Atividade de Água no controle microbiológico

Tânia M. M. Shibata

Decagon Devices LatAm.

Queremos conhecer um pouco do seu trabalho e produto. Por favor, selecione uma ou mais opções nas perguntas a seguir e nos envie.

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.

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.

http://aqualabblog.wordpress.com/2012/07/27/basico-sobre-atividade-de-agua-por-dr-gaylon-campbell/

Definindo Atividade de água - aw

Definições de aw

µ = µo + RT ln (f/fo)

Fugacidade

Constante Gases Temperatura

Potencial químico

Potencial químico de uma substância pura

Lewis e Randall (1961) : conceito de atividade. A fugacidade é igual a pressão vapor

(f = p)

aw = f/fo = p/po

Pressão de vapor da água na amostra a ºC

aw = ——————————————————

Pressão de vapor da água pura ºC

aw = URE (%) /100

Definição de atividade

Atividade de água

Água pura

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

Controle de aw para propósito de preservação

Produtos desidratados, em pó, liofilizado, ou seja com redução de aw são convenientes economicamente tendo a vida de prateleira aumentada, diminuição de custos com a redução de embalagens, melhora nas propriedades para manuseio, transporte.

Produtos minimamente processados podem ter a aw reduzida com adição de mínimo de umectantes.

aw e Microbiologia

Micro-organismos benéficos

Lactobacillus Streptoccus

Penicillium Sacharomyces

Micro-organismos patogênicos

Aspergillus S. aureus

Fusarium

Salmonella Clostridium

Efeito da atividade de água na estabilidade microbiológica

A aw é um dos principais fatores para prevenir ou limitar o desenvolvimento microbiano. Em vários casos, o parâmetro aw é responsável pela estabilidade do produto, modula a resposta microbiana e determina qual o tipo de micro-organismo desenvolverá no produto. Condições adversas de aw poderá causar estresse osmótico e provocar a esporulação nos micro-organismos que esporulam e em condições ótimas de aw induzem a germinação e crescimento. A produção de metabólitos secundários (toxinas) também são afetadas pelo valor de aw do meio.

Fatores que influenciam o desenvolvimento, sobrevivência e morte dos micro-organismos

Atividade de água Temperatura pH Oxigênio Nutrientes Inibidores naturais/preservantes Etc.

Proliferação Microbiana – Tecnologia de Barreiras

aw e micro-organismos : 56 anos !!

Scott, WJ (pesquisador australiano)

1957 “Water Relations of Food Spoilage Microorganisms” Advances Food Research, 7:83-127

Efeito de vários níveis de aw na curva de crescimento e fase estacionária de Staphylococcus aureus.

Proliferação microbiana

Efeito de aw na redução do crescimento da bactéria

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.101-117.

Fase de latência

Fase de proliferação exponencial

Fase estacionária

Proliferação microbiana

Interação aw -pH

Efeito osmótico

Célula microbianas têm pressão osmótica interna mais elevada do que o meio ao seu redor, resultando em pressão túrgica exercida sobre a parede da célula, provendo uma força mecânica necessária para a expansão da célula e crescimento.

Quando um micro-organismo é colocado em um ambiente com aw reduzida, a água migra do citoplasma da célula e a membrana perde o turgor.

A homeostasia (equilíbrio interno) é perturbada e o micro-organismo não se multiplicará e permanecerá na fase lag até o equilíbrio ser re-estabelecido.

aw Limite para desenvolvimento e toxicidade aw 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

0,97 enterotoxina B

Escherichia coli 0,95

Salmonella 0,93

Listeria monocytogenes 0,93

Bacillus cereus 0,93

Efeito do NaCl e glicerol na aw mínima para desenvolvimento de bactérias patogências

Bactéria aw ajustada com NaCl

awajustada com Glicerol

Clostridium botulinum E 0,966 0,943

Escherichia coli 0,949 0,940

Clostridium perfringens 0,945 0,930

Clostridium botulinum A e B 0,940 0,930

Vibrio parahaemolyticus 0,932 0,911

Bacillus cereus 0,930 0,920

Listeria monocytogenes 0,920 0,900

Staphylococcus aureus 0,860 0,890

Fonte: Chirife, J. 1994 specific solute effects with special reference to S. aureus. Journal of Food Engeineering 22:409-419 Tapia, M. Villegas, Y. & Martinez, A. 1991. Minimal water activity for grwoth of Listeria monocytogenes as affected by solute and temperature. International Journal of Food Microbiology 14:333-337

aw mínima para desenvolvimento de bactérias patogências em meio de cultura com ajuste de aw com sais e açúcares

Bactéria NaCl KCl Sacarose Glucose

Listeria monocytogenes 0,92 - 0,92 -

Vibrio parahaemolyticus 0,936 0,936 0,940 -

Clostridium botulinum G 0,965 - 0,965 -

Clostridium botulinum E 0,972 0,972 0,972 0,975

Clostridium perfringens 0,945 - - 0,945

Staphylococcus aureus 0,864 - 0,867 -

Fonte: Chirife, J. 1993. Physicochemical aspects of food preservation by combined factors. Food Control 4:210-215

Espécie Micotoxina aw mínima Desenvolvimento

aw 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 -

Influência de aw e tipo de soluto no valor de D para alguns bolores, leveduras

Bolor / Levedura aw Temperatura °C Soluto Valor D (min)

Aspergillus flavus (conidia) 0,99 55 Não 3

0,90 NaCl 70

0,90 Sacarose 66

0,85 Glucose 66

Penicillium puberulum (conidia) 0,99 48 Não 31

0,89 Sacarose 30

0,93 NaCl 30

Byssochlamys nivea (ascosporo) 0,98 75 Sacarose 60

0,92 Sacarose 260

0,84 Sacarose 470

0,99 80 Controle 39

0,93 NaCl 48

0,89 Sacarose 49

Saccharomyces cerevisiae 0,99 51 Não 21

(célula vegetativa) 0,97 NaCl 24

0,93 NaCl 13

0,97 Sacarose 49

0,89 Sacarose 53

Proliferação Microbiana Todo micro-organismo tem um nível de aw limitante

para sua proliferação.

aw limite Micro-organismos 0,91 Bactéria Gram Negativa 0,86 Bactéria Gram Positiva 0,88 Leveduras (limite prática) 0,80 Produção de micotoxinas 0,70 Fungos (limite prática) 0,62 Leveduras osmofilícias 0,61 Bolores xerofílicos 0,60 Limite absoluto para micro-organismos

Controle de atividade de água

Antimicrobianos: nitrito de sódio; nitrato de sódio sorbato de potássio; benzoato de sódio; sulfito; óleos essenciais; defumação

Tratamento térmico

Refrigeração

Flora competitiva

Agentes modificadores de aw

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.

Instrumentos Decagon

AquaLab Series 4TE Duo = atividade de água e umidade

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.

Agradecemos a sua participação

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