Umidade
Tradicionalmente a discussão do controle de água em rações está focada na umidade ou total de água em um sistema. A umidade fornece informações valiosas sobre a qualidade do produto, mas isso é somente uma parte da análise completa da água.
Atividade de água é outra medida importante dentro da água total que define a energia ou disponibilidade de água de um produto.
Ambas as medidas umidade e atividade de água são importantes, entretanto a atividade de água provê informações valiosas sobre a segurança e qualidade do produto.
Atividade de água representa o estado de energia da água em um produto. Ela é baseada na termodinâmica e está definida como pressão de vapor da água (p) sobre a amostra, dividida pelo pressão de vapor da água pura (po) a uma dada temperatura. Isso não é determinado por quanta água está presente, mas é uma comparação de quanta água da ração se assemelha e comporta como água pura.
Desenvolvimento microbiano
O conceito da atividade de água tem ajudado os microbiologistas e técnicos em alimentos por décadas e é o critério mais comumente utilizado para determinar a qualidade e segurança do alimento.
Micro-organismos têm um limite de atividade de água abaixo do qual não podem se desenvolver (Beuchat, 1983;Scott, 1957). A atividade de água e não a umidade determina o limite mínimo de água "disponível" para o crescimento microbiano. A tabela 1 mostra o limite de crescimento dos organismos deterioradores mais comuns. Esses valores foram estabelecidos sob condições ideais para o desenvolvimento microbiano como pH e temperatura. Em outras palavras, representam o verdadeiro limite inferior de atividade de água para crescimento sob um cenário adverso. O limite de atividade de água para desenvolvimento da maioria das bactérias patogênicas é 0,90, a atividade de água de 0,70 é limitante para os fungos deterioradores e o limite para todos os micro-organismos é 0,60.
Tabela 1. Atividade de água limite para os micro-organismos deterioradores mais comuns.
Micro-organismo
|
aw mínima
|
Micro-organismo
|
aw mínima
|
|
Clostridium botulinum E
|
0,97
|
Penicillum expansum
|
0,83
|
|
Pseudomonas fluorescens
|
0,97
|
Penicillum islandicum
|
0,83
|
|
Escherichia coli
|
0,95
|
Debarymoces hansenii
|
0,83
|
|
Clostridium perfringens
|
0,95
|
Aspergillus fumigatus
|
0,82
|
|
Salmonella spp.
|
0,95
|
Penicillum cyclopium
|
0,81
|
|
Clostridium botulinum A, B
|
0,94
|
Saccharomyces bailii
|
0,80
|
|
Vibrio parahaemoliticus
|
0,94
|
Penicillum martensii
Penicillum chrysogenum
|
0,79
|
|
Bacillus cereus
|
0,93
|
Aspergillus niger
|
0,77
|
|
Rhizopus nigricans
|
0,93
|
Aspergillus ochraceous
|
0,77
|
|
Listeria monocytogenes
|
0,92
|
Aspergillus restrictus
|
0,75
|
|
Bacillus subtilis
|
0,91
|
Aspergillus candidus
|
0,75
|
|
Staphylococcus aureus (anaerobic)
|
0,90
|
Eurotium chevalieri
|
0,71
|
|
Saccharomyces cerevisiae
|
0,90
|
Eurotium amstelodami
|
0,70
|
|
Candida
|
0,88
|
Zygosaccharomyces rouxii
|
0,62
|
|
Staphylococcus aureus (aerobic)
|
0,86
|
Monascus bisporus
|
0,61
|
(adaptado de Beuchat 1983)
Sabendo-se que as bactérias, leveduras e fungos requerem uma certa "disponibilidade" de água para se desenvolverem, a secagem da ração abaixo dessa aw crítica provê um controle significativo e efetivo no crescimento microbiano. A água pode estar presente, mesmo em nível mais alto do que normalmente aceito nas rações, desde que a aw seja suficientemente baixa e o micro-organismo não possa utilizar a água para seu desenvolvimento. Essa condição parecida com um "deserto" cria um desbalanço osmótico entre o micro-organismo e o meio ambiente e consequentemente, o micro-organismo fica em latência ou mesmo pode morrer.
A Tabela 2 mostra experimentos de atividade de água e umidade de diversas amostras de diferentes rações comerciais. As aw foram medidas usando o AquaLab por ponto de orvalho
(Decagon Devices, Inc). Todas as amostras foram fatiadas em tamanho suficiente para caberem na cápsula de amostra do AquaLab e os testes foram corridos em duplicata.
Esses resultados indicam que a combinação da faixa de atividade de água / umidade depende da formulação da ração. Uma comparação de valores da tabela 2 com a tabela 1 indica a sucetibilidade desses produtos a deterioração baseada na atividade de água. Comparando as 2 tabelas também verifica-se porque a umidade não é um bom indicador a suscetibilidade microbiana.
Por exemplo, ração com umidade intermediária 1 permite o desenvolvimento de fungos enquanto a ração com umidade intermediária 4 não permite, mesmo o valor de umidade sendo essencialmente iguais. Ração intermediária 4 pode ter sido beneficiada por não requerer adição de preservantes para prevenir a deterioriação fúngica
Esses resultados indicam que a combinação da faixa de atividade de água / umidade depende da formulação da ração. Uma comparação de valores da tabela 2 com a tabela 1 indica a sucetibilidade desses produtos a deterioração baseada na atividade de água. Comparando as 2 tabelas também verifica-se porque a umidade não é um bom indicador a suscetibilidade microbiana.
Por exemplo, ração com umidade intermediária 1 permite o desenvolvimento de fungos enquanto a ração com umidade intermediária 4 não permite, mesmo o valor de umidade sendo essencialmente iguais. Ração intermediária 4 pode ter sido beneficiada por não requerer adição de preservantes para prevenir a deterioriação fúngica
Enquanto as rações com umidade intermediárias 1 e 2 permitem o desenvolvimento fúngico, nehum desses dois irá propiciar o crescimento de bactérias patogênicas. Consequentemente nenhum desses produtos será considerado potencialmente perigodos pela regulamentação de 2005 do Food Code. No entanto a ração com umidade intermediária 2 tem a umidade mais elevada embora a atividade de água seja baixa. Isso é conseguido através da manipulação da formulação utilizando ingredientes chamados umectantes para reduzir a atividade de água. Os umectantes mais comuns são sal, açúcar, propileno glicol, glicerol, etc. Uma alta umidade pode ser vantajoso para ambos, produção e qualidade na textura.
Tabela 2. Atividade de água de rações comerciais medidas com AquaLab ponto de orvalho.
Produto
|
Atividade de água
|
Umidade
(% b.s.)
|
Ração úmida enlatada 1
|
0,994
|
79,6
|
Ração úmida enlatada 2
|
0,830
|
24,0
|
Ração c/ umidade intermediária 1
|
0,823
|
13,70
|
Ração c/ umidade intermediária 2
|
0,791
|
14,40
|
Ração c/ umidade intermediária 3
|
0,679
|
8,43
|
Ração c/ umidade intermediária 4
|
0,669
|
13,0
|
Ração c/ umidade intermediária 5
|
0,525
|
9,21
|
Ração Seca 1
|
0,493
|
8,59
|
Ração Seca 2
|
0,459
|
7,79
|
Ração Seca 3
|
0,236
|
4,40
|
Qualidade do Produto
Atividade de água também é um indicador de propriedades físicas e estabilidade de rações.
Controlando a atividade de água pode-se manter as propriedades estruturais, textura, estabilidade e densidade do produto (Katz and Labuza, 1981). Pode-se identificar a atividade de água crítica na qual abaixo dela a ração se manterá crocante e acima dessa atividade de água as partículas das rações ficam plastificadas e macias.
Reciprocamente, ração com umidade intermediária que tem a textura macia podem ter a atividade de água alta o suficiente para manterem a textura macia, mas baixa o suficiente para prevenir a deterioração. Consequentemente, o conhecimento da atividade de água da ração como função da umidade e temperatura é essencial durante o processamento, manipulação, embalagem e armazenamento para manter a qualidade da propriedade da textura.
Controlando a atividade de água pode-se manter as propriedades estruturais, textura, estabilidade e densidade do produto (Katz and Labuza, 1981). Pode-se identificar a atividade de água crítica na qual abaixo dela a ração se manterá crocante e acima dessa atividade de água as partículas das rações ficam plastificadas e macias.
Reciprocamente, ração com umidade intermediária que tem a textura macia podem ter a atividade de água alta o suficiente para manterem a textura macia, mas baixa o suficiente para prevenir a deterioração. Consequentemente, o conhecimento da atividade de água da ração como função da umidade e temperatura é essencial durante o processamento, manipulação, embalagem e armazenamento para manter a qualidade da propriedade da textura.
