Fundamentos de Atividade de Água

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Vitorino Amadeu Pinto Brás
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1 Fundamentos de Atividade de Água Tânia M. M. Shibata Decagon Devices LatAm.

2 Algumas perguntas antes de iniciarmos a apresentação

3 Alimentos, Fármacos e Cosméticos

4 Por que o leite em pó empedra? o pão embolora? o comprimido quebra? o cabelo enrola e arma? a maquiagem mofa?

5 Fatores que influenciam na velocidade do equilíbrio Área superficial tamanho das partículas Velocidade do ar Temperatura Pressão atmosférica

6 Alimentos frescos para todos durante o ano inteiro Primavera Verão Outono Inverno

7 Preservação do alimentos: redução ou imobilização da água salga cristalização conservantes congelamento desidratação

8 Atividade de água Umidade Atividade de água Medida do estado da energia da água em um sistema. (Qualitativa). Uma qualidade interna que não depende da quantidade de amostra. Umidade Quantidade de água presente em uma amostra sobre base seca ou úmida. Uma propriedade extensiva que depende da quantidade de amostra.

9 Atividade de água = Estado de energia da água Qual a diferença entre a água na esponja e a água no béquer? Entre tantas respostas uma delas é a energia da água. O estado da energia da água na esponja é menor do que o estado da energia da água no béquer.

10 Definindo Atividade de água - a w

11 Definições de a w Potencial químico Constante Gases Temperatura µ = µ o + RT ln (f/f o ) Potencial químico de uma substância pura Fugacidade

12 Definição de atividade Lewis e Randall (1961) : conceito de atividade. A fugacidade é igual a pressão vapor (f = p) a w = f/f o = p/p o Pressão de vapor da água na amostra a ºC a w = Pressão de vapor da água pura ºC a w = URE (%) /100

13 Atividade de água Água pura

14 Experimento clássico do Dr. Ted Labuza Sistema Biscoito Cream Cracker x Queijo Experimento 1 - Biscoito é colocado em recipiente selado contendo solução saturada NaCl = 75% UR até atingir o equilíbrio Bell, L. & Labuza T. Moisture Sorption Practical aspects of isotherm measurement and use 2000; 2 ed. 122p

15 Resultado do Biscoito após atingir o equilíbrio Inicial Final Umidade 4% 20% Atividade de água 0,30 0,75

16 Sistema Biscoito Cream Cracker x Queijo Experimento 2 Queijo é colocado em recipiente selado contendo solução saturada NaCl = 75% UR até atingir o equilíbrio

17 Resultado do Queijo após atingir o equilíbrio Inicial Final Umidade 60% 30% Atividade de Água 0,90 0,75

18 Pergunta Experimento 3 Biscoito e o Queijo são colocados juntos em um recipiente selado 20% Umidade 30% Umidade Para qual lado a água se move?

19 Por que medir atividade de água? Prever o desenvolvimento microbiano Avaliar as reações químicas e vida de prateleira Estabilidade física Embalagem proteção contra umidade ambiente. Transferência de umidade entre ingredientes Intercâmbio de umidade com o meio ambiente Predição da curva de isoterma umidade vs aw

20 a w e Microbiologia

21 Fatores que influenciam o desenvolvimento de micro-organismos Atividade de água Temperatura ph Oxigênio Nutrientes Inibidores naturais/preservantes Etc.

22 a w e micro-organismos : 55 anos!! Scott, WJ (pesquisador australiano) 1957 Water Relations of Food Spoilage Microorganisms Advances Food Research, 7:83-127

23 Proliferação microbiana Efeito de vários níveis de a w na curva de crescimento e fase estacionária de Staphylococcus aureus.

24 Proliferação microbiana Efeito de a w na redução do crescimento da bactéria Fase estacionária Fase de proliferação exponencial Fase de latência Adaptado de Troller, J. A. (1987). Adaptation and growth of microorganisms in environments with reduced water activity. In: Water activity: Theory and applications to food Rockland, L. B. and Beuchat, L. R. eds. Marcel Dekker, Inc.New York p

25 Interação a w -ph

26 a w Limite para desenvolvimento e toxicidade a w mínima para Micro-organismos Desenvolvimento Produção Toxina Clostridium botulinum (E) 0,95-0,97 0,97 Clostridium botulinum (A) 0,93-0,95 0,94-0,95 Clostridium botulinum (B) 0,94 0,93-0,94 Staphylococcus aureus 0,86 0,87-0,90 enterotoxina A Escherichia coli 0,95 Salmonella 0,93 Listeria monocytogenes 0,93 Bacillus cereus 0,93 0,97 enterotoxina B

27 Espécie Micotoxina a w mínima Desenvolvimento a w mínima Produção micotoxina Aspergillus flavus Aflatoxina 0,78-0,80 0,83-0,87 Aspergillus parasiticus Aflatoxina 0,82 0,87 Penicillium citrinum Citrinina 0,80 - Aspergillus ochraceus Ocratoxina 0,77-0,83 0,83-0,87 Penicillium cyclopium Ocratoxina 0,81-0,85 0,87-0,90 Penicillium martensii Ácido penicílico 0,79-0,83 0,99 Penicillium cyclopium Ácido penicílico 0,82-0,87 0,97 Penicillium patulum Patulina 0,81-0,85 0,85-0,95 Penicillium expansum Patulina 0,83-0,85 0,99 Aspergillus clavatus Patulina 0,85 0,99 Trichothecium roseum Tricotecina 0,90 -

28 a w e Reações químicas

29 Oxidação lipídica

30 Degradação de nutrientes

31 Degradação de nutrientes Labuza, T. P Storage stability and improvement of intermediate moisture foods. NAS Contract , Phase II, Final Report:10-81.

32 Degradação de nutrientes Kirk, J. R. (1981). Influence of water activity on stability of vitamins in dehydrated foods. In: Water Activity: Influences on Food Quality Rockland, L. B. and Stewart, G. F. eds. Academic Press, New York p.631.

33 Reação de escurecimento não enzimático e Reação de Maillard

34 Atividade da enzima

35 Atividade da enzima Hidrólise de lecitina (days) Acker, L. & Kaiser, H. (1959). Zeitschrift Fuer Lebensmittel- Untersuchung Und -Forschung. 110:

36 Atividade da enzima Drapron, R. (1985) Enzyme activity a a function of water activity. In Properties of Water in Foods. Simato, D. and Multon, J.L. (ed.), Martinus Nijhoff Publishers, Dordrecht, The Netherlands.

37 Textura do alimento em função da região de sorção na isoterma Região 1 (baixa umidade) Seco Duro Quebradiço Encolhido Região 2 (umidade intermediária) Seco Firme Flexível Região 3 (alta umidade) Úmido Macio Inchado Pegajoso

38 Perda de crocância de salgadinhos

39 Fluidez do pó e empedramento Para se manter as propriedades de fluidez e prevenir o empedramento de pós Estabelecer o valor de aw crítico Tratamento dos pós para valores abaixo do a w crítico. Utilizar embalagem de alta barreira a umidade Armazenar a baixas temperaturas Saches dessecantes Adição de agentes antiumectantes

40 Algodão doce em diferentes UR

41 Lactose amorfa Lactose a 25 C após 4 horas em diferentes UR: A: 0%UR* B: 50%UR C: 60%UR D: 90%UR

42 Micro cápsulas de aromas 90% UR t=0h 90% UR t=10h 1000mm

43 Agentes modificadores de a w Sais: NaCl; KCl. Açúcares: Sacarose; Glucose; Umectantes: Gliceróis; Sorbitol. Antiumectantes: Alumínio Silicato de Sódio; Carbonato de Cálcio; Carbonato de Magnésio. Plastificantes: Monoglicerídeos acetilados; Citratos de alquila (embalagens); Óleos vegetais.

44 PRINCÍPIO DE MEDIÇÃO AQUALAB SERIES 4

45 Ponto de Orvalho

46 Ponto de Orvalho O espelho se resfria até que se forme o orvalho. Célula fotoelétrica detecta o ponto exato da primeira condensação no espelho. Um termopar grava a temperatura na qual ocorreu a condensação. AquaLab então emite um sinal sonoro e apresenta os valores de atividade de água final e temperatura.

47 Constante dielétrica

48 Sensores dielétricos A umidade altera as propriedades elétricas de um material higroscópico em equilíbrio com o ar que está sobre a amostra. Constante dielétrica ou Capacitância Eletrodo Poroso Polímero Higroscópico Cabos Elétricos Eletrodo Poroso

49 Cuidados com o seu instrumento Sensores sempre limpos Calibração periódica Exatidão Equilíbrio da temperatura Local sem oscilação térmica 7,5 ml de amostra representativ a

50 Instrumentos Decagon

51 Agradecemos a sua participação Decagon Devices LatAm R. José Alves dos Santos, 281 Sala 102 Floradas de S. José S.J dos Campos SP Fone: (12) tania@decagon.com.br

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