Importancia de la actividad de agua (Aw) en la conservación de los alimentos de origen marino . Introducción

Por centurias el hombre ha consumido alimentos preservados durante tiempo de conservación relativamente largo: el queso, cereales, harinas, granos (de café), nueces, higos secos, miel, carnes y vegetales salados y también pescado salado o seco salado

• La disminución del contenido de agua en los alimentos aumenta su vida útil por lo que se podrán conservar en perfectas condiciones durantes un mayor periodo de tiempo.

• Para ello se emplean diversos métodos como: El secadoLa crío-concentración o liofilizaciónLa adición de preservantes (sal, azúcar)

• Sin embargo, alimentos con la misma cantidad de agua pueden presentar diferente susceptibilidad al deterioro por lo que entra en juego otro factor que es la actividad de agua de un alimento que hace referencia a la disponibilidad de esta agua en el alimento.

• En 1953 y 1957, Scott propuso este factor que contó con mayor crédito por los análisis de estabilidad de los alimentos, no ocurriendo así con el contenido de humedad, sal o azúcar.

• El agua que es utilizado por los microorganismos (m.o.), es el agua (no ligada) que se encuentra en los tejidos.

• La actividad de agua es una medida de esta agua libre.

• El Aw se relaciona con el crecimiento de m.o. y las reacciones enzimáticas y químicas( empardeamiento no enzimático y oxidación de los lípidos.

Soluciónsaturada

ClNa

Aire

Aw = 0.75T = 22.5ºC

HR = 90% HR = 75%

Aire

SoluciónSaturadaAw = 0.75T = 22.5ªC

ClNa

La HR es la cantidad de vaporde agua presente en el aire, esta se expresa como la proporción entre el vapor de agua presente y la de su saturación a una temperaturaDada.

• Concepto Físico-químico del Aw: se basa en la medición de una condición física de un medio ambiente dado, el cual se encuentra en equilibrio, con una presión y temperatura constantes en el tiempo.

• A partir del estudio de las soluciones se puede ver que ciertas propiedades de la solución serán diferentes con respecto al solvente puro.

• Un ejemplo de solución saturada es una solución de 37.5 gramos de NaCl (sal común) en 100 gramos de agua (solvente) a 0ºC :– La presión parcial de vapor será mas bajo en

la solución– El punto de ebullición será mas alto …– El punto de congelación será mas bajo …– La presión osmótica será mas alta …– La tensión superficial será mas baja …

• Las propiedades antes dichas están relacionadas con la cantidad de soluto y solvente presentes en una solución.

• Y se relacionan al agua libre o no ligada, en condiciones ideales estas propiedades pueden ser usadas para medir el Aw.

• En general los cambios en las presiones parciales son usadas en los métodos de medición del Aw en los alimentos.

SOLUCIÓN:37.5 g NaClCon 100g de agua1 atmósferaT = 0ºC P = Presión parcial

SOLVENTE:Agua desionizada1 atmósfera T = 0ºCPo = Presión parcial

El Aw se puede medir según la formula:

Aw = PPV del agua en la solución o alimento ---------------------------------------------------- PPV del agua pura.

Métodos para determinar la Aw en los alimentos:

• Interpolación Gráfica• Manométrico• Higrómetro electrónico

– Capacitancia– Punto de Rocio

Método ManométricoLa humedad contenida en un alimento se relaciona directamente a su presión de vapor a una temperatura constante. Esta presión puede ser medida con exactitud con un manómetro.

Trampa congelada

Escala del manómetroMuestra (-80ºC)Muestra (temperatura ambiente)

Vacío

Interpolación Gráfica

Placa Conway

Muestra

Solución saturada

La Aw es un parámetro que es obtenido cuando se alcanza la HRE, o sea cuando la sustancia en estudio no gana ni pierde humedad a una temperatura especifica

Solución Aw dHK2CO3 0,432 -9,485NaCl 0,752 -1,437KCl 0,84 0,9298

HRE

Calculo del Aw por el método de Interpolación Gráfica

DETERMINACIÓN Aw

y = 25,424x - 20,483R2 = 0,9999

-12-10-8-6-4-202

0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9

Aw

dH%

La actividad del agua del jurel salado seco madurado se calculaHaciendo y = 0, calculando x = 20,483/ 25,424 = 0,806 = Aw

• Termo-Higrómetro El higrómetro es un instrumento para medir la humedad relativa HR, que es la cantidad de vapor de agua presente en el aire.

SondaCapacitador: polímero o material dieléctrico

de plástico.

La humedad hace que en el capacitador se reduzca la capacitancia el cual se convierte en voltaje que es leído en el aparato como HR%

Lectura de la pantalla

Método Higrométrico Rápido paraDeterminar la Actividad del Agua

La cinética para alcanzar la humedad relativa de equilibrio HREEn la atmósfera de un sistema de ensayo fue utilizada para estimar la actividad de agua de solucionesSaturadas y productos pesqueros.La humedad relativa se controló con un termo higrómetro. Se obtuvo Linealidad después de 20 minutos ySe correspondió con la ecuación.100/HR = i + m(1/t) … donde i es laIntersección y t el tiempo.Para un tiempo infinito, en el Equilibrio, la ecuación anterior se simplifica: 100/HRE = i, donde HRE/100 es el Aw estimada.

La Isoterma de Absorción de la Humedad

Frutas secas Nueces Arroz o su cáscara

Productos como el arroz o su cáscara, contiene alta proporción de almidón o celulosa y pequeñas cantidades de proteína o sólidos solubles poseen un rango amplio de la fase II( fig. c).Las nueces y almendras, que contiene alta proporción de proteínas y sólidos solubles poseen un rango mínimo de la fase II( fig. b). Las frutas secas, contienen alta proporción de sólidos solubles se le considera tener un rango intermedio de la fase II( fig. a).

Se concluye que la estabilidad de un producto alimenticio puede ser mejorado con una formulación apropiada que produzca la expansión de la fase II.

Características de algunos alimentos según las fases de la Isoterma de AbsorciónIsoterma local I Isoterma local II Isoterma local III

Seco Seco Húmedo

Duro Firme Suave

Crujiente Flexible Flácido

Aspecto vidrioso Superficie seca normal Perdida de fluido

Contraído, encogido Tamaño normal Hinchado

Con carga estática No adherente Pegajoso, adhesivo

Oscuro Color normal Pardo

Olor rancio Olor normal Olor a deterioro

Bouquet rancio Bouquet normal Bouquet a deterioro

Auto-oxidación Cambios químicos mínimos Reacciones enzimáticas

Microbicida Microbio estático Crecimiento microbiano

Los procesos deteriorativos no debidos a microorganismos

El Aw también puede ser relacionada a otros procesos deteriorativos en los productos preservados. Por ejemplo supongamos que tenemos un pescado deshidratado con un valor de Aw igual a 0.60, a este nivelNo puede ocurrir el deterioro por acción de las bacterias, las levaduraso los mohos. Sin embargo, la actividad enzimática y las reacciones hidrolíticas continúan. Mas aún, la oxidación de los lípidos y el empardeamiento no enzimáticos continuaran al mismo ritmo como enel pescado fresco. Esto generalmente se corregirá así:• Reducción aún mas del contenido de humedad.• Empacando el producto al vacío.• Almacenando el producto a baja temperatura.• Agregando aditivos al producto.

El pescado salado y seco salado• El pescado salado es consumido en el Perú. Las especies utilizadas

son generalmente la sardina, la anchoveta y el jurel. • El contenido de humedad de un pescado completamente salado es

una variable que depende de la especie y del contenido graso (según la estación del año) alcanzando valores que van de 45 a 60% y con un contenido de NaCl en un rango de 16 a 21%, sin embargo, para todos los casos de pescado salado el Aw siempre debe ser 0.75.

• Para el pescado seco salado, el contenido de humedad varía de 10 a 32% y el NaCl puede alcanzar valores de 15% y con niveles de Aw que van de 0.32 a 0.60

• Si bien es cierto que el Aw es determinante para controlar la calidad del pescado salado, seco o seco-salado, el método para su

determinación necesita de equipos, materiales y reactivos propios de un laboratorio convencional, también se necesita de personal experto en su determinación por ser engorroso. Finalmente el tiempo necesario para alcanzar la HRE y su correspondiente temperatura demanda de un tiempo mínimo de 2.5 horas, sin embargo, generalmente por fines de exactitud, precisión y equilibrio del sistema se toman 24 horas.

Actualmente se dispone de un método rápido, fácil y portátil, utilizando un termo-higrómetro con sensor de capacitancia. Este método no necesita alcanzar la HRE, ni su correspondiente temperatura, por lo tanto el tiempo total empleado es de sólo 30 minutos.

En la Tabla 7 se presenta una comparación de la precisión del método desarrollado en el presente estudio ante otros métodos investigados.

En la Tabla 8 se comparan las diferentes ventajas del método H-Aw desarrollado en el presente estudio frente a los estudiados por otros investigadores (Labuza et al., 1976; Guardia, 1991; Troller, 1977). El tiempo de análisis es el menor, 30 min, no requiere pre tratamiento de la muestra (la muestra y su envase hermético deben permanecer en una incubadora hasta alcanzar la temperatura y humedad relativa de equilibrio según las publicaciones revisadas), ni el tiempo de espera para llegar al equilibrio entre el sensor y la atmósfera dentro del recipiente. Es importante tomar en cuenta el efecto que tendría sobre el “envenenamiento del sensor” por el menor tiempo de exposición a sustancias orgánicas volátiles presentes en alimentos con fuerte olor tales como lípidos oxidados, condimentos, especias, etc. (Favetto et al. 1984)

Método H-Aw: Método higrométrico rápido para determinar actividad del aguaTabla 7.- Comparación de precisión del presente método con otros métodos.Tabla 8.- Ventajas del presente método respecto a otros métodos.