Cos’è l’acqua libera negli alimenti?

L’acqua libera negli alimenti, è un fattore che può determinare la crescita microbica e reazioni di deterioramento chimico ed enzimatico. La quantità di umidità negli alimenti, può quindi, influenzare vari parametri. Come la shelf life, il sapore, la consistenza  e l’aspetto del prodotto.

aw acqua libera negli alimenti

Il parametro viene identificato con la sigla Aw, Activity Water, parte da un valore di 1, definito dall’acqua allo stato puro, fino a 0, che definisce un alimento disidratato.

L’umidità negli alimenti, invece è un parametro relativo, definito dall’ umidità dell’alimento, rispetto all’ambiente in cui si trova. Valutato come il valore dell’attività dell’acqua moltiplicata per 100.

Entrambe i fattori, sono fondamentali, e devono essere definiti nelle fasi preliminari consigliate dal Codex Alimentarius, per la descrizione del prodotto, ed il suo utilizzo.

Grazie ad una corretta definizione, si potranno comprendere quali siano le attività, volte ad assicurare la salubrità e la conservabilità dell’alimento.

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Acqua libera e umidità degli alimenti: differenze

L’umidità in un alimento si può presentare in due tipologie:

  • Acqua legata alla struttura dell’alimento, proteine, sale, zuccheri;
  • Acqua libera o non legata che è disponibile per la crescita microbica. L’attività dell’acqua (Aw) descrive l’acqua disponibile per la crescita microbica e varia da 0, stato secco, a 1,0, acqua pura.

L’attività di crescita viene controllata rimuovendo l’acqua tramite l’utilizzo di essiccazione, congelamento, aggiunta di sale, o zucchero, stagionature.L ‘attività dell’acqua è un importante predittore della sicurezza alimentare e della durata di vista per un un prodotto alimentare.

Water activity: perché è importante?

L’acqua è il costituente più abbondante presente negli alimenti, ed in termini di sicurezza alimentare tra i più significativi. Un alto valore di acqua libera, determina la possibilità di attivazione di molti processi biochimici importanti, che possono definire il controllo della sicurezza e della qualità del prodotto.

La relazione tra umidità totale ed attività dell’acqua è un fattore complesso, correlato al valore di umidità relativa dell’alimento ed al suo contenuto di acqua. Questa deve essere determinata per ogni alimento specifico. Ci si può aspettare che gli alimenti con un contenuto di umidità più elevato abbiano un’attività dell’acqua maggiore rispetto agli alimenti secchi, ma questa definizione non è necessariamente corretta.

I prodotti con lo stesso contenuto d’acqua possono avere attività acquatiche molto diverse. Ad esempio, il salame ed il manzo cotto hanno un’umidità totale simile (circa il 60%). Tuttavia, l’attività dell’acqua del salame è 0,82 e quella della carne cotta è di circa 0,98.

In molte valutazioni del rischio HACCP, l’acqua è spesso indicata come un parametro intrinseco richiesto per definire la sicurezza del prodotto.

La struttura dell’acqua è H2O. Una molecola d’acqua è composta da due atomi di idrogeno legati ad a singolo atomo di ossigeno. Può presentarsi in tre gli stati, cioè liquido, solido e gas.

A temperatura e pressione normale, l’acqua è un liquido, insapore ed inodore. Il punto di ebollizione è di 100 °C, e sotto gli zero si presenta come ghiaccio.

Una delle forme più antiche di conservazione degli alimenti è l’essiccazione. Quando è stata utilizzata per la prima volta c’era poca comprensione del perché rimuovere l’umidità dal cibo abbia sortito l’effetto di prolungarne la durata.

Nel corso del tempo, si è compreso come questo parametro sia fondamentale. L’attività dell’acqua libera è correlata al contenuto della stessa in una relazione non lineare. Questo è il parametro più importante in termini di sicurezza alimentare.

La presenza e concentrazione di alcune sostanze chimiche e di processi biochimici sono effettuati grazie alla quantità di acqua libera disponibile. Uno degli effetti della riduzione della aw in un prodotto alimentare, sarà  quello di ridurre la velocità di queste reazioni. Oppure non attivarla, infatti per esempio, valori di aw bassi, saranno importante per non favorire la crescita di microrganismi.

Riassumendo. Il parametro dell’attività dell’acqua negli alimenti, è molto importante non solo per elementi qualitativi. Ma è fondamentale anche per altri due fattori:

  • Definisce determinati aspetti inerenti alla sicurezza alimentare, in quanto un eccesso di acqua libera negli alimenti, può favorire la crescita microbica nell’alimento. E può essere facilmente contaminabile da muffe;
  • Influenza la produttività, perché materie prime con un’alta valore devono essere trattate con più attenzione, le stesse possono creare facili ristagli di prodotto ed essere portatrici di contaminazione.

Per queste motivazioni i processi di produzione devono essere ben standardizzati al fine di avere una forbice di umidità negli alimenti, veramente minima. In quanto piccole differenze possono avere come risultato un differente prodotto, confezionamento, oppure non rispettare i requisiti del cliente e o quelli per la produzione di alimenti sicuri.

Il parametro dell’umidità deve essere riportato nelle schede del prodotto, in quanto definisce la sensibilità e la deperibilità dell’alimento, viene identificato con le lettere Aw Water Activity.

Aw acqua libera negli alimenti: le metodiche di valutazione

C’è spesso confusione tra la misurazione dell’attività dell’acqua libera negli alimenti ed il suo contenuto totale. In molti settori, il contenuto di acqua totale, viene utilizzato per determinare fattori qualitativi, o economici.

Sono vari i regolamenti e normative che definiscono i livelli massimi di liquidi negli alimenti, per definirne la sicurezza. Ed output della valutazione dei rischi sarà la definizione delle metodiche di monitoraggio del parametro.  Le metodiche utilizzate per la determinazione si possono riassumere:

  • Analisi termogravimetrica (essiccazione in forno, essiccazione alogena / IR, essiccazione a microonde, ecc.);
  • Analisi chimica (titolazione Karl Fischer, test del carburo di calcio);
  • Analisi spettroscopica (spettroscopia IR, spettroscopia a microonde, spettroscopia di risonanza magnetica nucleare protonica);
  • Altro (es. Gascromatografia, determinazione della densità, rifrattometria, ecc.).

Il metodo più utilizzato, in quanto più semplice da effettuare ed economicamente vantaggioso è quello dell’analisi termogravimetrica. Questo metodo viene spesso utilizzato nei laboratori interni alle organizzazioni.

Water activity: Forno di essiccazione e bilanciamento

Ridurre la aw di un prodotto alimentare può essere raggiunto attraverso una serie di metodi. Il più ovvio è la rimozione parziale di acqua nell’alimento, utilizzando una varietà di operazioni o processi. Per esempio la concentrazione di acqua libera, può essere ridotta con l’aggiunta di sale e zucchero.

Il forno di essiccazione, è uno dei metodi più diffusi. La prova si basa sulla quantificazione del peso prima del trattamento, e successivo allo stesso. In modo di quantificare il peso, o umidità dell’alimento, perduta. In questo caso diventa fondamentale avere degli strumenti di pesatura affidabili e valutati idonei allo scopo.

Oltre l’utilizzo del forno essiccatore si può utilizzare la tecnologia dell’essiccazione alogena. Questa tecnologia si basa sull’utilizzo di un’attrezzatura per il riscaldamento alogeno integrato con una bilancia di precisione. Questo sistema permette di effettuare il calcolo della presenza negli alimenti con un sistema più automatizzato.

Umidità negli alimenti: riassumendo perché è importante?

La quantità di acqua libera e di umidità negli alimenti, è un indicatore fondamentale sia per la qualità, che per la sicurezza dell’alimento. Talvolta anche per la legalità. In quanto dietro a quantitativi non corretti di umidità si possono annidare comportamenti atti a frodare il consumatore. Che acquista un alimento con un determinato peso, ma che è stato corretto con aggiunto di acqua e o altri liquidi.

Altro aspetto fondamentale è quello che per i prodotti confezionati, in atm e con altre metodiche, la percentuale che definisce l’attività dell’acqua negli alimenti, è un valore molto impattante sul processo, ed il mantenimento programmato nel tempo.

Il calcolo di questo parametro, quindi non sarà un valore da misurare passivamente. Ma dovrà essere definito durante la progettazione dell’alimento.

La valutazione dei rischi permetterà di individuare i limiti di umidità negli alimenti e le azioni da intraprendere in caso che un accesso di umidità risulti un pericolo per la salute umana.

Le azioni comprenderanno anche le modalità di monitoraggio, tramite i sistemi che abbiamo visto sopra, e con l’inserimento del parametro nel piano di analisi aziendale.

Ricordando che, taluni processi, atti a diminuire la presenza di aw acqua libera, potranno essere valutati come CCP o PRPo e che in questo caso dovrebbero essere validati. Validazione obbligatoria richiesta come requisito anche dagli standard per la certificazione alimentare.