Activité aquatique (aw) et sécurité alimentaire

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La très faible activité de l'eau du miel de 0,5 ~ 0,65 associée à une teneur en eau de 17% le rend très résistant à la détérioration
La très faible activité de l’eau du miel de 0,5 ~ 0,65 couplée à une teneur en eau de 17% le rend très résistantmt contre spoiling

L’activité de l’eau (unw) est l’un des rares paramètres importants qui dictent la stabilité de la durée de conservation des aliments, un problème de sécurité alimentaire. Mais avant d’en arriver là, définissons d’abord ce qu’est l’activité de l’eau. Le plus souvent, les élèves pensent que l’activité de l’eau et la teneur en humidité sont la même chose. Eh bien, ils ne le sont pas. La teneur en humidité fait référence à la quantité d’eau dans les aliments. Alors que l’activité de l’eau est la quantité d’eau non liée ou libre. Ainsi, l’activité de l’eau est l’eau disponible pour de nombreuses réactions chimiques, physiques, enzymatiques et plus spécifiquement microbiologiques.

Une autre définition de l’activité de l’eau est le rapport de la quantité de pression de vapeur exercée par les aliments (Ps) à la pression de vapeur saturante de l’eau pure à la même température (Pw).

Ah = PS / PW

Oui, la nourriture exerce une pression de vapeur. La quantité de pression dépend de l’eau disponible, de la composition des aliments et de la température. Par exemple, les sucres et les sels sont plus capables d’abaisser la pression de vapeur que les protéines et l’amidon (molécules plus grosses). C’est pourquoi les sucres (confitures) et les sels (poisson séché) sont des agents antimicrobiens efficaces.


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Les valeurs de l’activité de l’eau vont de 0 à 1,0. L’eau pure a une activité de l’eau de 1,0, tout est facilement disponible pour une utilisation. Les produits alimentaires périssables tels que les légumes frais, les fruits et les viandes ont une activité de l’eau de 0,98 à 1,00. Et l’activité de l’eau des aliments séchés ou déshydratés varie entre 0,60 et 0,66.

Voir ci-dessous pour la liste des valeurs d’activité de l’eau de certains aliments courants.

VALEURS DE L’ACTIVITÉ DE L’EAU

NOURRITURE ACTIVITÉ DE L’EAU TYPIQUE (unew)
Viande fraîche 0,98
Pâtes 0,50
Chéri 0,50-0,65
Fruits secs 0,60-0,65
Légumes frais 0.97-0.99
Viande séchée 0,80-0,92
Marmelade, confitures et gelées 0,75-0,80
Fruits frais 0.97-0.99
La plupart des variétés de fromage 0.93-0.96
Raisins secs 0,51-0,56
Farine de blé 0,72
Lait en poudre 0,20
Croustillant de pommes de terre 0,08
Des biscuits 0,20
Sauce soja 0,80

EXIGENCE EN MICRO-ORGANISME

L’activité de l’eau requise pour que les micro-organismes se développent varie également. Alors que certains types de micro-organismes nécessitent un environnement avec une grande quantité d’eau non liée, d’autres peuvent survivre dans un environnement à faible activité hydrique.

Généralement, les bactéries nécessitent une activité de l’eau plus élevée que la plupart des levures et moisissures. Ils sont la principale cause de détérioration des légumes frais et de la viande. La plupart d’entre elles, en particulier les bactéries d’altération, se développent à plus de 0,90 aw. Les bactéries pathogènes, celles qui causent les maladies d’origine alimentaire, se développent maintenant bien en dessous de 0,93 aw. L’espèce Staphylococcus aureus est une exception notable, qui peut croître à 0,86 aw.


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Pour inhiber la croissance des bactéries, l’activité de l’eau doit être d’au moins 0,90 ou moins. Même si une activité de l’eau à ce niveau permet encore la croissance de champignons. Généralement, les moisissures et les années cessent de croître à une activité de l’eau d’environ 0,85 ou moins. Cependant, la plupart de ces champignons ne produisent pas de toxines aux niveaux d’activité de l’eau mentionnés.

Les aliments dont l’activité de l’eau est de 0,60 ou moins ne permettent pas la croissance de la plupart des micro-organismes. Le miel est un bon exemple d’aliment dont la durée de conservation est très stable. Les molécules d’eau contenues dans le miel sont liées par des liaisons hydrogène à la grande quantité de molécules de sucre (fructose par exemple). Cela signifie donc qu’il n’y a pas d’eau libre disponible pour la croissance des micro-organismes. Les autres aliments à faible activité hydrique comprennent les fruits secs, les noix, les chips de pommes de terre, les grains de café moulus et les pâtes. Ils sont en sécurité indéfiniment tant qu’ils sont conservés correctement ; les exposer à l’humidité peut favoriser la croissance de moisissures.

Voir ci-dessous pour la liste des exigences d’activité de l’eau des micro-organismes importants dans les aliments.

Liste de l’activité minimale de l’eau pour certaines espèces de micro-organismes

TYPE DE MICRO-ORGANISME ESPÈCES ACTIVITÉ EAU MINIMALE
Bactéries Acinobacter spp 0,95-0,98
Bactéries Bacillus cereus 0.92-0.95
Bactéries Clostridium botulinum 0,90-0,98
Bactéries Clostridium perfringens 0.93-0.97
Bactéries Escherichia coli 0.94-0.97
Bactéries Lactobacillus spp 0,90-0,96
Bactéries Listeria monocytogenes 0,92
Bactéries Salmonella spp 0.93-0.96
Bactéries Staphylococcus aureus 0,83-0,92
La plupart des bactéries d’altération 0,90-0,91
Mouler Aspergillus spp 0,68-0,90
Mouler Aspergillus flavus 0,78-0,90
Mouler Aspergillus niger 0,80-0,84
Mouler Botrytis cinerea 0,93
Mouler Fusarium spp 0,82-0,92
Mouler Mucor spp 0,80-0,93
Mouler Penicillium spp 0,78-0,93
La plupart des moules 0,85-0,98
Levure Saccharomyces bailii 0,80
Levure Saccharomyces cerevisiae 0,90-0,94
Levure Saccharomyces rouxii 0,62
Levures osmophiles 0,60-0,78
Levures d’altération 0,88

MOYENS DE RÉDUIRE L’ACTIVITÉ DE L’EAU DANS LA NOURRITURE

Comme nous le savons déjà, les produits alimentaires ont une activité de l’eau variable. Pour réduire leur activité de l’eau et allonger leur durée de conservation, les méthodes de conservation, y compris la déshydratation, l’ajout de soluté et la cristallisation sont couramment utilisées. Normalement, deux méthodes ou plus sont utilisées pour obtenir le meilleur effet : le salage et le séchage du poisson, par exemple. Les aliments séchés et déshydratés ont une durée de conservation très stable et restent sans danger pour la consommation jusqu’à 1 an, même sans réfrigération.

Déshydratation osmotique

Les aliments qui contiennent généralement des solutés tels que le sel et le sucre ont une faible activité de l’eau. Le sel et le sucre diminuent la quantité d’eau disponible dans les aliments grâce à un processus appelé osmose. Par définition, l’osmose est un processus où les molécules de solvant (eau) passent à travers une membrane semi-perméable d’une solution de concentration plus élevée en soluté (sel ou sucre) à une solution de concentration plus faible en soluté, égalisant les deux côtés de la membrane. La différence de pression osmotique et la liaison de l’eau libre entraînent la mort des micro-organismes. Des exemples d’aliments conservés avec du sel ou du sucre comprennent les confitures, les conserves de fruits, le bœuf salé, le bacon et le bœuf séché.

Séchage

La plupart des producteurs de raisins secs utilisent le séchage mécanique pour abaisser l'activité de l'eau à 0,51-0,56
La plupart des producteurs de raisins secs utilisent le séchage mécanique pour abaisser l’activité de l’eau à 0,51-0,56

Le séchage, l’une des plus anciennes formes de conservation des aliments, élimine physiquement l’eau des aliments par évaporation. Il inhibe efficacement la croissance des bactéries, des levures et des moisissures en abaissant l’activité de l’eau à 0,60 ou moins. Pendant les temps anciens, nos ancêtres n’utilisaient la chaleur élevée du soleil que pour se déshydrater, diminuer la teneur en eau et réduire l’activité de l’eau de leur nourriture afin de prolonger la durée de conservation. Aujourd’hui, il existe de nombreux types de méthodes de séchage des aliments, qui sont plus rapides et plus pratiques à exécuter. Ces méthodes comprennent la lyophilisation, le séchage par convection, le séchage par rayonnement infrarouge, en utilisant un déshydrateur alimentaire ou un four, pour n’en nommer que quelques-uns. Les aliments séchés courants comprennent les légumes, les fruits, la viande et le poisson.

Gelé

Lors de la congélation, la conversion de l’eau en état solide influence l’activité de l’eau car les cristaux de glace rendent l’eau indisponible pour les réactions. Ainsi, l’aliment est conservé et sa durée de conservation est prolongée. Et parce que l’eau est à l’état congelé, il n’est pas nécessaire de déterminer l’activité de l’eau des aliments.

ACTIVITÉ DE L’EAU ET SÉCURITÉ ALIMENTAIRE DANS LA FABRICATION ALIMENTAIRE

Dans le cadre de la fabrication d’aliments, l’activité de l’eau est l’une des nombreuses caractéristiques du produit qui sont contrôlées pour contrôler les dangers à l’aide du système de gestion de la sécurité alimentaire internationalement reconnu appelé Analyse des risques et points critiques pour leur maîtrise (HACCP). L’activité de l’eau dans le produit alimentaire est déterminée périodiquement en prélevant un échantillon de la zone de production au laboratoire alimentaire pour analyse à l’aide d’un compteur d’activité de l’eau. Il existe 3 types d’instruments pour déterminer l’activité de l’eau dans les aliments : les hygromètres à point de rosée (miroir réfrigéré), les hydromètres électrolytiques résistifs et les capteurs capacitifs.

Le mécanisme de leur fonctionnement est simple. Un échantillon de nourriture est placé enfermé dans une chambre de l’équipement. Avec le récipient scellé, l’eau en phase liquide dans l’échantillon s’équilibre avec l’humidité relative ou l’eau en phase vapeur dans l’espace de tête. Avec les deux à l’équilibre, l’humidité relative de l’espace libre peut être déterminée avec l’activité de l’eau, car il s’agit essentiellement du rapport de la pression de vapeur exercée par les aliments à la pression de vapeur saturée de l’eau pure à la même température.

L’activité de l’eau et d’autres paramètres tels que le pH, l’atmosphère gazeuse et la température sont des critères de produit qui sont utilisés comme une mesure rapide pour juger de la sécurité d’aliments particuliers. Par exemple, les aliments acides doivent généralement avoir un pH de 4,6 et une activité de l’eau égale ou supérieure à 0,85. Outre les traitements de conservation, l’activité de l’eau peut également être contrôlée en appliquant des additifs appelés humectants. Les humectants tels que le sucre, le sel, le miel et la glycérine réduisent l’activité de l’eau en fixant l’eau et en abaissant la pression de vapeur.

Mis à part la détérioration microbienne, un produit avec une activité de l’eau contrôlée empêche également les changements défavorables tels que le brunissement, l’oxydation et le changement de goût.


Autres références:

P. Golob, G. Farrell et J. Orchard (2002). Culture post‐récolte : Science et technologie : principes et pratiques (Vol. 1). Éditions Blackwell

V. Vaclavik et E. Christian (2014). L’essentiel de la science alimentaire (4e éd.). Springer Verlag New York

JJ Provost, KL Colabroy, BS Kelly, MA Wallert (2016). La science de la cuisine. John Wiley et fils, Inc.

P. Fellows (2000) Technologie de transformation des aliments (2e éd.) Éditions Woodhead

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