Активность воды характеризует состояние воды в пищевых продуктах и её причастность к химическим и биологическим изменениям — таким, как гидролитические химические реакции и рост микроорганизмов.
Активность воды — один из самых критических параметров в определении качества и безопасности товаров, которые потребляются каждый день. Водная активность затрагивает срок годности, безопасность, структуру и запах пищевых продуктов. Это также жизненно важно для стабильности фармацевтических препаратов и косметики. Поскольку активность воды столь важна, необходимо измерять ее точно и быстро.
Контролируя показатель активности воды (Aw), можно прогнозировать способность продуктов к хранению, что позволит создать «карты стабильности» продуктов, и определить оптимальные условия их хранения.
Области применения: Хлебобулочные и мучные кондитерские изделия; хлопья, злаковые, хлебцы, чипсы; чай, кофе; порошки, специи, сушеные продукты; сухие корма для животных; сухое молоко, сухие молочные продукты; косметические и фармацевтические товары.
По величине активности воды выделяют следующие виды пищевых продуктов:
- продукты с высокой влажностью (Аw = 1,0—0,9)
- продукты с промежуточной влажностью (Aw = 0,9—0,6)
- продукты с низкой влажностью(Aw = 0,6—0,0)
Активность воды (aw) в пищевых продуктах
|
Продукт |
Влажность, % |
aw |
|
Фрукты |
90—95 |
0,97 |
|
Яйца |
70—80 |
0,97 |
|
Мясо |
60—70 |
0,97 |
|
Сыр |
40 |
0,92—0,96 |
|
Джем |
30—35 |
0,82—0,94 |
|
Хлеб |
40—50 |
0,95 |
|
Кекс |
20—28 |
0,83 |
|
Мука |
16—19 |
0,80 |
|
Мед |
10—15 |
0,75 |
|
Карамель |
7—8 |
0,65 |
|
Печенье |
6—9 |
0,60 |
|
Шоколад |
5—7 |
0,40 |
|
Сахар |
0—0,15 |
0,10 |
Эффективным средством для предупреждения микробиологической порчи и целого ряда химических реакций, снижающих качество пищевых продуктов при хранении, является снижение активности воды в пищевых продуктах. Для снижения активности воды используют такие технологические приемы, как сушка, вяление, добавление различных веществ (сахар, соль и др.), замораживание. С целью достижения той или иной активности воды в продукте можно применять такие технологические приемы, как адсорбция — продукт высушивают, а затем увлажняют до определенного уровня влажности, или сушка посредством осмоса — пищевые продукты погружают в растворы, активность воды в которых меньше активности воды пищевых продуктов.
Часто для этого используют растворы сахаров или соли. В этом случае имеет место два противотока: из раствора в продукт диффундирует растворенное вещество, а из продукта в раствор — вода. К сожалению, природа этих процессов сложна, и в литературе нет достаточных данных по этому вопросу.
Для достижения требуемой активности воды добавляют различные ингредиенты в продукт, обработанный одним из указанных выше способов, и дают ему возможность прийти в равновесное состояние, т.к. один лишь процесс сушки часто не позволяет получить нужную консистенцию. Применяя увлажнители, можно увеличить влажность продукта, но снизить aw. Потенциальными увлажнителями для пищевых продуктов являются крахмал, молочная кислота, сахара, глицерин и др.
Предельные значения aw для роста микроорганизмов, встречающихся в пищевых продуктах:
|
Мин. значение |
Бактерии |
Дрожжи |
Плесени |
|
0,98 |
Pseudomonas |
||
|
0,96 |
Klebsiella; Shigella |
||
|
0,93 |
Clostridium; Lactobacillus |
||
|
0,92 |
Salmonella |
||
|
0,90 |
Vibrio; Pediococcus |
Phodotorula; Saccharomyces* |
|
|
0,88 |
Candida, Torulopsis; Debariomyces |
Clodosporium |
|
|
0,86 |
Staphylococcus |
||
|
0,80 |
Saccharomyces* |
Penicillium; Aspergillus* |
|
|
0,75 |
Hulophilic bacteria |
||
|
0,65 |
|||
|
0,62 |
Saccharomyces* |
||
|
0,60 |
Aspergillus* |
Активность воды и рост микроорганизмов в пищевых продуктах
[Fennema, 1985]
|
Область aw |
Микроорганизмы, которые ингибируются при более низком значении aw, чем эта область |
Пищевые продукты, характерные для этой области aw |
|
1,00-0,95 |
Pseudomonas; Escherichia; Proteus; Shigella, Klebsiella; Bacillus; Clostridium perfingens; некоторые дрожжи |
Фрукты, овощи, мясо, рыба, молоко, домашняя колбаса и хлеб, продукты с содержанием сахара (~40%) и хлорида натрия (~7%) |
|
0,95-0,91 |
Salmonella, Vibrio parahaemolyticus, C. botulinum, Serratia Lactobacillus, Pediococcus, некоторые грибы, дрожжи (Rhodotorula, Pichia) |
Некоторые сыры, консервированная ветчина, некоторые фруктовые концентраты соков, продукты с содержанием сахара (~55%), хлорида натрия (~12%) |
|
0,91-0,87 |
Многие дрожжи (Candida; Torulopsis, Hansenula) Micrococcus |
Ферментированная колбаса типа салями, сухие сыры, маргарин, рыхлые бисквиты, продукты с содержанием сахара (65%), хлорида натрия (15%). |
|
0,87—0,80 |
Многие грибы (микотоксигенные пенициллы Penicillia); Staphylococcus Aureus; большинство Saccharomyces; Debaryomyces |
Большинство концентратов фруктовых соков, сладкое сгущенное молоко, шоколад, сироп, мука, рис, взбитые изделия с содержанием влаги 15 — 17%, фруктовые пирожные, ветчина |
|
0,80-0,75 |
Большинство галофильных бактерий, микотоксигенные аспергиллы |
Джем, мармелад, замороженные фрукты |
|
0,75-0,65 |
Ксерофильные виды плесеней (грибов) (Asp. chevalieri; Asp. canidus; Wallemia sebi) Saccharomyces bisporus |
Патока, сухие фрукты, орехи |
|
0,65-0,60 |
Осмофильные дрожжи (Saccharomyces rouxii); некоторые плесени (Asp. echinulatus, Monascus bisporus) |
Сухофрукты, содержащие 15—20% влаги, карамель, мед |
|
0,5 |
Нет микроорганизмов |
Тесто с влажностью 12%, специи с влажностью 10% |
|
0,4 |
Нет микроорганизмов |
Яичный порошок с влажностью ~5% |
|
0,3 |
Нет микроорганизмов |
Печенье, крекеры, сухари с влажностью ~3—5% |
|
0,2 |
Нет микроорганизмов |
Сухое молоко с влажностью ~2 — 3%, сухие овощи с влажностью ~5%, зерновые хлопья с влажностью ~5%, крекеры |
Портативный анализатор активности воды Pawkit
Анализатор активности воды Aqualab 4TE
Генератор изотермы сорбции для изучения активности воды
Анализатор активности воды Aqualab TDL
