Mărirea stabilității produselor față de umiditate

Produsele alimentare se găsesc într-un sistem complex de relaţii cu mediul exterior, umezeala aerului putând provoca o serie de transformări importante:

- modificări fizice ca întărirea produsului survenită prin uscarea acestuia, sau pierderea însuşirii de crocant prin adsorţia umidităţii;

- modificări microbiologice care apar atunci când umiditatea trece de limita critică sau când în ambalaj se condensează picături de apă;

- modificări enzimatice, cu degradări de culoare, gust, aromă;

- modificări chimice: autooxidarea şi schimbarea culorii produselor alimentare;

- modificări fizico-chimice, în special cristalizarea.

1. Activitatea apei

Starea de echilibru hidric al unui produs este caracterizată prin faptul că

umiditatea este în echilibru cu cea a aerului. În acest caz, umiditatea se numeşte umiditate de echilibru şi este dependentă atât de caracteristicile aerului cât şi de modul de legare a apei în aliment; în produsele în care de găsesc solubilizate o cantitate mare de substanţe solubile, un număr mare de molecule se leagă prin procese fizico-chimice, cantitatea de apă liberă pentru desfăşurarea proceselor chimice, biochimice şi microbiologice fiind mai redusă. Ca urmare, s-a introdus noţiunea de activitate a apei, ca un indice general al posibilităţii de conservare a unui produs, deoarece dă indicaţii asupra cantităţii de apă liberă, efectiv disponibilă, care determină presiunea de vapori a apei deasupra produsului:

Unde:

P – presiunea vaporilor de apă din produs la temperature T;

p◦ - presiunea vaporilor de atmosferă la temperature T ◦;

T ◦ - temperature de echilibru a sistemului;

Nw – numărul de ,oli de apă;

Ns – numărul de moli de substanţă dizolvată.

Între conţinutul de apă al materialului şi umiditatea relativă a aerului înconjurător, în urma interacţiunii material-aer umed, activitatea apei este direct legată de umiditatea relativă de echilibru ( ERH ).

După cum se constată din prima formulă, activitatea apei poate fi de asemenea exprimată prin reacţia moleculară a apei, care, conform definiţiei este egală cu numărul de moli de apă raportaţi la suma molilor de apă si molilor de substanţă. Folosind partea a doua a celeaşi formuli se poate calcula activitatea apei pentru o soluţie sau pentru un produs alimentar de compoziţie cunoscută.

De exemplu, amestecul care are 75% apă şi 20% zaharoză, va avea activitatea apei egală cu 0,962.

Valorile numerice ale activităţii apei variază între 0 (la produsele complect anhidre) şi 1 (la apă pură), în acest interval situându-se toate produsele alimentare.

Noţiunile de activitate a apei şi umiditate relativă de echilibru prezintă o importanţă deosebită pentru stabilirea şi calitatea produselor alimentare:

1. valorile activităţii apei dau indicaţii asupra dezvoltării microorganismelor, acestea prezentând cerinţe diferenţiate faţă de conţinutul de apă, faţă de starea de hidrare a mediului în care trăiesc.

În general, intervalul în care se constată dezvoltarea microbiană este cuprins între 0,620 – 0,995. Între aceste limite, fiecare microorganism îşi are intervalul lui optim de creşter şi dezvoltare, în funcţie de caracterul său xerofil, mezofil sau higrofil.

Bacteriile reprezintă microorganismele cu cele mai mari cerinţe de apă faţă de mediul în care trăiesc şi se dezvoltă (Salmonella aw=0,945, Clostridium botulinum

aw=0, 95). Excepţie fac bacteriile osmofile, ca Micricoccus roseus, care se pot dezvolta pe un mediu cu aw=0,90.

Intervalul valorilor aw optime pentru drojdii este 0,88 – 0,91. Speciile osmofile se pot însă dezvolta la aw=0,60.

Speciile obijnuite de mucegaiuri sunt inhibate la aw=0,80 în timp ce mucegaiurile xerofile la un aw-0,65.

2. Viteza reacţiei enzimatice în produsele alimentare deponde de activitarea apei, această dependenţă fiind valabilă atât pentru hidroliza enzimatică, unde apa intervine ca partener de reacţie,cât şi pentru reacţiile în care sunt implicate enzimele de oxidare (lipoxidaze, polifenoloxidaze, etc.). S-a stability că reacţiile enzimatice se declanşează şi au loc cu viteze mari la aw=0,70÷0,80, în timp cela activităţi mici ale apei, reacţiile enzimatice sunt mult încetinite sau practice inexistente. Totodată s-a observat că hidroliza enzimatică se opreşte la diferite nivele, în funcţie de activitatea apei. Această comportare se explică prin faptul că viteza reacţiilor enzimatice depinde de viteza de difuzie a reactanţilor.

3. Reacţiile melanoidice care determină îmbrumarea produselor alimentare, au loc cu viteză maximă la aw=0,6 – 0,7.

Acest fenomen se datorează pe de o parte reducerii mobilităţii reactanţilor la valori scăzute ale activităţii apei, pe de altă parte micşorării concentraţiei reactanţilor la valori ridicate ale activităţii apei.