vida útil

Actividad de agua y alimentos funcionales

Tomates ricos en licopeno. Postres con CBD. Superalimentos como arándanos y semillas de granada. Leche enriquecida con vitamina D. Los alimentos funcionales se presentan en muchas formas, pero comparten el mismo objetivo: prevenir enfermedades y mejorar la salud mediante nuestra dieta diaria. La actividad de agua es la herramienta más adecuada para mantener la vida útil de los alimentos funcionales.

Conservar los beneficios

Todos los alimentos contienen macro y micronutrientes que contribuyen a la salud. Los alimentos funcionales contienen algo más: compuestos que tienen un beneficio específico para la salud o una función para combatir enfermedades. Y ya sea porque este compuesto se encuentre de forma natural o se haya añadido, los alimentos funcionales que se comercializan por sus beneficios tienen un gran desafío: conseguir una vida útil que garantice no solo la seguridad sino también la eficacia del ingrediente funcional.

Proteger el ingrediente funcional

Los ingredientes funcionales tienden a ser muy sensibles a la degradación. Los niveles de luz, calor, humedad y pH afectan las tasas de degradación. Cuando un ingrediente funcional se anuncia como parte de un producto de larga conservación, es imprescindible entender el impacto que tienen el pH y la actividad del agua en la potencia de este ingrediente a lo largo del tiempo. La actividad del agua del alimento funcional es uno de los parámetros más importantes a tener en cuenta durante la formulación y la fabricación. Con el fin de garantizar que realmente se proporcionen y mantengan los beneficios prometidos para la salud.

El impacto de la humedad

La degradación de los ingredientes funcionales puede ser rápida, como pasa por ejemplo en las bebidas. La Figura 1 muestra el cambio en la concentración de un zumo de naranja enriquecido con vitamina C. En el transcurso de cuatro semanas, la concentración disminuye hasta en un 50% (Nutraceutical Business Review, 2018). Muchas vitaminas y probióticos se ven afectados de manera similar cuando se exponen a ambientes de humedad elevada (Turkmen, Priyashantha y Jayarathna, 2019).
La degradación de los alimentos funcionales se puede ralentizar disminuyendo su actividad de agua (aw). Una forma de hacerlo es elaborando el producto según el valor de su monocapa.

Figura 1. Evolución de la concentración de Vitamina C en un zumo de naranja natural en 4 semanas

Qué es la monocapa y su relación con la estabilidad

La monocapa es un concepto teórico, postulado en 1938 por Stephen Brunauer, Paul Emmett y Edward Teller. La teoría en lo referente a una matriz alimentaria porosa es la que sigue:
al hidratar un producto completamente seco, llegará un punto en el que las moléculas de agua recubrirán la superficie de cada una de las partículas de producto, con un espesor de una molécula. En teoría, esto es la máxima estabilidad del producto, cuando cada partícula está revestida, y apenas revestida, con moléculas de agua.

Los productos con un elevado contenido en proteína, pueden absorber una gran cantidad de agua antes de que se alcance la monocapa, porque la proteína tiene muchos pliegues y mucha área para recubrir por unidad de masa. Por otro lado, el azúcar cristalino es un cubo simple casi sin área por unidad de masa para recubrir.
Los productos pueden absorber diferentes cantidades de agua, pero para la mayoría de ellos, la primera capa o monocapa se completa a un valor de actividad de agua bastante constante: 0,3 aw. Algunos de los productos más habituales en este intervalo de aw son los cereales de desayuno, la harina y la pasta.
La monocapa es el valor de contenido de humedad en el cual un alimento, o un producto farmacéutico, cosmético o de alimentación animal, es más estable. Pero, y ¿cuál es exactamente el valor de la monocapa? Y además ¿es algo que los fabricantes deberían conocer y conseguir?

Seguimiento de las tasas de degradación

La aw juega un papel fundamental en este equilibrio. La aw es una herramienta muy útil en la formulación ya que permite mapear las tasas de degradación de los ingredientes funcionales. La relación entre la aw y la tasa de degradación es especifica de cada ingrediente. Por ejemplo, muchas vitaminas, se degradarán más rápido a medida que aumenta la aw (Lavelli, Zanoni y Zaniboni, 2007; Sablani, Al-Belushi, Al-Marhubi y Al-Belushi, 2007). Otros ingredientes, como los probióticos, tienen intérvalos específicos en los que alcanzan su máxima estabilidad.

La optimización de la actividad de agua de los alimentos funcionales puede aumentar la vida útil de días a meses.

Optimizar la vida útil

Cuanto más naturales sean los alimentos funcionales, mayor será la función desempeñada por la actividad de agua. Así por ejemplo, en las frutas deshidratadas, la aw del producto no solo afecta a la vida útil del ingrediente, sino que también afecta la susceptibilidad al desarrollo de mohos y los atributos de calidad como la textura. Cuando un alimento funcional es una combinación de dos o más ingredientes naturales, la migración de humedad también es otro factor a tener en cuenta.

Independientemente del producto específico, el efecto beneficioso de los alimentos funcionales durante su vida útil solo se puede mantener en su nivel más alto mediante la comprensión y aplicación de los principios básicos de la actividad de agua.

Se puede acceder a las referencias bibliográficas a través de este enlace.

ISO:18787 Características del medidor de actividad de agua

Qué características debe tener el medidor de aw, ISO:18787

De acuerdo con la ISO:18787 el medidor de actividad de agua, para alimentos para consumo humano y alimentación animal, debe tener las siguientes características:

  • Un sistema de medida adecuado para los principios de medida ya descritos, como es la técnica de punto de rocío.
  • Un sistema de regulación de la temperatura para la cámara de medida que garantice una temperatura de medida de 25 ° C.
  • Resolución interna de al menos 0,0001 aw.
  • Resolución en pantalla de al menos 0,001 aw.
  • El punto final de medida se establece tras haber alcanzado un valor de actividad de agua con una amplitud máxima de 0,0003 aw, ya sea mediante tres medidas consecutivas o por su estabilidad durante 1 minuto.
  • Si es necesario, hay que eliminar la interferencia debido a los compuestos volátiles contenidos en la muestra. Como por ejemplo con la ayuda de filtros específicos.
  • El equipo operará de acuerdo con las instrucciones del fabricante.
  • Consultar las instrucciones del fabricante sobre el mantenimiento del equipo.

Recomendaciones AQUALAB, fabricante de medidores de actividad de agua

Los medidores de aw AquaLab S4 cumplen con las caracterísiticas y requisitos que describe la ISO:18787 medidor de actividad de agua. Los AquaLab S4 tienen un menú de medida ISO:18787 que asegura que el valor de actividad de agua tiene una variación máxima de 0,003 aw. Así como la estabilidad de este valor durante 1 minuto.

Al selecionar este menú solo es necesario introducir la muestra y empezar a medir, el equipo nos proporcionará la lectura cumpliendo con los requisitos de ISO:18787. Los valores de actividad de agua realizados siguiendo estos requisitos se almancenan en la memoria del medidor con la etiqueta ISO:18787.

Tanto las buenas prácticas de manejo del medidor de actividad de agua AquaLab S4TE como las recomendaciones de uso aparecen en el canal youtube actividad de agua.  En el canal hay una lista de reproducción que explica como para poner en marcha, verificar y calibrar,  hacer medidas y mantener los medidores. También hay información sobre la preparación de las muestras.

ISO:18787 Actividad de agua en alimentos

Determinación de la actividad de agua en alimentos, ISO:18787

La ISO 18787 para la actividad de agua (aw) en alimentos, establece los principios básicos y requisitos específicos para determinar la aw en alimentos para consumo humano y alimentación animal dentro de un intervalo de medida de 0 a 1.
Los principios de medida del parámetro aw se basan en la técnica del punto de rocío, o en la determinación del cambio en la conductividad eléctrica de un electrolito o en la permitividad de un polímero.
Para productos que contienen compuestos volátiles, como por ejemplo los alcoholes, pueden ser necesarias adaptaciones específicas del medidor para aplicar el método.

En ISO:18787 se describen los siguientes apartados:

  • Principio de medida que se pueden emplear en ISO:18787 (se describe más abajo)
  • Características técnicas de los medidores de aw
  • Las muestras
  • Como medir la actividad de agua
  • Verificación y calibración de los medidores
  • La precisión, repetibilidad y reproducibilidad de las medidas de actividad de gua

Como se puede medir la aw según ISO:18787

ISO 17878 describe los dos principios de medida que se utilizan para determinar la actividad de agua. Los principios de medida se basan en la técnica del punto de rocío o en la determinación del cambio en la conductividad eléctrica de un electrolito o en la permitividad de un polímero. 

Medida del punto de rocío. La muestra se coloca en una cámara de medida hermética que contiene un espejo cuya temperatura puede variar. El espejo se enfría hasta que aparece condensación en su superficie. La base científica de esta técnica es que el aire se puede enfriar hasta el punto de saturación sin modificar el contenido de agua. Al alcanzar el punto de equilibrio, la humedad relativa dentro de la cámara y la actividad del agua de la muestra son iguales. Es ncesario medir la temperatura a la que se produce la condensación del vapor de agua (la temperatura del punto de rocío). Y también se mide la temperatura de la superficie de la muestra. A continuación con estas dos temperaturas se puede determinar la actividad de agua del alimento.

Esta es la tecnología que emplean los medidores de aw AquaLab – METER Foods. En este vídeo se puede ver el funcionamiento del equipo y la descricpión de la técnica del Punto de Rocío.

Webinar actividad de agua y microbiología

Webinar Actividad de agua 102: Desarrollo de microorganismos

La utilidad de la actividad de agua (aw) como medida de la calidad y seguridad alimentaria se sugirió cuando empezó a ser obvio que el contenido de humedad no era adecuado para controlar la microbiología. La actividad del agua tiene una relación directa con el crecimiento de microorganismos. Además, los nuevos esquemas de certificación se basan en la inocuidad alimentaria. ¿Es posible utilizar la aw como una herramienta para mejorar la formulación?. ¿Y la producción?. ¿Y el envasado?. ¿Podemos de esta forma asegurar la inocuidad alimentaria?.

El 18 de junio a las 18:00 h METER Food organiza un seminario online, gratuito y en inglés, sobre aw y microbiología.

Descripción del webinar sobre aw y microbiología

En este seminario web de 30 minutos, se hablará de

  • La aw como herramienta para predecir el desarrollo de microorganismos.
  • Cómo emplear los umbrales de desarrollo de un microorganismo determinado para establecer las especificaciones de fábrica.
  • Combinación de diferentes técnicas de formulación (incluyendo humectantes, películas, recubrimientos) para alcanzar los valores de actividad de agua necesarios.
  • La tecnología de obstáculos puede solucionar algunos problemas.

Os podeis inscribir a través de este enlace

Actividad de agua y alimentos para mascotas

Actividad de agua: la medida más adecuada de la humedad en alimentos para mascotas

La humedad juega un papel clave en la calidad de los alimentos para mascotas. Para cada producto, hay un intervalo ideal de valores de actividad de agua que maximiza el beneficio económico, la nutrición y el sabor. Y que al mismo tiempo, mantiene los productos libres de mohos y otros microorganismos.
Por ejemplo, una bolsa de pienso para perros tiene un punto óptimo de aw = 0,55 a 0,65. Por lo que cualquier valor de actividad de agua < 0,55 convierte el pienso para mascotas en seco y duro. Y sin mencionar que por otro lado, el vendedor está perdiendo dinero porque el producto se ha procesado en exceso. Valores de actividad de agua > 0,65 y habrá desarrollo de mohos. Lo que provocará una No Conformidad del cliente. Que es algo inaceptable.

Formular de forma inteligente

La actividad del agua se ha utilizado para formular algunos de los alimentos para mascotas más innovadores y exitosos comercialmente. Algunas formulaciones complejas, como hueso artificial relleno de médula, producto cárnico para gatos con pedacitos de vitamina, o productos similares a la carne, húmedos y estables, están controlados por la actividad de agua.
Las Isotermas (las curvas que muestran cómo cambia la actividad de agua con la humedad en un producto específico) también son una herramienta de formulación clave. Se pueden usar para localizar puntos críticos en los que se producen cambios de fase, modelizar las mezclas de productos, investigar problemas relacionados con la humedad y de muchas otras maneras.

Especificaciones para conocer la Humedad

La actividad de agua es una herramienta de control de la humedad y resuelve problemas específicos de humedad en los alimentos para mascotas. Es decir, permite determinar la vida útil, elegir envase, control de la materia prima, evitar el deterioro y mantener el sabor, la textura y la nutrición.
Por ejemplo, hay una serie de productos comerciales con características de textura múltiple formulados con actividad de agua. Estos productos combinan un componente duro y seco y otro más blando y húmedo. La ventaja del componente seco es la limpieza de los dientes, pero es menos apetecible que el alimento húmedo. La formulación empleando la actividad de agua mantiene crujientes las croquetas y blandas las partes más húmedas. De esta forma, los dos pueden compartir una bolsa y tener una vida útil larga sin que las croquetas se ablanden y los trocitos pierdan su textura húmeda.

Cualquiera puede medir actividad de agua

La actividad de agua es una medida que cualquiera puede llevar a cabo siguiendo unas instrucciones sencillas y precisas. Y además, en 20 minutos, cualquier persona puede aprender a realizar una prueba de actividad de agua precisa, fiable y repetible.

Medir la humedad con beneficios

Los fabricantes de alimentos para mascotas utilizan la actividad de agua para monitorizar sus productos porque les aporta los siguientes beneficios:

Predice la seguridad alimentaria con precisión: la actividad de agua predice si los microorganismos se desarrollarán en un producto.
Predice la calidad: la actividad de agua se correlaciona con muchas tasas de reacciones (oxidación de lípidos, degradación de vitaminas, cambios texturales) que finalizan la vida útil.
Repetibilidad: la actividad de agua es una medida que cualquiera puede realizar atendiendo a unos estándares científicos precisos. Es posible medir actividad de agua con un error de ± 0,003.

Basada en estándares de referencia: a diferencia de otras medidas de humedad, la actividad de agua tiene una escala con un cero conocido. Y por este motivo, las medidas se pueden verificar con estándares conocidos NIST trazables. Lo que permite que los resultados se puedan comparar entre departamentos, fábricas o empresas, sin importar dónde se encuentren o quién realice la medida.

Producción

Se puede medir en la línea de producción con la misma precisión científica de un laboratorio de I + D o QA / QC, en las siguientes etapas:

Envasado / envío
Asegura que el envase mantiene la seguridad y la calidad del producto durante la vida útil
Predice el impacto de las condiciones de abuso de temperatura tanto en almacenamiento como en envío
Ajuste preciso de las fechas de caducidad / fecha de consumo preferente
Determina las necesidades de almacenamiento

Materia prima
Evaluación de la materia prima entrante para la seguridad y la calidad
Comprobar que los ingredientes para las mezclas tengan valores de actividad de agua compatibles

Operaciones
Maximiza la eficiencia operativa al señalar la especificación correcta
Reduce los residuos en la cadena de suministro y en el proceso de fabricación.
Asegura la calidad y el beneficio al conocer con precisión la humedad en el momento adecuado

QA / QC
Elimina la variabilidad con una medida basada en estándares de referencia
Utiliza una medida fiable y con repetibilidad.
Realización de pruebas precisas de grado de investigación en 5 minutos o menos

Investigación y desarrollo
Previene la migración de humedad en productos multicomponente
Permite hacer ensayos acelerados de vida útil
Establecimiento de especificaciones de producto para evitar problemas de seguridad y calidad, como mohos, desarrollo microbiano, problemas de textura, olores o sabores
Eliminación de la variabilidad con una medida de humedad basada en estándares

Emplear la actividad de agua para desarrollar formulaciones innovadoras

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