Como El Agua Llega A Ser Potable
Introducción
El contenido de agua es factor muy importante del cual dependen las propiedades coligativas y de textura, además influye en gran medida en las reacciones químicas, físicas y enzimáticas. El agua se divide en agua ligada que es el agua disponible para el crecimiento de microorganismos y por otro lado tenemos el agua ligada está unida a la superficie y por lo tanto no está disponible. Entonces la actividad de agua la cual entendemos como la presión de vapor parcial del agua en una sustancia. Por lo tanto solo la actividad de agua es capaz de generar cambios en los alimentos ya que se encuentra disponible. Esto de alguna forma nos ayudará a predecir la estabilidad y vida útil de un alimento, a menor actividad de agua se conservará mucho mejor un alimento a esto se le conoce como alimentos perecederos y por lo tanto tendremos alimentos más secos y crujientes con una elevada vida de anaquel; pero si se tiene una actividad de agua cercana a uno el alimento se considera como perecedero por lo tanto tendrá una menor vida de anaquel, estos son los alimentos más tiernos y jugosos.
La actividad de agua está altamente relacionada con la textura de los alimentos y por ende con la proliferación de los microorganismos patógenos. Y esto es porque con forma disminuye la actividad de agua la textura se vuelve dura y el alimento tiende a secarse; los alimentos con actividad de agua baja son un poco más crujientes y se rompen con facilidad. Pero si esta aumentara demasiado el alimento se reblandecerá y dejara de ser atractivo además de que este es un ambiente perfecto para el crecimiento de microorganismos.
Esta es muy importante porque es un factor determinante para la seguridad del alimento y nos permitirá determinar su capacidad de conservación además de la capacidad de propagación de los microorganismos.
La estabilidad de los alimentos la podemos clasificar en estable, semiestable e inestable; la estable contiene menos del 12% de agua, la semiestable contiene entre 12 y 60% de agua y su duración es media y por último la inestable la cual contiene más 60% de agua y tiende a durar poco.
La acides junto con la actividad de agua son dos factores que si se manejan adecuadamente son la base para preservar mejor a los alimentos; ya que para preservar los alimentos durante más tiempo se puede aumentar la acidez esto evitara la reproducción de microorganismos por que al tener un medio acido los desfavorece.
Si contamos con valores de actividad de agua iguales a 0.98 no es viable para la conservación de alimentos ya que permite el crecimiento de microorganismos patógenos; dentro de estos encontramos alimentos como lo es carne, pescado fresco, frutas o hortalizas frescas etc.
Con valores de 0.93-0.98 realmente ocurre casi lo mismo como con el anterior ya que también es un ambiente favorable para el crecimiento de microorganismos; algunos alimentos son embutidos fermentados, productos cárnicos, quesos de corta maduración etc.
En cuanto a valores de 0.85-0.93 ya no están favorable el crecimiento de microorganismos pero aún hay muchas posibilidades de que si las haya.
Para valores de 0.60-0.85 las bacterias ya no tiene el medio para crecer y desarrollarse sin embargo existe microorganismos que si son resistentes a estos medios denominados osmòfilos o halófilos. Dentro de este rango encontramos alimentos como frutos secos, cereales, mermeladas o quesos curados.
Por último los alimentos que cuentan con una actividad de agua menos a 0.60 en los cuales no hay crecimiento microbiano, sin embargo pudiera llegar a haber microorganismos como residentes durante muy largos periodos de tiempo; alimentos con esta característica podemos encontrar chocolates, miel, galletas o dulces; esto también se puede deber al alto contenido de azucares presentes en el alimento.
Es importante controlar la actividad de en alimentos ya que esto es de gran ayuda por ejemplo en las industrias para alargar su vida útil. Para los alimentos más perecederos se utilizan técnicas de conservación como la evaporación y el secado este dependerá del tipo de alimento que se utilizara; puede ser secado por aspersión, secado al vacío o secado por congelación.
Como anteriormente habíamos mencionado una manera de reducir la actividad de agua en los alimentos es a través de la incorporación de azúcar o sal para así atrapar las moléculas de agua.
Resaltar la importancia que tiene el agua en el procesamiento de los alimentos, así como, los usos tecnológicos en la industria alimentaria.
Identificar la cantidad de agua que está presente en el alimento, además de identificar la forma en la que esta se encuentra para saber su comportamiento de la misma sobre el alimento.
Identificar las zonas hipotéticas del agua y cuáles son sus afectaciones sobre el alimento para poder alargar la vida útil del mismo.
Desarrollo
Humedad
El agua es un elemento omnipresente en todos los alimentos por eso es necesario identificar sus características fisicoquímicas, sin embargo, estas no son siempre las mismas, esto va a depender del estado en que se encuentre el agua. La determinación del contenido del agua es el análisis más frecuente en los laboratorios de la industria alimentaria. Sin embargo, dependiendo del método de análisis, no es el mismo tipo de contenido de humedad, que se mide. Incluso el termino humedad es cuestionable ya que esto podía incluir otros líquidos aparte del agua (Isengard, 1995).
Actividad del agua (aw)
La actividad de agua se define como la presión de vapor parcial del agua en una sustancia dividida sobre el vapor parcial del agua pura. En el caso de los alimentos, ningún tipo de alimento puede presentar una aw=1, ya que, si esto sucede se estaría hablando de agua pura.
En algunos casos el termino aw actividad de agua se llega a utilizar como sinónimo de agua libre, sin embargo, esto es algo incorrecto. El agua libre en un alimento hace referencia a la cantidad de agua presente en el alimento la cual no ha cambiado sus propiedades fisicoquímicas; esto quiere decir el agua que no se encuentra interaccionando con otros componentes del alimento, por lo tanto, la aw y el agua libre son parámetros muy similares, pero no son lo mismo.
Isotermas de sorción
Es muy importante para una industria alimentaria conocer el contenido de humedad de un alimento, así como conocer si esta está disponible para ciertas reacciones químicas, enzimáticas microbianas o si están de alguna forma interactuando con otros solutos constituyentes del alimento y por tanto la actividad de agua es quien determinara los cambios en el alimento. Esto con el fin de que sus productos sean de larga duración y ellos tengan un mayor beneficio.
Por otro lado la isoterma de un alimento es la relación que existe entre su contenido de humedad y la actividad de agua del mismo esto cuando ambos se encuentran en equilibrio y a una temperatura constante. Estos son importantes para el análisis y diseño de varios procesos como la deshidratación y estudio de la cinética de secado de los alimentos además también son útiles para el mezclado de alimentos y para predecir posibles cambios en la estabilidad de los mismos y una larga vida de anaquel.
Por ejemplo para la producción de alimentos como las infusiones o hiervas aromáticas las cuales algunas proporcionas colores y aromas característicos entonces con una isoterma se puede mejorar la retención de la calidad durante su almacenamiento.
Otro ejemplo es el material de envasado en el cual se deben seleccionar los componentes adecuados para la elaboración de los envases y esto dependerá en gran medida de la capacidad del alimento para ganar o perder agua y esto conociendo la isoterma del alimento y su comportamiento se observa en cuanto a la permeabilidad del material sobre el vapor de agua y otros gases.
Los isotermas además de servir para anteriormente mencionada nos ayudan a conocer aspectos importantes en áreas de procesamiento de alimentos como el secado, mezclado, envasado y almacenamiento; ya que estos se encargan de predecir los cambios producidos en el alimento durante su procesado o almacenamiento, principalmente aquellos que están relacionados al contenido de humedad o actividad de agua del mismo. Y esto es de gran utilidad para las industrias ya que reduce costos por pérdidas en procesos, envasado, transporte y almacenamiento de los mismos.
Estructura del agua y preservación de alimentos
Extender la vida útil de un producto alimenticio consiste en prevenir su degradación por reacciones bioquímicas o por el crecimiento de microorganismos. La prevención de la degradación consiste en la reducción de la disponibilidad del agua para las reacciones de degradación. Esto se logra a través de reforzar el enlace de hidrogeno en el agua y del mismo modo reducir su movilidad.
En la inhibición del crecimiento de organismos se tiene como objetivo la reducción de la actividad de agua (aw), ya que como se mencionó anteriormente la actividad de agua es determinante en el crecimiento de microorganismos en los alimentos, así como con la mayoría de las reacciones de degradación, algunas de las formas de reducir la actividad del agua es la agregación de solutos, aunque no es el único parámetro con el cual se reduce la actividad del agua.
Del mismo modo la disponibilidad del agua y su movilidad para las reacciones que se pudieran dar en el alimento dependen del tipo de interacción que tiene el agua.
Reacciones químicas y enzimáticas:
Cambios oxidativos:
Si bien el agua puede presentar efectos antioxidantes y prooxidantes, esto dependerá de la actividad de agua; en el caso de una actividad de agua baja puede actuar como un antioxidante por:
Si bien el agua puede presentar efectos antioxidantes y prooxidantes, esto dependerá de la actividad de agua; en el caso de una actividad de agua baja puede actuar como un antioxidante por:
- Hidratación de iones metálicos
- H-enlace de hidroperóxidos
- Promoviendo la recombinación de radicales libres
- Del mismo modo puede actuar como un prooxidante a una alta actividad de agua por:
- El efecto plastificante favoreciendo la movilidad
- Hinchazón de la matriz, exponiendo nuevas superficies.
Si bien los efectos antioxidantes afectan más a los productos de origen de animal, también tienen importancia en los alimentos de origen vegetal (frutas, verduras) donde en el blanqueo oxidativo del caroteno y el licopeno pueden alterar las propiedades organolépticas de los productos.
Una de las reacciones que conllevan una relación con la actividad de agua es la reacción de Maillard, en la cual el pardeamiento relaciona la tasa de la reacción con la actividad del agua.
En diversos experimentos se ha observado un máximo de pardeamiento en productos donde la actividad es de 0.3 – 0.7, sin embargo, en sistemas donde se tiene una baja actividad de agua la cual no está asociada al fuerte incremento en la viscosidad, un modelo a base de etilenglicol, no se obtiene un máximo y la velocidad de la reacción disminuye continuamente de una baja actividad del agua a un alta. En las investigaciones más recientes se tiene una interpretación aceptada para la curva de la reacción de Maillard, en donde el intervalo de baja humedad, la tasa es limitada por la resistencia a la difusión, lo cual provoca una disminución de la movilidad de los reactantes y los productos de la reacción.
El papel de la actividad de agua en ingredientes de fruta y vegetales para alimentos compuestos.
El uso de frutas y trozos de frutas son mayormente utilizados como materiales básicos o como componentes adicionales en muchas formulaciones de alimentos. En los cuales la actividad de agua de los ingredientes debe ser controlada para evitar que la humedad proveniente de los componentes migre. Como se muestra en la sig. Figura la actividad de agua en el rango de 0.6 – 1 son requeridas según el tipo de alimento.
Cuando las frutas son usadas como ingredientes, la actividad del agua es reducida/controlada por la deshidratación, aunque no es el único método por el cual puede ser controlada o reducida la actividad de agua, uno de estos métodos, es un tratamiento osmótico, agregación de solutos solubles en agua.
Tecnológicamente la combinación del efecto termodinámico de los solutos en la reducción de la actividad de agua y el efecto cinético del contenido de agua puede permitir un control en la textura en un rango de actividad agua.
Proteínas y agua
Del mismo modo el agua es el compuesto más abundante en las fibras musculares (musculo) que van desde un 70 – 80% lo cual dependerá del tipo de especie animal, el tipo de musculo y la edad del “animal”. Durante el procesamiento de la carne se pierde agua, ya sea por goteo, evaporación o cocción. Lo cual es un problema ya que en el procesamiento de carne se tiene como objetivo retener la mayor cantidad de agua posible por razones económicas, tales como son la cantidad de que se paga por el peso de la carne, del mismo modo la gran pérdida de agua genera un descontento y desagrado a los consumidores debido a varios factores:
- Goteo alrededor de la carne, lo que genera un desagrado para el consumidor.
- La reducción del tamaño durante los diferentes procesos de cocción.
- Del mismo modo una perdida en sus características organolépticas tales como la ternura o jugosidad, haciendo la carne menos atractiva para el público.
La mayor parte del agua que se encuentra en los músculos se encuentra en forma de agua libre, mientras que el resto está unido a las proteínas. La capacidad del musculo de retener el contenido natural de agua que posee se conoce como la capacidad de retención de agua, esto representa un parámetro importante en la comparación de diferentes materias primas, así como para la predicción de en la desorción de agua.
Los diferentes perfiles de perdida de agua afectan la actividad enzimática, es el caso de la proteólisis, la cual consiste en un grupo de reacciones enzimáticas que degradan las proteínas miofibrilares y afectan la textura. De esta forma las reacciones de proteólisis por peptidasas y amino peptidasas liberan péptidos de pequeño tamaño y aminoácidos libres, los cuales son de suma importancia para el sabor, aunque también afectan en el olor como resultado de más reacciones químicas.
De esta forma un método para aumentar la capacidad de retención de agua en los productos cárnicos (carne o pescado) es la adición de sales, como es el caso de NaCl, siendo de esta forma la base para el curado y emulsionado. En este proceso los iones de cloruro se unen a la proteína, lo cual ejerce una fuerza de repulsión entre los filamentos causando una hinchazón en el producto del mismo modo una reducción en el agua disponible para el crecimiento de microorganismos.
En general, el procesamiento correcto de la carne es de suma importancia ya que el contenido en carne o pescado determinara las propiedades sensoriales, así como una mejora en la calidad del alimento.
La baja actividad de agua es una barrera para el crecimiento de formas vegetativas de bacterias patógenas como la salmonella, se han hecho estudios en los cuales la termoresistencia de cepas de salmonella nativas en albumina de huevo deshidratada y pasteurizada son muy importantes para verificar cuales son las condiciones óptimas y seguras para el tratamiento de este tipo de bacterias en alimentos. Todo esto en base a la actividad de agua del producto lo cual ira de la mano con el tratamiento térmico para evitar la proliferación de microorganismos y así nuestros alimentos tengan una mayor vida útil.
La salmonella no crecen por debajo de un valor de actividad de agua de 0.85 por eso es importante controlar su proliferación ya que esta se puede adaptar rápidamente a condiciones extremas de desecación. Algunos investigadores piensan que la formación de formas filamentosas y mostraron que al reducir la actividad de agua se afectaba la morfología de las células de salmonella que se elongaban y formaban filamentos cuando se incubaban en medios con actividad de agua de 0.94-0.95 a 25ºC por 6 días. Entonces al combinarse la falta de agua disponible y la aplicación de calor en la albumina de huevo pueden proporcionar una óptima combinación de condiciones para producir salmonella. Es por eso que se deben cuidar mucho estos factores no solo en la albumina del huevo sino en otros alimentos en los cuales es posible el crecimiento de bacterias como estas.
Algunas investigaciones en las cuales la termoresistencia, así como el control de actividad de agua en diferentes muestras de albumina de huevos industriales determinaron que la resistencia térmica de las cepas de salmonella si depende sumamente de la actividad de agua.
Conclusiones:
La actividad del agua es un parámetro muy importante en la industria alimentaria, por medio de este se puede determinar “la vida útil” del alimento, además de que esta debe de estar dentro de las normativas de gobierno. Esto ayudara en gran medida a evitar pérdidas durante el proceso y por ende a evitar gastos adicionales de producción. Además controlar este parámetro también ayudara a un mejor transporte de estos y un buen almacenamiento.
Además de servir para normativas de calidad, este es un parámetro muy necesario de determinar en los alimentos, ya que tiene una gran influencia en la estabilidad del alimento, así como en sus características físicas y químicas del mismo.
Como ya se mencionó en el escrito, la actividad del agua en un alimento siempre va a ser de gran importancia, todo alimento tendrá como componente principal el agua, y es importante identificar el cómo se encuentra esta agua, ya sea como agua ligada o agua libre, ya que de esto dependerá en gran medida las características finales del alimento.
