Atividade de Água. Decagon Devices LatAm.

Transcrição

1 Fundamentos de Atividade de Água Tânia M. M. Shibata Decagon Devices LatAm.

2 Shelf life is not a function of time, rather it is a function of the environmental conditions and the amount of quality change that can be allowed TP T.P. Labuza Shelf Life Dating of Foods, FN Press 1982, pg 47.

3 A água é muito importante tanto como variável do meio ambiente como ingrediente.

4 Abusos previstos Qual os limites inferiores e superiores de aw que seu produto pode ser submetido sem se alterar, ou mesmo deteriorar? Por ex. um comprimido carregado dentro da bolsa, fica no vestiário com alta UR, dentro do carro sob sol intenso.

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7 Alteração na quantidade de água afeta: Crocância Maciez Fraturabilidade Força para quebra Suscetibilidade microbiana

8 Fatores que influenciam na velocidade do equilíbrio Área superficial tamanho das partículas, tipo de embalagem / barreira Velocidade do ar Temperatura Pressão atmosférica

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

10 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.

11 Atividade de água = Estado de energia da água Qual a diferença entre a água na esponja e a água no béquer? Entre tantas t 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.

12 Matriz polimérica: regiões polares e hidrofílicas Sherwin, C.P. & Labuza T. P. Beyond Water activity and Glass Transition: A broad perspective on the manner by wich water can influence reaction rates in Foods. Water Proprietis of Food, Pharmaceutical and Biological Materials. P

13 Definindo Atividade de água - a w

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

15 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

16 Atividade de água Água pura

17 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 Inicial Equilíbrio Umidade 4% 15% Atividade de água 0,30 0,75 Bell, L. & Labuza T. Moisture Sorption Practical aspects of isotherm measurement and use 2000; 2 ed. 122p

18 Sistema Biscoito Cream Cracker x Queijo Experimento 2 Queijo é colocado em recipiente selado contendo solução saturada NaCl = 75% UR até atingir o equilíbrio Inicial Final Umidade 60% 25% Atividade de Água 0,90 0,75

19 Experimento 3 Biscoito e o Queijo são colocados juntos em um recipiente selado Para qual lado a água se move Amostra Amostra (g) Água (g) Sólidos (g) Biscoito Queijo Total Teoricamente: Umidade da mistura no equilíbrio 40/200 = 20% (b.u.) Como as amostras já estão em equilíbrio de aw ou µ, não haverá migração da água.

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

21 Uma vez que o produto está pronto não se tem como aumentar a sua vida de prateleira. Isso deve ser parametrizado durante o projeto de formulação. Silvia Moura - ITAL

22 a w e Microbiologia

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

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

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

26 Proliferação microbiana Efeito de a w na redução do crescimento da bactéria Fase estacionária Fase de proliferação exponencial Fase de latência Adaptado de Troller, oe, J. A. (1987). Adaptation and growth of microorganisms s in environments e 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

27 Interação a w -ph

28 a w Limite para desenvolvimento e toxicidade Micro-organismos a w mínima para Desenvolvimento Produção Toxina Clostridium botulinum (E) ,95-0, ,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

29 Espécie Micotoxina a w mínima a w mínima Desenvolvimento 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 0,87 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 085 0, ,99 Trichothecium roseum Tricotecina 0,90 -

30 Toxina botulínica Toxina botulínica representa a toxina biológica mais potente Toxina botulínica Dose letal para o homem : 5 gramas mataria a pessoas!!

31 Paracelsus ( ) famoso alquimista, médico, astrólogo, e ocultista Chamado de pai da toxicologia, escreveu : A dose faz o veneno

32 Antes Depois Toxina botulínica tipo A

33 a w e Reações químicas

34 Oxidação lipídica

35 Degradação de nutrientes

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

37 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.

38 Velocidade de degradação do aspartame em função do ph e a w a 30 C Kinetics course aw and food chemical kinetics Theodoro Labuza

39 Reação de escurecimento não enzimático e Reação de Maillard

40 Atividade da enzima

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

42 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.

43 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

44 Perda de crocância de salgadinhos

45 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

46 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.

47 PRINCÍPIO DE MEDIÇÃO AQUALAB SERIES 4

48 Ponto de Orvalho

49 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.

50 Constante dielétrica

51 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 ooso

52 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

53 Preparo de amostra

54 Frutas frescas, produto cárneos / Sabonetes, baton: cortar em pequenos pedaços Realizar a leitura imediatamente. Oxidação e perda de água para ambiente alteram o valor real de aw. Oleaginosas, cereais, grãos em geral: triturar ou moer a amostra. O longo tempo moendo e o aumento da temperatura durante a moagem podem alterar o valor de aw. Ração dura / Comprimidos: quebrar em gral ou triturar levemente. Rações e comprimidos pequenos podem ser lidos íntegros. Ração macia contendo propileno glicol: o mesmo procedimento anterior, entretanto necessita de leitura imediatamente após a trituração e com sensor apropriado. Caramelos, caldas, méis, geléias, cremes: não necessitam de preparo, colocar uma alíquota na cápsula e realizar a leitura. Sucos e lácteos concentrados, soluções, xampu, loções: adicionar na cápsula e realizar a leitura. Pós, farinhas, liofilizados, spray dry: requerem cuidados extras como após adicionadas na cápsula de amostra leitura imediata em ambiente com temperatura controlada, evitar que o pó fino contamine o sensor.

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56 AquaLab PRE

57 Instrumentos Decagon

58 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) [email protected]