Actividad de Agua

UNIVERSIDAD NACIONAL “JORGE BASADRE GROHMANN”FACULTAD DE CIERCIAS AGROPECUARIASE.A.P. ING. EN INDUSTRIAS ALIMENTARIAS

IMPORTANCIA DE LA ACTIVIDAD DEL AGUA EN EL

DETERIORO DE LOS ALIMENTOS PROCESADOS

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RESUMEN

Los alimentos procesados cumplen un papel muy importante en la alimentación y

nutrición del consumidor; debido a que perduraran con el tiempo a diferencia de

los alimentos frescos. Como ejemplos de alimentos procesados, serian las

galletas, leche, frutas enlatadas, mantequillas, mermeladas, etc.

Estos alimentos presentan actividades de agua distintas unas a otras, las cuales

van a influenciar en el desarrollo de los diferentes microorganismos: bacterias,

hongos y levaduras; los cuales van a afectar las cualidades organolépticas del

producto; induciendo a su deterioro.

Algunos alimentos procesados presentan actividades de agua elevadas por eso

están propensas a desarrollar microorganismos, en cambio hay otros alimentos

que tienen actividades de agua baja, las cuales impedirán el desarrollo de

microorganismos; sin embargo, abiertos o colocados al ambiente, estos tenderán

a deteriorarse, debido a que absorberán la humedad del ambiente.

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INTRODUCCION

El agua es el principal componente de la mayoría de los alimentos no procesados

mientras que en los procesados se reduce para conseguir aumentar la

conservabilidad y seguridad alimentaria de los mismos.

El ataque de los microorganismos es la principal causa de deterioro y su

crecimiento está directamente relacionado con la cantidad de agua que posee el

alimento. De forma general se puede afirmar que un alimento cuanto mayor

porcentaje de agua tenga en su composición más susceptible es a alterarse.

Todos procesamos alimentos a diario cuando preparamos la comida para nosotros

mismos o para nuestra familia y prácticamente todos los alimentos pasan por

algún tipo de proceso antes de ser ingeridos.

En la presente monografía tratara sobre los alimentos procesados y del como la

actividad del agua pueden influenciar en ellos con respecto a su deterioro.

1. ALIMENTOS PROCESADOS

1.1. HISTORIA

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Los seres humanos han procesado los alimentos durante siglos (ver

Tabla 1). Entre las técnicas tradicionales más antiguas se incluían el

secado al sol, la conservación en sal de la carne y el pescado, o la

conservación en azúcar de la fruta (lo que llamamos hoy en día confitar).

Todos estos métodos funcionan en base a la premisa de que la

reducción de la cantidad de agua en el producto aumenta su vida media.

Más recientemente, los avances tecnológicos en el procesamiento de

alimentos han transformado nuestros alimentos dando lugar a la rica

variedad que hoy en día se encuentra disponible en los supermercados.

Además, el procesamiento de alimentos permite a los fabricantes realizar

productos nutricionalmente mejorados («alimentos funcionales») con

ingredientes añadidos que proporcionan ventajas específicas para la

salud más allá de la nutrición básica.

1.2. DEFINICION

El procesamiento de alimentos incluye todas aquellas acciones que

cambian o convierten la materia vegetal o animal cruda en un producto

seguro, comestible y que se disfruta y saborea mucho más.

La conservación de los alimentos se usa, sobretodo, para evitar la

aparición de bacterias, su propagación y la descomposición de los

alimentos. Algunas de las formas de conservar y procesar alimentos

elaborados son la cocción y posterior congelación, el asado, la

pasteurización para leche, desecar, deshidratar, etc.

El procesado y conservación de los alimentos es un conjunto de

procesos realizados en las diferentes partes de la cadena de producción,

transporte, venta y consumo realizados con el objeto de garantizar la

vida e higiene de los alimentos. Se parte de la idea inicial de que los

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alimentos son productos perecederos y es necesario poseer ciertas

condiciones y realizar ciertos tratamientos para que sea posible su

conservación.

El procesamiento de alimentos puede mejorar o dañar el valor nutricional

de los alimentos, a veces ambas cosas al mismo tiempo, y también

puede contribuir a conservar los nutrientes que, de otro modo, se

perderían durante su almacenamiento. Las verduras congeladas suelen

procesarse a las pocas horas de haberse cosechado. El proceso de

congelación implica una pérdida muy reducida de los nutrientes, de

manera que las verduras congeladas conservan un alto contenido de

vitaminas y minerales. En cambio, las verduras frescas se recogen y,

posteriormente, se transportan al mercado. Pueden pasar días e incluso

semanas hasta que llegan a nuestra mesa, lo que implica una pérdida

progresiva de vitaminas independientemente del cuidado que se tenga al

transportarlas y almacenarlas.

Otro ejemplo son las legumbres crudas no comestibles que con un

simple proceso de calentamiento (como el hervido) las hace comestibles

y destruye o inactiva ciertos factores anti-nutricionales específicos que

contienen. El proceso de hervido de las verduras conlleva una pérdida de

la vitamina C, pero también puede dar lugar a la liberación de ciertos

componentes bioactivos beneficiosos tales como los beta-carotenos, en

el caso de las zanahorias, que de otro modo serían menos accesibles

durante la digestión puesto que el calor rompe las paredes celulares de

la planta.

El procesado de alimentos nos permite adquirir alimentos de temporada

durante todo el año. Algunos ejemplos son las frutas, las verduras y los

productos cárnicos congelados y enlatados.

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El procesado alarga la duración de los alimentos durante su

almacenamiento. El pescado en conserva y la leche U.H.T. constituyen

dos ejemplos de alimentos procesados nutritivos y de fácil adquisición.

Esta técnica también mejora la seguridad de los alimentos mediante

diversos métodos.

2. CONCEPTO DE ACTIVIDAD DE AGUA.-

Se denomina actividad de agua a la relación entre la presión de vapor de agua

del substrato de cultivo (P) y la presión de vapor de agua del agua pura (P0),

ambos permaneciendo a una misma temperatura:

aw = P / Po

De manera práctica, esto es la humedad relativa del aire en equilibrio con una

muestra contenida en una cámara sellada de medición. Multiplicando la "aw"

por 100 se obtiene la humedad relativa de equilibrio (HRE) de la atmósfera en

equilibrio con el producto.

HRE = aw x 100

El valor aw depende de la composición, la temperatura y el contenido en agua

del producto. Tiene incidencia sobre las características de calidad, tales como

la textura, sabor, el color, el gusto, el valor nutricional del producto y su tiempo

de conservación.

La actividad de agua (aw) es la cantidad de agua libre en el alimento, es decir,

el agua disponible para el crecimiento de microorganismos y para que se

puedan llevar a cabos diferentes reacciones química. Tiene un valor máximo

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de 1 y un valor mínimo de 0. Cuanto menor sea este valor, mejor se

conservará el producto. La actividad de agua está relacionada con la textura de

los alimentos: a una mayor actividad, la textura es mucho más jugosa y tierna;

sin embargo, el producto se altera de forma más fácil y se debe tener más

cuidado.

A medida que la actividad de agua disminuye, la textura se endurece y el

producto se seca más rápido. Por el contrario, los alimentos cuya actividad de

agua es baja por naturaleza son más crujientes y se rompen con facilidad. En

este caso, si la actividad de agua aumenta, se reblandecen y dan lugar a

productos poco atractivos. En ambos casos, el parámetro de la actividad de

agua del alimento es un factor determinante para la seguridad del mismo y

permite determinar su capacidad de conservación junto con la capacidad de

propagación de los microorganismos.

2.1. AGUA Y MICROORGANISMOS

Cuanto menor es la actividad de agua de un alimento, mayor es su vida

útil. Es importante diferenciar entre cantidad de agua y actividad de agua.

El primer término hace referencia a la cantidad total de agua presente en

el alimento, aunque puede ser que no esté libre para interaccionar. La

actividad de agua, en cambio, hace referencia solo a la cantidad de agua

libre en el alimento y disponible para reaccionar, es decir, la que puede

facilitar la contaminación del producto.

Los alimentos con baja aw se conservan en óptimas condiciones durante

períodos más largos de tiempo. Por el contrario, aquellos cuya actividad

de agua es elevada están sometidos a contaminación microbiológica y su

conservación es mucho más delicada. Por esta razón, en alimentos más

perecederos se utilizan técnicas de conservación como la evaporación,

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http://www.consumer.es/seguridad-alimentaria/ciencia-y-tecnologia/2008/08/28/179635.php


secado o liofilización para aumentar así su vida útil. La actividad de agua

es un parámetro que establece el inicio o final del crecimiento de muchos

microorganismos. La mayoría de patógenos requieren una aw por encima

de 0,96 para poder multiplicarse. Sin embargo, otros pueden existir en

valores inferiores. Algunos hongos son capaces de crecer en valores

inferiores a 0,6.

2.2.GRUPOS PRINCIPALES DE ALIMENTOS EN RELACIÓN CON SU AW

a) Tienen aw de 0,98 o superior, las carnes y pescados frescos, las

frutas, hortalizas y verduras frescas, la leche, las hortalizas en

salmuera enlatadas, las frutas enlatadas en jarabes diluidos. Existen

muchos alimentos con un alto contenido en agua entre los que se

encuentran los que tienen un 3,5% de NaCl o un 26% de sacarosa en

la fase acuosa. En este rango de aw crecen sin impedimento todos los

microorganismos causantes de toxiinfecciones alimentarias y los que

habitualmente dan lugar a alteraciones, excepto los xerófilos y

halófilos extremos.

b) Tienen aw entre 0,98 y 0,93 la leche concentrada por evaporación, el

concentrado de tomate, los productos cárnicos y de pescado

ligeramente salados, las carnes curadas enlatadas, los embutidos

fermentados (no secos), los embutidos cocidos, los quesos de

maduración corta, queso de pasta semidura, las frutas enlatadas en

almíbar, el pan, las ciruelas con un alto contenido en agua. La

concentración máxima de sal o sacarosa en la fase acuosa de estos

alimentos está entre el 10% y 50%, respectivamente. Todos los

microorganismos conocidos causantes de toxiinfecciones alimentarias

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pueden multiplicarse al menos a los valores más altos de aw

comprendidos en este intervalo.

c) Tienen aw entre 0,93 y 0,85 los embutidos fermentados y madurados,

el queso Cheddar salado, el jamón tipo serrano, la leche condensada

azucarada. A este grupo de alimentos pertenecen aquellos con un

contenido en sal superior al 17% y los que contienen concentraciones

de sacarosa a saturación en la fase acuosa. Entre las bacterias

conocidas, sólo una (Staphylococcus aureus) es capaz de producir

intoxicación alimentaria a estos niveles de aw pero pueden crecer

muchos mohos productores de micotoxinas.

d) Tienen aw entre 0,85 y 0,60 los alimentos de humedad intermedia, las

frutas secas, la harina, los cereales, las confituras y mermeladas, las

melazas, el pescado muy salado, los extractos de carne, algunos

quesos muy madurados, las nueces. Las bacterias patógenas no

crecen en este intervalo de aw. La alteración, cuando ocurre, se debe

a microorganismos xerófilos, osmófilos o halófilos.

e) Tienen aw inferior a 0,60 los dulces, el chocolate, la miel, los fideos,

las galletas, las patatas fritas, las verduras secas, huevos y leche en

polvo. Los microorganismos no se multiplican por debajo de una aw de

0,60 pero pueden permanecer vivos durante largos períodos de

tiempo.

3. ACTIVIDAD DEL AGUA Y ESTABILIDAD DE LOS ALIMENTOS

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Los diversos métodos de conservación se basan en el control de una o más

de las variables que influyen en la estabilidad, es decir, actividad de agua,

temperatura, pH, disponibilidad de nutrimentos y de reactivos, potencial de

óxido-reducción, presión y presencia de conservadores. En este sentido, la aw

es de fundamental importancia y con base en ella se puede conocer el

comportamiento de un producto.

En general, mientras más alta sea la aw y más se acerque a 1.0, que es la del

agua pura, mayor será su inestabilidad, por ejemplo, en carnes, frutas y

vegetales frescos que requieren refrigeración por esta causa. Por el contrario,

los alimentos estables a temperatura ambiente (excepto los tratados

térmicamente y comercialmente estériles, como los enlatados), son bajos en

aw, como sucede con los de humedad intermedia en los que el crecimiento

microbiano es retardado.

La aw influye en el oscurecimiento no enzimático, cuando cada azúcar tiene

un distinto poder reductor que afecta la velocidad de la reacción. En general,

la energía de activación y la temperatura requeridas se reducen a medida que

aumenta la actividad del agua; la velocidad se acelera de 3 a 6, cuando la aw

pasa de 0.35 a 0.65 y hasta tres veces por cada 10°C de incremento. Sin

embargo, cuando se concentran los alimentos se abate la aw, pero también se

concentran los reactivos, lo que favorece la reacción por un mayor contacto; al

reducir aún más el agua, se pierde movilidad de los reactivos y se inhibe la

reacción y por eso, en alimentos muy concentrados con azucares, es más

factible la caramelizarían que las reacciones de Maillard. Debido a la influencia

del binomio aw-temperatura, en el secado es recomendable reducir la

temperatura del aire al final del procedimiento para prevenir el oscurecimiento.

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En las enzimas el agua actúa facilitando la integración de su estructura

proteínica, lo que conlleva a la formación del centro activo; además, también

favorece la difusión de los reactivos e interviene como tal en las reacciones de

hidrolisis. Cada enzima requiere una aw para realizar su función; sin embargo,

cuando el sustrato es líquido, como los aceites, las lipasas necesitan

solamente un mínimo de agua, mientras que los carbohidrasas y proteasas

requieren de aw mayores en un intervalo muy amplio.

Para su crecimiento, los microorganismos necesitan condiciones propicias de

pH, de nutrimentos, de oxígeno, de presión, de temperatura y de actividad del

agua; como regla general, esta última tendrá que ser mayor a medida que los

otros parámetros se vuelvan menos favorables. Por cada 0.1 unidades de

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aumento de aw, el crecimiento microbiano puede incrementarse un 100%

hasta llegar a un límite. Los que más agua requieren son las bacterias (>0.91),

después las levaduras (>0.88), y luego los hongos (>0.80); de todos, los

patógenos son los que más la necesitan para su desarrollo, situación contraria

a las levaduras osmofilas. La reducción de la disponibilidad de agua inhibe

dicho crecimiento, pero a su vez incrementa la resistencia térmica de los

microorganismos, lo que indica que para destruirlos es mejor el calor húmedo

que el calor seco. Los microorganismos responden a una baja humedad,

prolongando a su fase inicial, bajando la fase logarítmica y reduciendo el

número de células viables. (Ver cuadro 1)

4. Comportamiento de la Actividad del Agua

Cuando un producto está expuesto al aire ambiente, la actividad del agua del

producto tiende a equilibrarse con la humedad relativa del aire que lo rodea

(ERH).

Productos con alta actividad del agua tienen una textura jugosa, húmeda,

blanda, cuando baja la actividad del agua se vuelve reseca. Por ejemplo: si se

deja un embutido o un queso sin tapar, el producto tiene una alta actividad del

agua mientras que el aire que lo rodea está más seco, por tanto el alimento

empieza a liberar humedad al ambiente hasta alcanzar el equilibrio,

provocando que la capa superficial del alimento quede totalmente reseca.

Productos con baja actividad del agua tienen una textura seca, crujiente…

cuando sube la actividad del agua se vuelven blandos, pasados, remojados.

Por ejemplo: al dejar una caja de galletas abierta, el aire es mucho más

húmedo que las galletas, por tanto las galletas irán absorbiendo la humedad

hasta alcanzar el equilibrio, quedando las galletas totalmente remojadas.

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FIGURA 1: HR y aw en un alimento

En productos formados por varios productos, la actividad del agua siempre

migra de alimentos con alta actividad del agua a alimentos con baja actividad

del agua. Por ejemplo: un bocadillo de tortilla está formado por un producto

con baja actividad del agua, como el pan, mientras que la tortilla tiene una alta

actividad del agua. Si no se consume el bocadillo rápidamente, el pan queda

totalmente reblandecido ya que la tortilla cede su humedad al pan.

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5. DETERIORO DE ALIMENTOS PROCESADOS

Teniendo en cuenta el concepto de actividad de agua, podemos entender

fácilmente la importancia del envasado y almacenamiento de los alimentos

para mantenerlos en condiciones óptimas. Si la humedad que rodea a un

alimento cambia, cambiará también su textura.

5.1. Deterioro de carnes envasadas

En el caso de embutidos, cada uno de los componentes puede

proporcionar microorganismos alterantes. En general estos productos se

deterioran más por bacterias y levaduras que por hongos.

En el caso de productos curados, el tratamiento lo hace bastante

insensibles a las bacterias y el principal proceso de desarrollo es debido

a hongos.

5.2. Cereales

Su bajo contenido en agua hace que solo ciertos tipos de Bacillus y

hongos sean capaces de producir deterioro.

5.3. Lácteos

El deterioro de leche no pasteurizada se produce rápidamente debido a

su alta carga microbiana. En la pasteurizada el deterioro se debe a

estreptococos termorresistentes.

En el caso de mantequilla el deterioro se puede producir como

putrefacción debido a Pseudomonas putrefaciens o por enranciamiento

debido a actividades lipolíticas de algunas bacterias de tipo

Pseudomonas o bacterias lácticas; aunque el deterioro más frecuente de

la mantequilla es el producido por hongos.

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5.4. Las galletas

Tienen baja actividad de agua (poca cantidad de agua libre) y,

normalmente, se comercializan en un envase que las protege de la

humedad del ambiente. Cuando abrimos el paquete, las galletas están

secas y crujientes, tal y como espera el consumidor. Si dejamos abierto

el envase, las galletas se vuelven blandas porque absorberán agua del

ambiente.

El caso opuesto se da, por ejemplo, en un alimento fresco. Si no está

bien envasado y protegido, el agua que lo hace jugosos será absorbida

por el ambiente y el alimento perderá agua y se secará.

6. Migración de humedad

Algunos alimentos están formados por varios componentes con distintos

niveles de actividad de agua. En este caso, el consumo de estos alimentos

debe realizarse lo antes posible para evitar los cambios de textura de los

componentes que no son deseables para el consumidor.

Es el caso, por ejemplo de pasteles de masas con rellenos de cremas, donde

la crema tiene una mayor actividad de agua que la masa.

De forma natural, la actividad del agua migrará del componente con mayor

actividad de agua al de menor actividad del agua, es decir, de la crema a la

masa, y hará que ésta se ablande mientras que la crema se secará. Lo mismo

ocurre con una mezcla de cereales y frutas, o un bocadillo de tortilla, por

ejemplo. Tanto el pan del bocadillo como los cereales se volverán blandos y

húmedos al captar la humedad que tienen los otros componentes (fruta y

tortilla).

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7. Crecimiento microbiano

La aw es un factor crítico que determina la vida útil de los productos. Este

parámetro establece el límite para el desarrollo de muchos microorganismos,

mientras que otros parámetros como temperatura, pH o contenido en

azúcares, generalmente influyen en la velocidad de crecimiento.

La aw más baja para el crecimiento de la mayoría de las bacterias que

producen deterioro en alimentos está alrededor de 0,90. La aw para el

crecimiento de hongos y levaduras está próxima a 0,61. El crecimiento de

hongos micotoxigénicos se produce con valores de aw cercanos a 0,78.

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CONCLUSIONES

Se llegó a la conclusión de que la actividad del agua influye en los

alimentos procesados, debido a que los microorganismos se desarrolla

mayormente en aquellos alimentos que contengan actividades de agua

bastante elevadas. Por ejemplo, según la TABLA Nº 2, dentro del rango de

aw de 1,00 – 0,95 se tiene a las frutas enlatadas, salchichas cocidas

donde en estas se pueden desarrollar las Pseudomonas, Escherichia,

Shigella.

Para los alimentos que contengan una actividad de agua bastante bajas

están menos propensas a desarrollar microorganismos, sin embargo,

cuando si dejamos abierto el envase, estos sufrirán una alteración en su

textura. Por ejemplo en las galletas, cuando se deja abierto el empaque,

se volverán blandas porque absorberán agua del ambiente.

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RECOMENDACIONES

Es necesario e importante que todas las personas que ingieran alimentos

procesados que presenten empaques o envolturas, no deberían dejar

estos abiertos al ambiente ya que afectaría la textura provocando así su

deterioro.

Se debe tener cuidado en la aplicación de métodos de conservación, con

respecto a la actividad de agua, debido a que hay rangos en donde los

microorganismos se pueden desarrollar con mayor facilidad en alimentos

procesados.

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BIBLIOGRAFIA

WEB:

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deterioro%20de%20alimentos.htm

http://oscarmm.mayo.uson.mx/alimentos.htm

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%20232017/

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html

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LIBROS:

Fennema R. Owen, Química de los alimentos, Edit. ACRIBIA, S.A.

Zaragoza (España), 1993.

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http://www.unavarra.es/genmic/curso%20microbiologia%20general/15-deterioro%20de%20alimentos.htm


ANEXOS

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Rango de actividad de

agua

Microorganismos generalmente inhibidos por la actividad de agua más baja de este rango

Alimentos generalmente comprendidos dentro de

este rango

1,00-0.95 Pseudomonas,escherichia,proteus,shigella,klebsiella,bacillus,clostridium perfringes,algunas levaduras

Frutas enlatadas, verduras, carne, pescado, leche,

alimentos que contengan aprox. 40% de sacarosa.

0.95-0.91

Salmonella,vibrio parahaemolyticus,C.botulinum,serratia,lactobacillus,pe

diococcus,algunos mohos y levaduras (Rhodotoruka,pichia)

Algunos quesos, carne curada, zumos de fruta

concentrado y alimentos que contengan 55% de

sacarosa.

0,91-0,87Muchas

levaduras(candida,torulopsis,hansenula),micrococcus

Embutidos fermentados, dulces esponjosos,

margarina y alimentos que contienen 65% de

sacarosa.

0.87-0.80Mayoría de mohos(penicilios

micotoxigènicos),staphylococcus aureus,mayoría de sp saccharomyces(bailii),Debaryomyces

Leche condensada edulcorada, harina, arroz, legumbres que contienen

15-17% de humedad, jamon, pasta de azúcar.

0.80-0.75Mayoría de bacterias halófilas,aspergilos

micotoxigènos

Compota, mermelada, algunos pasteles de

gelatina.

0.75-0.65Mohos xerofilicos(aspergillus

chevalieri,A.candidus,wallemia sebi),saccharomyces bisporus

Productos de avena que contienen 10% de

humedad, dulce de chocolate, jaleas, melazas, algunas frutas disecadas,

frutos en nuez.

0.65-0.60 Levaduras osmofilicas(saccharomyces rouxii),pocos mohos (aspergillus echinulatus,monascus bisporus)

Frutas desecadas conteniendo 15 a 20 % fr

humedad, toffies, y caramelos.

0,50 No proliferación microbianaPastas conteniendo 12% de

humedad, y especias con 10% de humedad.

0,40 No proliferación microbiana Polvo de huevo entero con 5% de humedad.

0,30 No proliferación microbiana Galletas, vizcochos, cortezas de pan y similares

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conteniendo 3 a 5 % de humedad.

0,20 No proliferación microbiana

Leche entera en polvo conteniendo 2-3% de humedad, verduras

desecadas, etc.

Tabla Nº 2. Actividad de agua y crecimiento de microorganismos en los alimentos

Valores mínimos de la actividad del agua para el crecimiento de

microorganismos de importancia en alimentos

Organismo Minima

Mayoría de bacterias dañinas 0.91

Mayoría de levaduras dañinas 0.88

Mayoría de hongos dañinos 0.80

Bacteria halófila 0.75

Levadura osmofila 0.60

Salmonella 0.95

Clostridium botulinum 0.95

Escherichia Coli 0.96

Staphylococcus aureus 0.86

Bacillus subtilis 0.95

CUADRO 1: Valores mínimos de la actividad del agua para el crecimiento de microorganismos de importancia en alimentos

FUENTE: http://depa.fquim.unam.mx/amyd/archivero/AwBadui_3608.pdf

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Tabla 3. Desarrollo Cronológico de las Técnicas de Procesamiento de Alimentos

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