ПРЕДМЕТ НА ITG: ВОДНА ДЕЙНОСТ (a w) В ХРАНИТЕ

водна

ОПРЕДЕЛЕНИЕ

Водната активност (a w) на дадена храна е съотношението между налягането на парите на самата храна, когато е в напълно ненарушен баланс с околните въздушни среди, и налягането на парите на дестилираната вода при идентични условия. Активността на водата от 0,80 означава, че налягането на парите е 80 процента от това на чистата вода. Активността на водата се увеличава с температурата. Състоянието на влага на продукта може да бъде измерено като равновесна относителна влажност (ERH), изразено в проценти, или като водната активност, изразена като десетична запетая.

Повечето храни имат водна активност над 0,95 и това ще осигури достатъчно влага, за да поддържа растежа на бактерии, дрожди и плесени. Количеството налична влага може да бъде намалено до точка, която ще възпрепятства растежа на организмите. Ако водната активност на храните се контролира до 0,85 или по-малко в крайния продукт, това не е предмет на разпоредбите на 21 CFR части 108, 113 и 114.

СОРПЦИОННО ПОВЕДЕНИЕ

Бактериалната клетка може само да прехвърля хранителни вещества и да изхвърля материали през клетъчната стена. Следователно материалите трябва да бъдат в разтворима форма, за да проникнат в клетъчната стена. Част от общото съдържание на вода, присъстваща в храната, е силно свързана с определени места и не действа като разтворител. Тези места включват хидроксилните групи на полизахаридите, карбонилните и аминогрупите на протеини и други, на които водата може да се задържи чрез водородна връзка, чрез йон-диполни връзки или чрез други силни взаимодействия. Свързващото действие се нарича сорбционно поведение на храната. Най-успешният метод за изследване на сорбционните свойства на водата в хранителните продукти е приготвянето на "сорбционни изотерми" или криви, свързващи парциалното налягане на водата в храната с нейното водно съдържание при постоянна температура. Същата практика се следва за изследване на кривите, свързващи активността на водата в равновесни условия с водното съдържание.

За получаване на кривите на сорбция с постоянна температура могат да се използват два основни метода. При първия метод се оставя храната с известно съдържание на влага да достигне равновесие с малко пространство над главата в плътно затворено пространство и парциалното налягане на водната активност се измерва манометрично или относителната влажност се измерва с помощта на хигрометър. Водната активност е равна на равновесна относителна влажност, разделена на 100: (a w = ERH/100), където ERH е равновесната относителна влажност (%). За тази цел се предлагат голямо разнообразие от датчици за относителна влажност, включително електрически влагомери, клетки на точката на оросяване, психрометри и други.

Вторият основен метод за приготвяне на изотерми е излагането на малка проба храна на различни атмосфери с постоянна влажност. След постигане на равновесие съдържанието на влага се определя гравиметрично или по други методи. За тази цел се предлагат редица разтвори на наситени соли. Предимството на наситените солеви разтвори е поддържането на постоянна влажност, докато количеството на присъстващата сол е над нивото на насищане. Солните киши и разтвори на глицерол или сярна киселина са сред често използваните.

Познаването на сорбционното поведение на храната е полезно в процесите на концентрация и дехидратация поради две причини:

  1. Важно е при проектирането на самите процеси; защото има важно влияние върху лекотата или трудността на отстраняването на водата, което зависи от парциалното налягане на водата върху храната и от енергията на свързване на водата в храната.
  2. Активността на водата влияе върху стабилността на храната и следователно тя трябва да бъде доведена до подходящо ниво в края на сушенето и поддържана в приемлив диапазон на стойностите на активност по време на съхранение.

Продуктите, съдържащи свободна вода, отделят влага под формата на пари във въздуха в околната среда, само когато налягането на парите във въздуха е под това на продукта. Налягането на парите на разтвор на сол или захар е намалено в сравнение с това на чиста вода. Количеството пара в околния въздух обикновено се измерва като относителна влажност. В точката на равновесие водата не се отделя, нито абсорбира. След това парното налягане на хранителния продукт става идентично с това на околния въздух.

ИЗМЕРВАТЕЛНО ОБОРУДВАНЕ

Оборудването, подходящо за измерване на активността на водата, може да бъде същото като това, използвано за измерване на относителната влажност, при условие че използваният чувствителен елемент може да бъде поставен в плен или изолиран по друг начин с проба от продукта, който трябва да бъде измерен. Основна измервателна техника използва запечатана чиния или контейнер със сензор, монтиран над тестовата проба.

За първоначални скринингови цели, всички районни лаборатории на FDA са оборудвани с анализатора Abbeon w-Value (хигрометър за коса). Пробите могат да бъдат тествани в два екземпляра. Инструментите се използват за създаване на референтна диаграма с данни, получени от проверки на надеждни генератори на влажност. Могат да се използват солеви шлаки с известни w стойности като натриев хлорид, калиев нитрат и калиев сулфат. Тези соли ще дадат диапазон на водна активност (при 25 ° С) от 0.758 до 0.969. Резултатите от това изпитване са приближение, което след това трябва да се потвърди чрез измерване, като се използват техники за равновесие под налягане, при които пробата се оставя да достигне равновесие с референтен стандарт, като микрокристална целулоза (MC). Електронните инструменти, подходящи за тестове за потвърждение, са:

  1. Измервател на влага Beckman Hygroline; Nova Sina/Rotronic Влажност-Влажкомери
  2. Хигродинамичен хигрометър
  3. WeatherMeasure система за относителна влажност

Критичните фактори при контрола на активността на водата като адювант при запазването са съставките в крайния продукт и тяхното въздействие върху способността за свързване на водата, което се измерва чрез ERH (водна активност, a w).

При определяне на ERH (a w) са необходими няколко часа, за да достигнат равновесие на водната пара (относителна влажност) в главното пространство над храната в затворения контейнер. Следователно, формулировката на продукта, за да даде необходимото w трябва да бъде предварително определена и много точно съставена по време на опаковането. Необходимо е анализаторът да гарантира, че температурата на супернатанта на въздуха над пробата се контролира отблизо, тъй като дори малка разлика в температурата в тази област може да доведе до значителна промяна в отчитането на активността на водата. Stoloff (1978) заявява, че при 25 ° С разлика от 0,1 ° между твърдата или течната проба и супернатанта на въздуха ще доведе до приблизително 0,005 разлика в измерването на активността на водата.

Разрешаването на температурата между интерфейса на пробата на въздуха и супернатанта да варира, например, с 1 C (приблизително 1,8 F), може да доведе до разлика в w отчитане от 0,05. Като се има предвид, че минималното a w за растежа на C. botulinum е приблизително 0,93, такава температурна разлика може да доведе до погрешно отчитане за пробата под 0,93. По този начин необходимостта от осигуряване на подходящ механизъм за контрол на температурата на контейнера за задържане (въздушен шкаф или водна баня), в който изпитвателните камери (например стъклени буркани) съдържат пробата.

РЕГЛАМЕНТИ

Нивото на активност на водата от 0,85 се използва като точка на дефиниция за определяне дали консервираната храна с ниско киселинно съдържание или подкиселената храна е обхваната от регламентите. Консервираните храни с ниско съдържание на киселини могат да бъдат консервирани чрез контролиране на активността на водата при нива над 0,85. Минималното a w ниво за растежа на C. botulinum е приблизително 0,93. В зависимост от различните характеристики на продукта това минимално ниво може да достигне до 0,96. Регламентите (21 CFR 113.3 (e) (1) (ii)) постановяват, че търговският стерилитет може да бъде постигнат чрез контрол на активността на водата и прилагането на топлина. Обикновено топлината е необходима при нива на тегло над 0,85, за да се унищожат вегетативните клетки на микроорганизми от значение за общественото здраве (напр. Стафилококи) и развалени микроорганизми, които могат да растат в намалена w среда. (Вижте също следните други раздели на наредбите, които се занимават с контролирани продукти w:

21 CFR 113.10 - Посещение на одобрено училище, даващо инструкции, съответстващи на използваната технология за съхранение.

21 CFR 113.40 (i) - Оборудване и процедури за термична обработка на храни, където се използват критични фактори като активността на водата.

21 CFR 113.81 (f) - Допълнителни фактори, които трябва да се контролират, за да се предотврати растежа на микроорганизми, които не са унищожени от термичния процес.

21 CFR 113.100 (a) (6) - Изисквания за водене на записи за определяне на w.

Някои примери за храни с контролирана активност на водата с ниско киселинни консерви, които могат да имат aw над 0,85, са: консервирана торта, хляб, бобена паста, малко чатни, осолени зеленчуци, осолена риба, паста от гуава, боб лупини, сироп, заливки, пудинги и някои ориенталски специални сосове. Водната активност обикновено се контролира от използването на сол или захар. Има ситуации, при които по време на производството не е необходимо да се правят рутинни определяния. Например, ако солта е консервант, само определянето на процента на солта може да е достатъчно, за да документира контрола на водната активност и търговския стерилитет. Преработвателят или обработващият орган обаче ще трябва да разполага с данни, които последователно свързват нивата на солта в конкретния продукт с нивата на w. Водната активност може също да се контролира чрез формулиране, стига формулата да е свързана с дадено ниво на w чрез достатъчно данни. Тъй като промените в доставчиците на съставки могат да променят a w на крайния продукт, периодични a w определяния от преработвателя биха били подходящи.

ВОДНА ДЕЙНОСТ (a w) НА НЯКОИ ОБЩИ ХРАНИ