-se de Segurança de Alimentos, é pertinente apresentar os valores mínimos de Aw para o crescimento e produção de toxina de patógenos de importância alimentar, conforme tabela abaixo:

O comportamento microbiano frente à Aw quanto à disponibilidade de água livre é extremamente variável, sendo as bactérias mais exigentes, em relação aos fungos e as leveduras. Os alimentos de baixa atividade de água (< 0,60) são microbiologicamente estáveis.

Conclusão

A atividade de água pode ser utilizada como parâmetro de controle de qualidade, mostrando valores efetivos da disponibilidade da água no alimento para participar de reações de deterioração,  enzimáticas e microbiológicas, sendo que estes fatores podem afetar diretamente a qualidade sensorial ou sanitária do alimento. Já o teor de umidade está mais associado ao rendimento e qualidade sensorial (ex: crocância de um alimento).

Referências Bibliográficas:

CECCHI, H. M. Fundamentos teóricos e práticos em análise de alimentos. 2. ed. Campinas: editora da Unicamp, p. 2003. 207.

DAMODARAN, S.; PARKIN, K.L.; FENNEMA, O.R. Química de Alimentos de Fennema. 4ª ed. Porto Alegre: Artmed, 2010.

INSTITUTO ADOLFO LUTZ. Normas Analíticas do instituto Adolfo Lutz. v. 1: Métodos químicos e físicos para análise de alimentos, IV. ed. São Paulo: IMESP, p.98-99, 2005.

LABUZA, T. P.; TANNEMBAUM, S. R.; KAREL, M. Water content and stability of lowmoisture and intermediate-moisture foods. Food Technology. p .543-550, 1970.

Visualização da postagem 51.253

O que reduz a atividade de água de um alimento?

Por que e importante medir a atividade de água nos alimentos?

Como a redução da temperatura auxilia na conservação de alimentos?

Quais os efeitos da variação da atividade de água nos alimentos?