Показатель активности воды как предмет управления качеством

Уменьшение влажности снижает активность патогенных микроорганизмов, повышает безопасность и увеличивает сроки хранения пищевых продуктов, но ведет, как правило, к изменению питательных и вкусовых качеств.

Материалы и методы

Большая часть российских пищевых стандартов предусматривает определение и ограничение в продуктах питания массовой доли влаги. Классические измерения влажности основаны на высушивании образца в сушильном шкафу при температуре выше 100°С до момента, когда масса образца прекращает меняться во времени. Имеются и другие методы, например, для определения водоудерживающей способности. Исследования, проведенные В.Дж. Скоттом, подтвердили, однако, что влажность не может быть показателем, объективно оценивающим возможность развития патогенных микроорганизмов в пищевых продуктах. Одни и те же микроорганизмы на пищевых продуктах разного типа и разной влажности размножались примерно с одинаковой скоростью. В.Дж. Скоттом в 1952 г. было высказано предположение, что вследствие того, что часть воды в материалах, в том числе и биологических, находится в связанном состоянии (химическом, осмотическом и т.д), а часть в свободном состоянии, понимаемом как возможность обмена этой частью воды с окружающей средой в нормальных условиях, микроорганизмам доступна только эта свободная часть. Было введено понятие – «активность воды, water activity» (aw). Aw вычисляют как отношение парциального давления водяного пара над пищевыми продуктами к парциальному давлению водяного пара над чистой водой при той же самой температуре. Активность воды обеспечивает более точную информацию по сравнению с общей влажностью в отношении микробиологической, химической и ферментной стабильности веществ. Некоторые данные приведены ниже, в таблице (А.П. Нечаев и др.). При существенно различном количестве влаги в 1 кг хлеба и 1 кг фруктов ее процентное количество, доступное микроорганизмам, примерно одинаково.

Результаты и их обсуждение

Показатель a w стал одним из основополагающих при прогнозировании сроков хранения пищевых продуктов и оценке их качества. Американский Институт технологов-пищевиков внес его в десятку наиболее значимых нововведений в пищевой промышленности последнего полувека. Он стал входить в стандарты и другие нормативные документы многих государств. В Беларуси, например, с 2005 г. действуют Санитарные правила 2.3.4.15-18-2005. Государственная санитарно-гигиеническая экспертиза и подтверждение правильности установления сроков годности (хранения), условий хранения продовольственного сырья и пищевых продуктов, в которых a w является одним из основных показателей качества. А с 2007 г. в Украине введен в действие ДСТУ ISO на использование показателя «активность воды» для определения качества и безопасности продуктов питания и кормов.

Исходя из значения величины a w , пищевые продукты разделяют на продукты с высокой активностью (a w = l,0–0,9), с промежуточной активностью воды (a w = 0,9–0,6) и с низкой активностью воды (a w = 0,6–0,0). К настоящему времени для многих продуктов питания определены пороговые значения a w , за пределами которых замедляются или прекращаются процессы роста микроорганизмов. Так, для большинства бактерий предельное значение a w , обеспечивающее их нормальное развитие, не ниже 0,90. Дрожжи и многие плесневые грибы хорошо развиваются при a w = 0,85–0,65. В процессе уменьшения a w от 1 до 0,2 замедляются химические и ферментативные реакции.

Активную влажность можно изменять, a w может служить критерием в управлении качеством. Способов изменения a w достаточно много. Это добавление растворимых солей, сахаров и других ингредиентов, высушивание, повышение осмотического давления, превращение части воды в лед и др. С позиций управления качеством интересны задачи, связанные не только с существенным снижением a w , например, при концентрировании соков или получении сухого молока, но и с его восстановлением перед употреблением концентратов.

Активность воды (aw) в некоторых пищевых продуктах

Контролируя функционально-технологические показатели в продукте, в частности, показатель активности воды, можно прогнозировать его способность к хранению, что позволит создать «карты стабильности» пищевых продуктов и определить оптимальные условия их хранения. Также показатель a w можно использовать в качестве критерия для расчета температуры пастеризации/стерилизации широкого ассортимента консервированной продукции (например, низкокислотные и подкисленные соки), отвечающей требованиям промышленной стерильности, при максимальном сохранении пищевой ценности.

Следовательно, a w – это еще и рычаг манипуляций температурой для подбора или расчета режима стерилизации при заданном рН.

Исходя из вышеизложенного, можно сделать вывод, что экспресс-метод определения качества продукта на основе показателя активности воды a w является достаточно перспективным и интересным не только для контролирующих органов, но и для каждого производителя пищевой продукции, особенно если последний связан с экспортными поставками своей продукции за рубеж – в страны, где этот показатель уже введен.