Actividad de agua y alimentos

eL AGUA EN LOS ALIMENTOS

y SU IMPORTANCIA

Referencias Bibliográficas

Estructura y propiedades físicas

El agua es un disolvente universal inherte, con pH neutro, que es fundamental para la vida; en los alimentos, influye en las propiedades organolépticas de los mismos, como lo son la textura, consistencia, entre otras.

ACTIVIDAD DEL AGUA

Propiedades físicas

Factores importantes en aw

La actividad de agua es un parámetro de calidad y seguridad en la industria alimentaria utilizado para determinar el nivel de agua de los productos, además, proporciona información sobre la estabilidad química y bioquímica de éstos, y los rangos en los cuales es más probable el crecimiento de microorganismos.

Crecimiento de microorganismos

Envasado y vida útil

Reactividad

4

1

3

2

+ INFO

+ INFO

• A.J. Fontana., (2000). Understanding the importance of the water activity in food. Cereal Foods World.
• Badui, S., (2020). Química de los alimentos. Quinta edición. México: Pearson.

En los alimentos, el agua se considera que está distribuida de tres maneras o zonas distintas. Dichas regiones se conocen también como "agua libre", "agua ligada" y "Capa monomolecular BET".

• Zona III: Se refiere al agua libre, que es la que se encuentra de manera más abundante en los alimentos, es la que es más fácil tanto de congelar como de evaporar y su eliminación ayuda a reducir la Actividad del agua (Aw) a 0.8.
• Zona II: Es la conocida como agua ligada, aunque también puede contener agua libre. Se encuentra en capas y microcapilares, por lo cual es un poco más difícil de eliminar, pero no imposible.
• Zona I: Esta región ya equivale a la capa monomolecular y es la más difícil, por no decir imposible, de eliminar, ya que el agua se encuentra ligada mediante las interacciones electrostáticas (puentes de hidrógeno), sin capacidad de funcionar como solvente. Constituye una capa de protección en los alimentos, porque no está disponible para los microorganismos.

Tabla de los rangos de Aw y su relación con el crecimiento de microorganismos.Lo anterior puede complementarse mejor a través de la siguiente imagen: Otro factor que también es importante en los alimentos es el pH. Entre mayor sea la alcalinidad del alimento en cuestión, tenderá a ser más perecedero o peligroso. Por lo tanto, podemos concluir que un alimento, para que pueda considerarse estable, debe de tener un Aw menor a 0.85 y mantener un pH menor o igual a 4.5. Si un alimento posee un Aw>0.85 y su pH se encuentra cerca de la neutralidad o es alcalino, se le considerará como alimento potencialmente peligroso (si no se mantiene en las condiciones adecuadas).

La actividad del agua no solo es importante para predecir el posible crecimiento de microorganismos, sino para medir el impacto que tiene en cuanto a las reacciones químicas y bioquímicas que se producen en los alimentos. "El agua actúa como solvente, como reactivo [...], influye en la velocidad de las enzimas, oxidación de lípidos y degradación de vitaminas". Por ejemplo:

• Oxidación de lípidos: estas reacciones provocan que los alimentos adquieran tanto sabores como olores desagradables.
• Degradación de vitaminas: esto trae como consecuencia que aumente considerablemente el nivel de Aw, volviendo el alimento más inestable.
• Velocidad enzimática: incluyendo también a las proteínas, estas moléculas necesitan cierto ambiente para funcionar correctamente (muchas enzimas funcionan a niveles de Aw<0.8) por lo que cualquier alteración de los niveles de agua puede afectar la unión del complejo enzima-sustrato.

Una de las maneras frecuentemente utilizadas para aumentar el tiempo de vida útil de algún alimento, es disminuyendo su nivel de Aw. Para lograr esto, existen dos clases de métodos:

1. Métodos físicos: se disminuye la concentración de agua ya sea mediante deshidratación o congelación.
2. Métodos químicos: se añaden absorbentes de agua, como lo es el glicerol, el azúcar, el NaCl y las gomas.

Asimismo, saber cómo elegir el tipo de envase adecuado para cada alimento dependiendo de su Aw, ayudará a que la calidad de dicho producto sea óptima y se alcance una vida útil mayor. Para empaquetar las fresas puede usarse el PEBD (Polietileno de baja densidad), ya que es flexible, traslúcido y tiene poca permeabilidad al vapor de agua.

El nivel de Actividad del agua (Aw) también afecta a las propiedades físicas/organolépticas de los alimentos.

• Alimentos con Aw alto: se espera que tengan una textura suave, blanda, que se sienta cierta humedad y jugosidad. Cuando estos alimentos pierden esta propiedad, se vuelven duros, secos y poco apetecibles.
• Alimentos con Aw bajo: tienden a tener texturas secas, duras o crujientes. A diferencia de los alimentos con Aw alto, si estos pierden su propiedad, se vuelven aguados y correosos.

Por lo tanto, el nivel de humedad va de la mano con el nivel de Aw, ya que puede afectar considerablemente la calidad del producto ya sea si se llega a perder o a ganar.

La Actividad de agua, que también se conoce como Aw, puede ser determinada con la siguiente fórmula: Aw = Presión de vapor del alimento / Presión de vapor del agua pura.

• Los rangos de la actividad del agua van de 0 a 1 (en estado libre).
• Los productos alimentarios siempre tendrán un Aw<1
• Entre mayor sea el nivel de agua ligada (de la capa monomolecular), menor será el nivel de Aw.

Instrumentos analíticos para medir Aw: WATERLAB, funciona introduciendo pequeñas muestras del alimento a analizar como se observa en la imagen, para medir el Aw corresponiente.Modelo SH-AW100, se caracteriza por tener una membrana, la cual a medida que absorbe agua, aumenta su capacidad de carga, midiendo así el nivel de Aw.

Químicamente hablando, el agua es una molécula que está conformada por dos átomos de hidrógeno unidos de manera covalente a uno de oxígeno, el cual es altamente polar debido a su electronegatividad. Sus interacciones electrostáticas (como el puente de hidrógeno) además de la hibridación de sus orbitales moleculares le confieren una estructura tridimensional en el espacio. Representaciones de las estructuras tridimensionales del agua, con sus orbitales y las medidas de sus ángulos. Representación de moléculas de agua uniéndose entre sí por puentes de hidrógeno. *Nota: un Puente de Hidrógeno se refiere a aquel tipo de atracción electrostática producida cuando "dos átomos negativos de compuestos polares se unen a uno de hidrógeno", o bien, a un átomo de nitrógeno, azufre, entre otros.

Al conocer los rangos del nivel de Aw de cada alimento, es posible:

• Predecir fácilmente los alimentos que tienen más probabilidades de crecimiento microbiano, así como de deterioro y pérdida de vida útil o de anaquel.
• Encontrar más formas de mantener la estabilidad tanto física como química de los productos en el ámbito de la comercialización, para brindar seguridad y calidad al consumidor.
• Prolongar la actividad enzimática y de las vitaminas con el fin de optimizar propiedades organolépticas (textura, consistencia, aroma, etc).

Dependiendo de su nivel de Actividad del agua, los alimentos pueden clasificarse de la siguiente manera:

1. Estables: contienen menos del 12% de agua. (1 a 0.85 Aw)
2. Semi estables: contienen del 12 al 60% de agua. (0.849 a 0.65 Aw)
3. Inestables: contienen más del 60% de agua. (0.649 a 0.0 Aw)

Los granos y frutos secos son ejemplos de alimentos estables, mientras que los quesos son ejemplo de los semi estables y, por último, las carnes y pescados son alimentos inestables.