Активность воды

Термин "активность воды" (англ. "water activity" - Aw) впервые был введен Скоттом в 1952 г., который доказал, что существует зависимость между состоянием воды в продукте и ростом микроорганизмов в нем. С этого времени Aw стала важнейшим параметром в консервной промышленности.

Само определение активности рассматривается как отношение фугитивности f (летучести) вещества в некотором состоянии к его фугитивности fs в каком-либо состоянии принятом за стандартное.

Так как мы рассматриваем водные пищевые среды, то под фугитивностью вещества понимается некоторая величина парциального давления пара над продуктом.

Если за стандартное состояние принять давления пара над чистым растворителем (дистиллированная вода) отношение для Aw примет вид:
Аw = f / fs = p / ps, (1)

где: p - парциальное давление водяного пара над поверхностью продукта;

рs - давление насыщенного пара над чистой водой при температуре продукта.

Так как величина Аw носит термодинамический характер, т. е. характеризует равновесное давление паров воды при определенной температуре, она может быть определена как равновесная относительная влажность деленная на 100.

Аw = Rh / 100, (2)

где: Rh - равновесная относительная влажность, %

Отношение парциальных давлений паров над продуктом и чистым растворителем входит в основную термодинамическую формулу количественного определения энергии связи влаги с материалом (по П.А. Ребиндеру).

-*F = L = RT ln p / ps = RT ln Aw (Дж / моль), (3)

где:
*F - уменьшение свободной энергии системы;
L - работа отрыва 1 моля воды от материала (без изменения состава);
R- газовая постоянная;
Т- абсолютная температура.

На основании литературных данных в таблице 1 представлены величины Aw некоторых молочных продуктов.

Таблица 1

Продукты	Aw	Продукты	Aw
Молоко цельное	0.990 - 0.995	Сгущенное стерилизованное молоко	0.960 – 0.970
Сливки 40 %- ной жирности	0.980 – 0.990	Сгущенное молоко с сахаром	0.820 – 0.850
Сыр 40 %- ной влажности	0.950 – 0.970	Сухое молоко	0.220 – 0.280

Известно, что между водой, химическими соединениями и биологической структурой пищевых продуктов происходят взаимодействия различного характера. А именно - вода является дисперсной средой для целого ряда химических реакций и метаболизма микроорганизмов в продуктах питания. Величина Aw хорошо коррелирует со многими из них. Так понижение Aw от 1 до 0.2 приводит к значительному замедлению химических и ферментативных реакций, кроме процесса окисления липидов и реакции Майяра.

В настоящие время изучены и определены пороговые значения Aw для большинства микроорганизмов, за пределами которых, замедляются или прекращаются процессы их роста. Так для большинства бактерий предельное значение Aw, обеспечивающие их нормальное развитие должно быть не ниже 0.90 - 0.99.
Дрожжи и многие плесневые грибы хорошо развиваются даже в пределах Aw = 0.85 - 0.65. В частности, в молочноконсервном производстве наиболее опасны осмофильные дрожжи, которые могут развиваться при Aw близкой к 0.70 и являться причиной брака сгущенных молочных консервов с сахаром.

По величине активности воды выделяют следующие виды пищевых продуктов:
продукты с высокой влажностью (Аw = 1.0 - 0.9);
продукты с промежуточной влажностью (Aw = 0.9- 0.6);
продукты с низкой влажностью(Aw = 0.6 - 0.0).

О важности данного показателя говорит и то, что Американский Институт Технологов-Пищевиков на своем 50-летнем юбилее, отметил одним из десяти наиболее значимых нововведений в пищевой промышленности последнего полувека - концепцию активности воды, которая позволяет оценить степень подверженности сушеных продуктов и продуктов с промежуточной влажностью микробиологической и другой порче.

Таким образом, контролируя функционально-технологические показатели в продукте и, в частности, показатель Aw, можно прогнозировать его способность к хранению, что позволит создать "карты стабильности" молочных продуктов, и определить оптимальные условия их хранения.

Рекомендуемая литература

1 Пищевые продукты с промежуточной влажностью. Под ред. Р. Дэвиса, Г. Берча, К. Паркера. М.: Пищевая пром-сть, 1980. - 208 с.
2 Значение показания "активность воды" в оценки сельскохозяйственного сырья: Обзорная информация / Рогов И. А., Чоманов У. Ч. и др. - М.: АгроНИИТЭИММП, 1987. - 44с.
3 Гинзбург А. С., Савина И. М. Массовлагообменные характеристики пищевых продуктов. - М.: Легкая и пищевая пром-сть, 1982. - 280с.
4 Вода в пищевых продуктах. Под ред. Р. Б. Дакуорта. М.: Пищевая пром-сть, 1980. - 376с.
5 Моик И. Б. и др. Термо- и влагометрия пищевых продуктов: Справочник. - М.: Агропромиздат, 1988. - 304с.
6 Дерягин Б. В., Чураев Н. В., Овчаренко Ф.Д. Вода в дисперсных системах. -М.: Химия, 1989. - 288с.
7 Вода в полимерах. Под ред. С. Роуленда. М.: Мир, 1984. - 555с.

Источник: vnimi.org