ATIVIDADE DE ÁGUA: CONSIDERAÇÕES TÉCNICAS E PRÁTICAS

                                                                                                Denise Calil. P. Jardim

                                                                                                FRUTHOTEC - ITAL

1.1 INTRODUÇÃO

            A preservação de alimentos é um conjunto de esforços para prevenir principalmente que haja deterioração microbiana, mudanças nas características de textura ou transformações químicas e bioquímicas indesejáveis.

            A ciência de alimentos, baseando-se nos estudos de física e química, vem mostrando há muitos anos que os problemas tecnológicos acima apontados estão intimamente relacionados com o teor de água dos produtos, mais especificamente com a parte da água que se encontra disponível, ou livre, no sistema.

            A água pode exercer diversas funções importantes em um sistema alimentício, como: solvente ( permitindo que os componentes se interagem), componente adsorvido ( reduzindo a sua susceptibilidade à oxidação), plasticizante (conferindo características mecânicas, de textura, aos produtos) e como reagente.

            A água total (umidade) contida em um produto pode-se encontrar na forma de água ligada e não ligada. A água não ligada, disponível, é chamada como atividade de água, e citada como Aa.

            A Aa é o que indica a quantidade de água disponível para facilitar o movimento molecular para as tranformações ocorrerem ou para o crescimento das células microbianas. A umidade é um importante parâmetro de comercialização do produto.

            Aa é a força motriz para os fenômenos de transporte de umidade em alimentos seja entre componentes de formulações, ou entre os alimentos e o meio externo.

            Muito antes de se estabelecer cientificamente a relação dos fatos com a forma estrutural da água, o homem vem aplicando esses princípios na preservação do seu alimento através da preparação de carnes e peixes salgados, alimentos secos ao sol, fermentação, doces, etc.

1.2  DEFINIÇÃO DE ATIVIDADE DE ÁGUA

            A atividade de água é o qüociente da pressão de vapor de água do produto (alimento) dividida pela pressão de vapor da água pura, à mesma temperatura.

            Aa = p/po                 onde:  p= pressão de vapor de água no sistema

                                                            po= pressão de vapor de água saturado

                                                e

            Aa = URE/100            onde: URE= umidade relativa de equilíbrio (%)

            Numericamente a Aa varia de 0 a 1.

1.3 HISTÓRIA

            SCOTT (1957), um pesquisador australiano, foi quem fêz a primeira ligação entre o conceito termodinâmico de fugacidade e o conceito prático da pressão de vapor relativa ou atividade de água. Ele mostrou que o crescimento da maioria das bactérias poderia ser prevenido pela redução da Aa do sistema para valores abaixo de 0,90.

            A primeira aplicação prática desta nova tecnologia foi feita pela “General Foods Corp.” (BONE, 1987), fim da década de 50, quando comercializaram um produto à base de carne (ração animal) (patente americana), sem ser enlatado, ou seja um produto de umidade intermediária.

            Durante o desenvolvimento das aplicações de Aa, uma outra informação muito importante foi fornecida aos laboratórios de alimentos (pelo Dr. L. B. Rockland, pesquisador americano), durante a década de 60. Aplicação da Aa e o uso em isotermas de sorção, que rapidamente começou a aparecer mais e mais na literatura.

            O próximo período é marcado pelo desenvolvimento científico da predição teórica da Aa, tanto de soluções como para misturas, e, de equações para o modelamento das isotermas de sorção de umidade.

            Na final da década de 70, a aplicação da técnica “Métodos Combinados”, amplia o uso da preservação de alimentos por Aa. Pesquisas mostraram que havia um efeito sinérgico dos fatores Aa, pH, temperatura, quantidade de oxigênio, conservantes, e outros, quando usados simultâneamente, reduzindo assim as quantidades necessárias para a estabilidade microbiológica dos produtos comparadas com as quantidades usadas quando o produto é preservado somente por um dos fatores.

            Os avanços mais recentes se deram com a definição de produtos auto-estáveis, ou pronto para o consumo (LEISTNER, 1985) aonde a Aa contribuiu como um parâmetro fundamental de preservação de produtos alimentícios.

            Hoje, estudar a Aa, a água com efeito plasticizante e as mudanças de estado físico dos produtos, relacionada diretamente com o aumento ou diminuição da mobilidade das moléculas dos sistemas tem sido o grande desafio dos pesquisadores em alimentos nesta área.

1.4  LEGISLAÇÃO

            A legislação brasileira de controle e fiscalização de alimentos preservados por redução da atividade de água praticamente ignora o parâmetro Aa, entretanto em vários outros países, principalmente os mais desenvolvidos considerada a Aa, como é o caso por exemplo dos Estados Unidos, países da Comunidade comum Européia e Canadá.

            A legislação americana define “alimentos de baixa acidez” como aqueles tendo pH ³ 4,6 e Aa ³ 0,85. De acordo com a FDA (1985) (Food and Drug Administration), esses alimentos são processados termicamente e devem cumprir as exigências do Código de regulamentações federal americano (Title 21, Parts 108.35 e113).

            Ainda pela FDA, os alimentos com pH < 4,6 e Aa < 0,85, alimentos ácidos ou acidificados, preservados pela combinação da pasteurização e Aa têm sido reconhecidos como um método aceitável para a comercialização desses produtos. A exigência desta regulamentação ( FDA, 1985, Parágrafo 21 CFR 113.8 (f)), é que quando o processo programado visa fatores críticos para prevenção do desenvolvimento de microrganismos, não eliminados pelo processamento térmico, os fatores devem ser cuidadosamente controlados para assegurar que os limites estabelecidos no processo programado ocorram e seja registrados.

            A legislação da Comunidade Econômica Européia estabelece a necessidade de refrigeração obrigatória para conservação, armazenagem transporte e comercialização de produtos à base de carnes nos seguintes casos (Direção Sanitária do Conselho das Comunidades Européias no 77/99/C.E.E., de 21/12/76 - “J.J.”C.E.D. de 31/01/77):

            - Aa ³ 0,91

            - Aa ³ 0,95 e pH ³ 5,2

            - pH > 4,5

            A Espanha estabelece em seu Real Decreto 1355 de 27/4/1983 - artigo 14 (B.O.E. n^o 126 de 27/5/1983) a regulamentação da data de validade e de duração mínima para produtos de confeitaria e panificação, o seguinte: “...os produtos embalados com Aa ³ 0,85 necessitarão datas de validade, os restantes somente de duração mínima.”....

1.5  VALORES DE Aa DE ALIMENTOS EM GERAL

            Os alimentos desidratados, são preservados pelo abaixamento da atividade de água ocorrido durante a secagem. Os produtos açucarados como leite condensado, frutas cristalizadas são também preservados pelo abaixamento da Aa nos processos de preparo. O charque, bacalhau salgado, ou qualquer outro produto conhecido e popularmente conservado com sal têm valores de Aa baixos o suficiente para prevenir sua deterioração bacteriana.

            A atividade de água é uma das propriedades mais importantes para o processamento, conservação e armazenagem de alimentos. Assim como o pH e umidade, a Aa do produto deve ser conhecida pelo fabricante.

            Na Tabela 1.1 estão indicadas as atividades de água de algumas soluções concentradas de açúcares.

TABELA 1.1  Aa de soluções de açúcares.

            A Tabela 1.2 apresenta alguns produtos com seus respectivos valores de Aa.

TABELA 1.2  Valores de Aa de produtos alimentícios (QUAST & TEIXEIRA NETO, 1975)

            Os alimentos perecíveis ou de alta umidade, como carnes frescas, leite ou frutas, são os que oferecem maior disponibilidade de água portanto mais sujeitos ao crescimento microbiano, necessitam, entre os métodos tradicionais de conservação, processamento térmico ou congelamento para uma estocagem prolongada.

            Os alimentos de umidade intermediária (AUI) (faixa de Aa compreendida entre os valores aproximados de 0,65 e 0,88) a deterioração microbiana também é provável, necessitam, entre os métodos tradicionais de conservação, de resfriamento ou desidratação para serem estocados.

            De uma maneira geral o conteúdo de umidade da maioria dos AUI está entre 15 e 40% resultando em uma Aa até 0,85, que são alimentos tais como: pão, queijos, peixe e carne salgados, vegetais em salmoura.

            Os não perecíveis ou de baixa umidade, podem ser estocados à temperatura ambiente sem que ocorra desenvolvimento microbiano, entretanto pode ocorrer outras transformações relacionadas com a água disponível contida nesses alimentos.

            Para os alimentos desidratados, pós, biscoitos, frutas secas, salgadinhos (”snacks”) o ganho de umidade acarreta uma significativa perda da qualidade com respeito à mudança de textura do produto, e consequëntemente deterioração microbiana. Estes produtos necessitam ser estocados em ambientes de baixa umidade relativa ou adequadamente acondicionados.

            Os aspectos de Aa com transformações químicas e bioquímicas será discutido nos capítulos subseqüentes, portanto somente o aspecto de transformações físicas, como a textura, será comentado neste capítulo.

1.6  ALTERAÇÕES DEVIDAS À PERDA E AO GANHO DE UMIDADE

            A mais importante alteração física que ocorre em alimentos desidratados é a aglomeração ou perda do fluxo livre, para produtos em pó.  Para produtos em pedaços, por exemplo, cereais matinais, biscoitos, torradas, salgadinhos a perda de crocância é a alteração importante, de perda de qualidade.

            Por outro lado, a perda de umidade, traz prejuízos econômicos (perda de peso), perda da maciez do produto, perda do estado físico de aceitação dos produtos.

            O efeito da Aa na textura dos alimentos é apresentado por vários autores (KATZ & LABUZA, 1981; KAPSALIS et al., 1971; OBUCHOWSKI & BUSHUK, 1980, BOURNE, 1966, HELDMAN et al., 1973; e outros). Entretanto, nenhuma teoria foi formulada para generalização do comportamento da textura dos alimentos com a variação da Aa, pois varia de produto para produto, do período de armazenagem, entre outros fatores. A Figura 1.1, apresentada por ROCKLAND (1969), mostra de uma forma geral as diferentes texturas em função da Aa.

FIGURA 1.1  Texturas de alimentos em função de regiões em um isoterma de sorção (ROCKLAND, 1969).

1.7 CONCLUSÕES

            O conceito de atividade de água está baseado nas leis de equilíbrio termodinâmico e, então, deveria somente ser usado para descrever sistemas em equilíbrio. Entretanto, o equilíbrio é difícil de ser estabelecido em sistemas alimentícios, principalmente para alguns produtos no estado amorfo. Como uma boa parte dos produtos não se encontram no estado amorfo, assim as taxas de difusão são mais rápidas, a predição do crescimento microbiano, por exemplo, não é afetada pelo não equilíbrio (CHIRIFE & BUERA, 1995).

            Portanto, a Aa precisa ser usada com cuidado devido às suas limitações (SLADE & LEVINE, 1987).

            É um dado de controle, em uma condição estabelecida. É um valor que pode ser reproduzido, servindo certamente, como referência da qualidade de produto.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

BONE, D. P.  Practical applications of water activity and moisture relations in foods.  In: Water Activity: Theory and Applications to Food.  Eds. ROCKLAND, L.B. & BEUCHAT, L.R. Marcel Dekker, Inc. New York and Basel. 1987, p.369-395.

BOURNE, M.C. Effects of water activity on textural properties of food. In: Water Activity: Theory and Applications to Food.  Eds. ROCKLAND, L.B. & BEUCHAT, L.R. Marcel Dekker, Inc. New York and Basel. 1987, p.75-99. 

CHIRIFE, J. & BUERA, M.P.  A critical review of some non-equilibrium situations and glass transitions on water activity values of foods in the microbiological growth range.  Journal of Food Engineering, v.25, p. 531-552, 1995.

HELDMAN, D.R., REIDY, G.A., PALNITKAR, M.P.  Texture stability during storage of freeze-dried beef at low and intermediate moisture contents. Journal of Food Science, v. 38, p. 282, 1973.

KATZ, E.E. & LABUZA, T.P.  Effect of water activity on the sensorial crispness and mechanical deformation of snack food products.  J. Texture Studies, v.1, p. 464, 1981.

LEISTNER, L. Hurdle technology applied to meat products of the shelf stable product and intermediate moisture food types. In: Properties of Water in Foods. Eds. SIMATOS, D. & MULTON, J.L.  NATO ASI Series, Series E: Applied Sciences - n.90, 1985,  p.309-329.

OBUCHOWSKI,W. & BUSHUK, N.  Wheat hardness: comparision of methods of its evaluation.  Cereal Chemistry. v.57, p. 421, 1980.

SCOTT, W.J. Water relations of food spoilage microorganisms. Adv. Food

     Research. v.7, p. 83, 1957.

SLADE, L. & LEVINE, H. Structural stability of intermediate moisture foods - A new understanding. In Food Structure - Its Creation and Evaluation.  Eds. MITCHELL, J.R. & BLANSHARD, J.M.V..  Butterworths, London.  1987, p.115-147.

U.S. Food and Drug Administration.  Title 21 Code of Federal Regulations Parts 58, 108, 113, and 114. U.S. Government Printing Office, Washington, DC. 1985