Atividade de Água
e as Reações
Bioquímicas
Tânia M. M. Shibata
Decagon Devices LatAm.
Alimentos, Fármacos e Cosméticos
Por que…
o leite em pó empedra?
o pão embolora?
o comprimido quebra?
o cabelo enrola e arma?
a maquiagem mofa?
Fatores que influenciam na velocidade do
equilíbrio
 Área superficial – tamanho das partículas
 Velocidade do ar
 Temperatura
 Pressão atmosférica
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.
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
Definições de aw
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
Experimento clássico do Dr. Ted Labuza
Sistema Biscoito Cream Cracker x Queijo
Experimento 1 - Biscoito é colocado em recipiente selado
contendo solução saturada NaCl = 75% UR até atingir o
equilíbrio
Bell, L. & Labuza T. “Moisture Sorption – Practical aspects of isotherm measurement
and use” 2000; 2 ed. 122p
Resultado do Biscoito após atingir o equilíbrio
Inicial
Final
Umidade
4%
20%
Atividade de água
0,30
0,75
Sistema Biscoito Cream Cracker x Queijo
Experimento 2 – Queijo é colocado em recipiente selado
contendo solução saturada NaCl = 75% UR até atingir o
equilíbrio
Resultado do Queijo após atingir o equilíbrio
Inicial
Final
Umidade
60%
30%
Atividade de Água
0,90
0,75
Pergunta
Experimento 3 – Biscoito e o Queijo são
colocados juntos em um recipiente selado
20% Umidade
30% Umidade
Para qual lado a água se move?
aw e Reações químicas
A água nos produtos se comportam
como:
 Reagente: ex. hidrólise da sacarose
 Solvente: ex. diluição de substratos,
diminuindo a velocidade de reação.
 Modificador da mobilidade dos reagentes:
afeta a viscosidade.
 Alteração da matriz do sólido.
 Formação de pontes de hidrogênio ou
complexos com reagentes especiais: ex.
oxidação de lipídeos
Oxidação lipídica
Degradação de nutrientes
Degradação de nutrientes
Labuza, T. P. 1974. Storage stability and improvement of intermediate moisture foods. NAS Contract 9125-60, Phase II, Final Report:10-81.
Degradação de nutrientes
Kirk, J. R. (1981). Influence of water activity on stability of vitamins in dehydrated foods. In: Water
Activity: Influences on Food Quality Rockland, L. B. and Stewart, G. F. eds. Academic Press, New York
p.631.
Reação de escurecimento não enzimática /
Reação de Maillard
Atividade da enzima
Atividade da enzima
Hidrólise de lecitina
(days)
Acker, L. & Kaiser, H. (1959). Zeitschrift Fuer LebensmittelUntersuchung Und -Forschung. 110:349-356.
Atividade enzimática e estabilidade
 Atividade enzimática
 A água pode:
 Dissolver o substrato
 Aumentar a mobilidade do
substrato
 Ser um reagente
 Influenciar a seletividade
da reação
 Estabilidade da enzima
 A água pode influenciar a
desnaturação
 Hidrólises
 Desaminação
 Oxidação
Formação de butil butirato (%) (esterificação) e ácido butírico (%)
(hidrólise) em 2 aw (0,33 e 0,96) como função do tempo de incubação
em 100 mM substrato, 0,05 g C. rugosa lipase a 40C.
(Chowdary,G.V., andS.G.Prapulla. 2002. The influence of water
activity on the lipase catalyzed synthesis of butyl butyrate by
transesterification. Process Biochemistry 38(3):393-397).
Atividade da enzima
Drapron, R. (1985) Enzyme activity a a function of water activity. In Properties of Water in Foods. Simato,
D. and Multon, J.L. (ed.), Martinus Nijhoff Publishers, Dordrecht, The Netherlands.
Denaturação de proteínas, gelatinização e
retrogradação do amido
Perda de crocância de salgadinhos
Textura do alimento em função da
região de sorção na isoterma
Região 1
(baixa umidade)
Seco
Duro
Quebradiço
Encolhido
Região 2
(umidade intermediária)
Seco
Firme
Flexível
Região 3
(alta umidade)
Úmido
Macio
Inchado
Pegajoso
Fluidez do pó e empedramento
 Para se manter as propriedades de fluidez e
prevenir o empedramento de pós
 Estabelecer o valor de aw crítico
 Tratamento dos pós para valores abaixo do
aw crítico.




Utilizar embalagem de alta barreira a umidade
Armazenar em baixas temperaturas
Saches dessecantes
Adição de agentes antiumectantes
Vida de prateleira – valor crítico aw
Quanto mais alto aw mais rápidas a velocidade de
reação, portanto mais curta a vida de prateleira.
Para a maioria dos alimentos secos,
um aumento de aw
de 0,1 diminui a vida de
Prateleira em 2 ou 3 vezes.
Bell, L. N. and Labuza, T. P. (1994).
Influence of the low-moisture state on pH
and its implication for reaction kinetics.
Journal of Food Engineering. 22:291-312.
Controle de atividade de água
 Desidratação do Produto
 Revestimento com filmes
comestíveis
 Prevenir a migração da
água entre os ingredientes
em amostra com multi
componentes.

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
PRINCÍPIO DE MEDIÇÃO
AQUALAB SERIES 4
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.
Constante dielétrica
Sensores dielétricos
A umidade altera as propriedades elétricas de um
material higroscópico em equilíbrio com o ar que
está sobre a amostra.
Constante dielétrica ou Capacitância
Eletrodo Poroso
Cabos Elétricos
Polímero
Higroscópico
Eletrodo Poroso
Cuidados com o seu
instrumento
Sensores
sempre
limpos
Equilíbrio
da
temperatura
Calibração
periódica
Exatidão
Local sem
oscilação
térmica
7,5 ml de
amostra
representativ
a
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