REDUCCIÓN DEL CONTENIDO DE LA AW

"Texto sobre conservación por reducción de la aw." Generados y editadas por javier Zorrilla con la asisitencia de "Gemini 2.5 PRO, Google,mayo de 2025. Basadas en "Prompts" del usuario sobre métodos de conservación de alimentos para estudiantes universitarios. 

Las presentaciones fueron realizadas por Javier Zorrilla, adaptadas del Libro: "Procesos de conservación de Aiimentos" 

Las presentaciones fueron realizadas por Javier Zorrilla, adaptadas del Libro: "Procesos de conservación de Aiimentos" de Ana Casp, y videos de youtube: BIOFÍSICA AMBIENTAL @LabferrerLabFerrer canal: https://www.youtube.com/@LabferrerLabFerrer; y referencias personales.

La actividad de agua (Aw) es un parámetro fundamental que determina la estabilidad y la vida útil de los alimentos, ya que influye directamente en el crecimiento microbiano, la actividad enzimática y la velocidad de las reacciones químicas de deterioro. Reducir la Aw es una estrategia clave en la conservación de alimentos, permitiendo prolongar su seguridad y calidad. Existen diversos métodos tecnológicos que se aplican para disminuir la cantidad de agua disponible en los alimentos, cada uno con principios y aplicaciones particulares. Estos métodos pueden clasificarse principalmente en aquellos que remueven físicamente el agua del alimento y aquellos que disminuyen la disponibilidad del agua mediante la adición de solutos. Cabe destacar que la concentración de solutos no solo reduce la Aw al disminuir la proporción de agua libre, sino que también puede influir en el pH del alimento, lo cual a su vez tiene un impacto significativo en la estabilidad y la actividad microbiana. Por ejemplo, la concentración de ácidos orgánicos presentes naturalmente en frutas o añadidos como conservantes, puede disminuir el pH a medida que se reduce la cantidad de agua, creando un ambiente menos favorable para el crecimiento de muchos microorganismos. Es importante considerar que los ácidos orgánicos tienden a tener puntos de ebullición superiores a los del agua, lo que permite concentrarlos mediante evaporación sin pérdidas significativas del ácido en sí. Un ejemplo claro se observa en la producción de jugos de frutas concentrados, donde la evaporación del agua aumenta la concentración de azúcares y ácidos como el ácido cítrico en el jugo de limón o naranja, o el ácido málico en el jugo de manzana, reduciendo la Aw y disminuyendo el pH simultáneamente.

La actividad de agua (aw) es uno de los factores intrínsecos más críticos para determinar la seguridad, la calidad y la vida útil de los alimentos. Su relevancia en la conservación es fundamental porque influye directamente en la disponibilidad de agua para el crecimiento microbiano, la actividad enzimática y las reacciones químicas que conducen al deterioro.

Relevancia de la Actividad de Agua (aw) en la Conservación:

Crecimiento Microbiano: La aw es el factor principal que determina si los microorganismos pueden crecer en un alimento. Cada grupo de microorganismos (bacterias, levaduras, mohos) tiene un rango mínimo de aw por debajo del cual no pueden multiplicarse.

Bacterias: Generalmente requieren la aw más alta para crecer (mínimo alrededor de 0.90, aunque algunas halófilas pueden crecer a aw más bajas en presencia de sal). Las bacterias patógenas suelen necesitar aw superiores a 0.85 para su crecimiento.

Levaduras: Pueden crecer a aw ligeramente inferiores a las bacterias (mínimo alrededor de 0.85, algunas osmófilas toleran aw más bajas en presencia de azúcar).

Mohos: Son los microorganismos más tolerantes a la baja aw (mínimo alrededor de 0.60, algunos xerófilos pueden crecer incluso por debajo de este valor). La reducción de la aw por debajo del umbral mínimo para un grupo específico de microorganismos es una estrategia clave de conservación (ej. secado, adición de sal o azúcar).

Actividad Enzimática: La aw también afecta la velocidad de las reacciones enzimáticas. La mayoría de las enzimas requieren un cierto nivel de movilidad de las moléculas de agua para funcionar eficientemente. A medida que la aw disminuye, la actividad enzimática se reduce significativamente, lo que ayuda a prevenir el deterioro enzimático (ej. pardeamiento, hidrólisis lipídica) en alimentos conservados por reducción de aw.

Reacciones Químicas: La velocidad de muchas reacciones químicas de deterioro, como la oxidación lipídica y el pardeamiento no enzimático (reacción de Maillard), también está influenciada por la aw. Generalmente, estas reacciones son más rápidas a aw intermedias (0.3-0.7) debido a una mayor movilidad de los reactantes, aunque pueden ocurrir lentamente incluso a aw bajas durante el almacenamiento prolongado. Controlar la aw ayuda a minimizar estas reacciones.

Relación entre la Actividad de Agua (aw) y el Contenido de Humedad:

Contenido de Humedad: Es la cantidad total de agua presente en un alimento, expresada generalmente como porcentaje del peso total (base húmeda) o del peso de los sólidos secos (base seca).

Actividad de Agua (aw): Es una medida de la disponibilidad del agua en un alimento para participar en reacciones químicas, enzimáticas y para el crecimiento microbiano. Se define como la relación entre la presión de vapor del agua en el alimento (p) y la presión de vapor del agua pura (p₀) a la misma temperatura (aw = p/p₀). Varía de 0 a 1.

La relación entre aw y contenido de humedad es compleja y no lineal, y está definida por la isoterma de sorción específica para cada alimento. Alimentos con el mismo contenido de humedad pueden tener diferentes valores de aw debido a la forma en que el agua está ligada a los diferentes componentes del alimento (ej. sales y azúcares ligan el agua más fuertemente que los almidones). Por lo tanto, la aw es un indicador más preciso de la susceptibilidad al deterioro que el contenido de humedad por sí solo.

Clasificación de los Alimentos en Función de su aw:

Los alimentos se pueden clasificar ampliamente en función de su actividad de agua, lo que proporciona una indicación general de su potencial de conservación y los tipos de deterioro más probables:

• Alimentos de Alta aw (aw > 0.85):

Contienen una gran cantidad de agua disponible.

Son muy susceptibles al crecimiento de bacterias, levaduras y mohos.

La actividad enzimática y las reacciones químicas pueden ser rápidas.

Ejemplos: Frutas y verduras frescas, carne, pescado, leche, la mayoría de los alimentos mínimamente procesados.

Conservación: Requieren métodos de conservación intensivos como refrigeración, congelación, tratamiento térmico o combinación de métodos.

• Alimentos de aw Intermedia (aw entre 0.60 y 0.85):

Contienen menos agua disponible que los alimentos de alta aw.

El crecimiento de la mayoría de las bacterias patógenas está inhibido, pero pueden crecer levaduras y mohos.

La actividad enzimática y las reacciones químicas (especialmente el pardeamiento no enzimático y la oxidación) pueden ser significativas.

Ejemplos: Quesos curados, frutas secas (parcialmente), jaleas, mermeladas, miel, algunos productos de panadería, carnes curadas y saladas (parcialmente).

Conservación: Se utilizan métodos como la adición de solutos (azúcar, sal), control de la humedad, envasado adecuado y a veces tratamientos térmicos suaves.

• Alimentos de Baja aw (aw < 0.60):

Contienen muy poca agua disponible.

El crecimiento microbiano está generalmente inhibido (aunque algunos mohos xerófilos pueden crecer lentamente cerca del límite superior).

Las reacciones enzimáticas y químicas son mucho más lentas, pero aún pueden ocurrir durante el almacenamiento prolongado.

Ejemplos: Alimentos secos (leche en polvo, cereales secos, galletas, frutos secos), azúcares, sal, harinas, aceites.

Conservación: La conservación se basa principalmente en la baja aw en sí misma, pero es crucial protegerlos de la absorción de humedad del ambiente mediante un envasado adecuado. La oxidación lipídica puede ser un problema en alimentos grasos secos.

La isoterma de sorción de un alimento es una gráfica que representa la relación entre el contenido de humedad de un alimento (en el eje vertical) y la actividad de agua (aw) del ambiente circundante (en el eje horizontal) a una temperatura constante. En esencia, nos dice cuánta agua un alimento puede ganar (absorción) o perder (desorción) a diferentes niveles de humedad relativa del aire que lo rodea, manteniendo la temperatura constante.

Interpretación clave de la isoterma:

Eje X (Actividad de Agua - aw): Representa la disponibilidad de agua en el ambiente o en el propio alimento. Varía de 0 (agua completamente unida, no disponible) a 1 (agua pura, totalmente disponible). La humedad relativa del aire en equilibrio con el alimento es aw x 100%.

Eje Y (Contenido de Humedad): Representa la cantidad de agua presente en el alimento, generalmente expresada como gramos de agua por 100 gramos de sólido seco (% base seca) o % de humedad (base húmeda).

Forma Sigmoidal (en muchos alimentos): La mayoría de las isotermas de sorción de alimentos tienen una forma de "S" o sigmoidal, que se divide en tres regiones principales:

Región I (aw baja, hasta ~0.2-0.3): Capa Monomolecular:

A bajas actividades de agua, las moléculas de agua se unen fuertemente a los sitios activos polares de los componentes del alimento (proteínas, carbohidratos, sales).

El contenido de humedad aumenta lentamente con el incremento de la aw.

En esta región, el agua está fuertemente ligada y no está disponible para reacciones químicas o crecimiento microbiano.

Se considera la región de mayor estabilidad para muchos alimentos secos.

Región II (aw intermedia, ~0.3-0.7): Capas Multimoleculares:

A medida que aumenta la aw, las moléculas de agua comienzan a unirse a las moléculas de agua ya adsorbidas, formando múltiples capas.

El contenido de humedad aumenta de forma más lineal con el incremento de la aw.

En esta región, el agua está parcialmente disponible y la velocidad de muchas reacciones químicas y enzimáticas comienza a aumentar.

El crecimiento de mohos y levaduras puede comenzar en la parte superior de esta región.

Se considera la región de menor estabilidad para la mayoría de los alimentos debido al aumento de las reacciones de deterioro.

Región III (aw alta, ~0.7-1.0): Agua Libre o Capilar:

A altas actividades de agua, las moléculas de agua se comportan como agua libre, llenando los poros y espacios capilares del alimento.

El contenido de humedad aumenta drásticamente con un pequeño aumento en la aw.

En esta región, el agua está totalmente disponible y soporta el crecimiento rápido de bacterias, así como elevadas tasas de reacciones químicas y enzimáticas. Los alimentos en esta región son altamente perecederos.

Importancia de la Isoterma de Sorción:

Predicción de la Estabilidad del Alimento: Permite determinar el rango de actividad de agua para el cual un alimento será más estable y menos susceptible al deterioro (microbiano, enzimático, químico).

Control de la Humedad durante el Almacenamiento: Ayuda a definir las condiciones de almacenamiento adecuadas (humedad relativa del ambiente) para mantener la aw del alimento dentro del rango de estabilidad y evitar la ganancia o pérdida excesiva de humedad.

Diseño de Procesos de Secado y Concentración: Facilita la determinación del punto final óptimo de secado para alcanzar una aw que garantice la conservación del alimento.

Formulación de Alimentos: Es útil para predecir las interacciones de humedad entre diferentes ingredientes en un alimento compuesto y asegurar su estabilidad.

Selección de Materiales de Empaque: Ayuda a elegir materiales de empaque con las propiedades de barrera adecuadas para prevenir la transferencia de humedad entre el alimento y el ambiente.

Predicción de Cambios de Textura: La ganancia o pérdida de humedad, influenciada por la aw, puede afectar significativamente la textura de los alimentos (ej. ablandamiento de productos crujientes, endurecimiento de productos blandos).

BIBLIOGRAFÍA OBLIGATORIA 

ACTIVIDAD - preguntas generales-

1. Qué información nos proporciona la actividad de agua, relacionada con la estabilidad de un alimento?

2.  Qué ventajas y desventajas tiene la deducción de la aw de los alimentos?

3. a. Qué factores externos e internos intervienen en el secado de alimentos y pueden condicionar su calidad? 

b.Que implicancias en la conservación de alimentos tiene la interpretación de las isotermas de sorción y la temperatura?

4.  Si dos alimentos distintos tienen similar porcentaje de humedad: ¿Puede que uno de ellos sea más estable? Explique.

5.  Haga una tabla. Según su actividad de agua:

1. a. ¿Cómo se clasifican los alimentos? (CAA).

2. b. ¿Qué alimentos incluye cada grupo?

3. c. ¿Qué microorganismos pueden crecer en cada caso?

4. d. ¿Qué pasa que la actividad biológica en cada caso?

6. Para qué se realizan pre-tratamientos ? Explique cuales son?

7. Plantee en un cuadro: a. Factores determinante a la hora de elegir entre el secado solar y el deshidratado? b.¿Cuál elegiría para secar kiwi en Miramar? 

8. a. ¿Qué es la concentración?

b. ¿A qué alimentos se aplica?

c. ¿Qué sistemas tecnológicos se utilizan? Explique.

8. a. ¿Cómo se expresa el contenido de humedad en un producto desecado y otro concentrado?

b. De ejemplos de alimentos deshidratados, secados y concentrados.e indique valores de aw y humedad de cada uno.

9.        a.¿Qué cambios físicos, químicos y biológicos ocurren producto del proceso de deshidratado?

b. ¿Qué mecanismos y factores intervienen?

c. Explique los pretratamientos.

d. Explique los posibles cambios durante el almacenamiento de porductos de baja aW.

10. Haga un cuadro con 

a. Las características principales de los distintos métodos de secado,  deshidratación y concentración y concentración al vacio.

b. Indique ejemplo de alimentos.