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-atividadede-agua-por-dr-gaylon-campbell/
Definindo
Atividade de água - aw
Definições de aw
Potencial
químico
Constante
Gases
Temperatura
µ = µo + RT ln (f/fo)
Potencial químico
de uma substância pura
Fugacidade
Definição de atividade
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
Atividade de água
Água pura
Por que medir atividade de água?
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
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
Penicillium
Streptoccus
Sacharomyces
Micro-organismos patogênicos
Aspergillus
Salmonella
S. aureus
Fusarium
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
Proliferação microbiana
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
Fase estacionária
Fase de proliferação exponencial
Fase de latência
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.
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 microorganismo não se multiplicará e permanecerá na fase lag
até o equilíbrio ser re-estabelecido.
aw Limite para desenvolvimento e toxicidade
Micro-organismos
aw mínima para
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
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
Tricotecina
0,90
-
Penicillium citrinum
Trichothecium roseum
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
Não
31
0,89
Sacarose
30
0,93
NaCl
30
Sacarose
60
0,92
Sacarose
260
0,84
Sacarose
470
Controle
39
0,93
NaCl
48
0,89
Sacarose
49
Não
21
Penicillium puberulum (conidia)
Byssochlamys nivea (ascosporo)
0,99
0,98
0,99
48
75
80
Saccharomyces cerevisiae
0,99
51
(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
0,91
0,86
0,88
0,80
0,70
0,62
0,61
0,60
Micro-organismos
Bactéria Gram Negativa
Bactéria Gram Positiva
Leveduras (limite prática)
Produção de micotoxinas
Fungos (limite prática)
Leveduras osmofilícias
Bolores xerofílicos
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
Decagon Devices LatAm
R. José Alves dos Santos, 281
Sala 102 Floradas de S. José
12.230-081
S.J dos Campos – SP
Fone: (12) 3307-1016
 [email protected]