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ACTIVIDAD DEL AGUA (Aw)

I. INTRODUCCIN

La fruta en su mayora, en el periodo de poscosecha cuenta con una actividad del agua cercana a 0.99, la cual acta como facilitador de las reacciones metablicas: qumicas, enzimticas y microbiolgicas encargadas de la senescencia del fruto, la alta cantidad de agua disponible en la fruta hace que su vida til sea muy corta, jugando un papel muy importante en la estabilidad. Los valores de la disponibilidad de agua (aw) varan de 0,100 para alimentos secos, hasta 0,999 para los de alta humedad, como frutas y hortalizas frescas (Lewis 1992). El valor de la aw permite determinar los procesos que mantienen la calidad y estabilidad del alimento. La disminucin de la aw frena el crecimiento de microorganismos, las reacciones enzimticas, el pardeamiento no enzimtico y la oxidacin lipdica. La mxima estabilidad del fruto se alcanza cuando la aw se encuentra entre 0.2 y 0.4; lo cual corresponde a la humedad de la mono capa y permite su conservacin a condiciones ambientales. (Martnez N. et al 2000).Los alimentos de humedad intermedia poseen valores comprendidos entre 0.6 y 0.9, en este rango estn protegidos de la accin de algunos microorganismos, pero se deben mantener en un medio que evite la actividad enzimtica. Los valores superiores a 0.9, son propios de los vegetales frescos, los que ofrecen menos estabilidad y calidad por ms tiempo. Para predecir la vida til de un alimento se debe determinar su aw (Belitz 1997). Norrish defini la ecuacin 1 para determinar la aw (Norrish 1966), la cual se ha utilizado para alimentos hmedos o de humedad intermedia (superior al 25 %) considerando al sistema como un sistema binario (agua-slido) y el fruto un componente no electroltico ( por ejemplo sacarosa). (Martnez N. et al. 2000)

aW = Xw . exp(-K . Xs 2)

aw = Xw * Exp (-K * Xs2) Xw: fraccin molar del agua Xs: fraccin molar del soluto. K: Constante de proporcionalidad caracterstica de cada soluto.

Conociendo la composicin en slidos solubles y la humedad de la fruta, es posible calcular la aw y aprovecharla de forma ms eficiente como producto fresco o materia prima.

II. OBEJTIVOS

Calcular en aw en la muestra a trabajar (pia), mediante dos mtodos diferentes. El primer mtodo a usar es mediante un equipo llamado aqualab, de fcil uso, el siguiente mtodo es por intermedio del secado de la muestra y posteriormente usando la ecuacin de Norrish con los datos obtenidos.

Aprender el uso de la ecuacin de Norrish, para calcular el aw.

El resultado del aw debe estar aproximado a 1, debido a que la muestra presenta una elevada cantidad de porcentaje de agua.

III. MARCO TERICO

LA ACTIVIDAD DEL AGUA

La definicin de la actividad del agua es la relacin entre la presin de vapor del aire alrededor de un alimento (P) y la presin de vapor del agua pura (P0), ambos permaneciendo a una misma temperatura. Normalmente se expresa con las siglas , Activity Water en ingls. [1]

Una definicin ms sencilla sera la cantidad de agua libre que hay en un alimento, es decir, la cantidad de agua disponible para reaccionar qumicamente con otras sustancias y provocar el crecimiento microbiano. El resto de agua que permanece en el alimento es el agua ligada, est combinada con otros elementos y no est disponible para los microorganismos. [1]Las unidades de medida van de 0 a 1y equivalen a la humedad relativa de equilibrio (ERH) que va de 0% a 100% H.R. [1] El valor de la actividad de agua est relacionado con el de la humedad relativa (HR) de la siguiente forma: [2]

No es lo mismo hablar de contenido de agua o contenido de humedad que hablar de actividad del agua. El contenido de agua o de humedad de un alimento, hace referencia a la cantidad total de agua que contiene, sin hacer referencia a qu fraccin del agua est ligada a otras sustancias, por tanto no proporciona informacin exacta sobre el crecimiento microbiano. Si bien es cierto que al aumentar el contenido de agua o humedad tambin suele aumentar la actividad del agua, no puede establecerse una relacin lineal entre ambos parmetros. La relacin entre la actividad del agua y el contenido de agua o humedad a una temperatura dada deben calcularse empricamente para cada producto, obteniendo las isotermas de adsorcin. Para un mismo contenido de agua o humedad, no tendr necesariamente el mismo valor de actividad del agua una isoterma de adsorcin que una isoterma de desorcin. [1]

APLICACIONES DE LA ACTIVIDAD DEL AGUA.

La actividad del agua es probablemente el parmetro ms importante en el campo de la conservacin de alimentos ya que es un indicador del crecimiento microbiano de los alimentos y de la velocidad de deterioro. En el campo de la seguridad alimentaria, conociendo la actividad del agua de un alimento, puede predecirse qu tipo de microorganismos se van a desarrollar. Tambin es un indicador de propiedades fsicas, tales como la textura, color, el sabor, la consistencia y el aroma. [1]Cuando un microorganismo se encuentra en un substrato con una actividad de agua menor que la que necesita, su crecimiento se detiene. Esta detencin del crecimiento no suele significar la muerte del microorganismo, sino que ste se mantiene en condiciones de resistencia durante un tiempo ms o menos largo. En el caso de las esporas, la fase de resistencia puede ser considerada prcticamente ilimitada. [2]La gran mayora de los microorganismos requiere unos valores de actividad e agua muy altos para poder crecer. De hecho, los valores mnimos de actividad para diferentes tipos de microorganismos son, por ejemplo, los siguientes: [2]

bacteriasaw>0.90

levadurasaw >0.85

hongos filamentosos aw >0.80

Como puede verse, los hongos filamentosos son capaces de crecer en substratos con una actividad de agua mucho menor (mucho ms secos) de la que permite el crecimiento de bacterias o de levaduras. Por esta razn se puede producir deterioro de alimentos de baja actividad de agua (por ejemplo, el queso o almbares) por mohos (hongos filamentosos) y no por bacterias. [2]Existen microorganismos extremadamente tolerantes a las actividades muy bajas (toleran valores de=0.60). Algunos de estos microorganismos pertenecen al grupo de lasArqueasy pueden observarse en las salinas de desecacin formando manchas coloreadas en los depsitos de sal. [2]La utilizacin de almbares, salmueras y salazones reduce la actividad de agua del alimento para evitar su deterioro bacteriano. [2]

COMPORTAMIENTO DE LA ACTIVIDAD DEL AGUA.

Cuando un producto est 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, hmeda, blanda; cuando baja la actividad del agua se vuelven resecos. 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 est ms 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 ms hmedo que las galletas, por tanto las galletas irn absorbiendo la humedad hasta alcanzar el equilibrio, quedando las galletas totalmente remojadas. [1]

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 est 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 rpidamente, el pan queda totalmente reblandecido ya que la tortilla cede su humedad al pan. [1]

En productos polvorientos o granulados es importante controlar que no suba la actividad del agua porque se apelmazan. Por ejemplo: el azcar se apelmaza si deja en contacto con el ambiente, quedando totalmente duro. [1]

MTODOS PARA DETERMINAR EL Existe una gran variedad de mtodos, la seleccin depender de los costos, intervalos de , exactitud, rapidez del mtodo, calibracin y mantenimiento de cada equipo. [3]Segn el principio que utilicen para la medicin, se pueden clasificar de la siguiente manera:a) Mtodos isopiticos (a presin constante): Se basan en el equilibrio que alcanza el alimento con algn material de referencia en un sistema cerrado, puede requerir varios das o semanas. [3]

b) Mtodos de intervalos: Se cortan unas tiras de papel, se humedecen con la solucin correspondiente y se colocan en las tapas de una caja Petri. Se secan a T ambiente o en una estufa. El alimento se coloca en la caja Petri y se cierra y sella, evitando el contacto con las tiras. Despus de 24 horas se determina que tiras estn hmedas. En funcin de las sales y T se determina el intervalo de valores aproximados del . [3]

c) Mtodo de interpolacin grfica: La ganancia o prdida de agua de la muestra se representa grficamente (Peso vs. de soluciones alcalinas), el punto donde no hay ganancia corresponde al Equilibrio de Humedad Relativa (HRE). [3]

d) Mtodos psicromtricos: Estos basan su principio de operacin en la mezcla agua-aire. Entre ellos se encuentran: El de punto de roco: La formacin de roco es detectada fotoelctricamente u pticamente dependiendo del tipo de equipo. Como ventaja la medicin se puede hacer cualquier temperatura. [3] Termopar psicomtrico: Se fundamenta en la disminucin de la temperatura de bulbo hmero. El enfriamiento a la muestra hace que el agua se condense sobre el termopar, la velocidad de evaporacin de dicha agua est en funcin de la actividad de agua o equilibrio creado. [3]

e) Mtodos higromtricos: El equipo debe ser calibrado utilizando sales sobresaturadas con conocida. [3] AquaLab.El medidor de actividad de agua Aqualab Series 4TE mide la de las muestras siguiendo la metodologa de los sensores de punto de roco. En este tipo de instrumentos la muestra se equilibra dentro de una cmara sellada que contiene un espejo que permite detectar la condensacin en l. En el punto de equilibrio la humedad relativa del aire en la cmara es el mismo que la de la muestra. Una clula fotoelctrica y un termistor detectan el punto exacto en el que se produce la condensacin y la temperatura, respectivamente. [4]

MODELOS PREDICTIVOS DE LA ACTIVIDAD DE AGUA EN ALIMENTOS.

a) Ley de Raoult: Es el modelo ms siempre para predecir de soluciones ideales que contienen soluto de bajo peso molecular [3]:

= Fraccin molar del agua= Moles existentes de agua en 100g de alimento= Moles existentes de soluto en 100g de alimento

b) Ecuacin de Norrish: Para calcular para componentes mltiples. [3]

= Fracciones molares de los solutos= Coeficientes binarios

c) Ecuacin de Ross: Esta ecuacin es muy til para alimentos de humedad intermedia. [3]

= Actividad de agua de los diferentes componentes que constituyen el alimento.