4.3.6 Активность воды и стабильность пищевых продуктов

Давно замечена взаимосвязь, хотя и далеко не совершенная между влажностью пищевых продуктов и их сохранностью. Однако, часто различные пищевые продукты с одной и той же влажностью портятся с различной скоростью.

В связи с этим был введен термин «активность воды», который характеризует влияние влаги на порчу продуктов.

Активность воды (аw) – это отношение давления паров воды над данным продуктом к давлению паров над чистой водой при той же температуре. Это отношение входит в основную термодинамическую формулу определения энергии связи с материалом (уравнение Ребиндера).

Активность воды характеризует состояние воды в пищевых продуктах, ее причастность к химическим и биохимическим изменениям. По величине а_w различают: продукты с высокой влажностью (аw =1,0-0,9), продукты с промежуточной влажностью (а_w=0,9=0,6), продукты с низкой влажностью (аw=06-0,0).

Взаимосвязь активности воды с влажностью отражена в таблице

Таблица 9 – Активность воды в пищевых продуктах

Продукт	Влажность, %	Аw
Фрукты	90-95	0,97
Яйца	70-80	0,97
Мясо	60-70	0,97
Джем	30-35	0,82-0,94
Хлеб	40-50	0,95
Кекс	20-28	0,83
Мука	16-19	0,80
Мед	10-15	0,75
Карамель	7-8	0,65
Печенье	6-9	0,60
Шоколад	5-7	0,40
Сахар	0-0,15	0,10

В продуктах с низкой влажностью может идти окисление липидов, неферментативное потемнение, потеря водорастворимых веществ (витаминов), порча, вызванная ферментами. Активность микроорганизмов здесь подавлена.

В продуктах с промежуточной влажностью – могут протекать разные процессы, в том числе с участием микроорганизмов.

При высокой влажности - микроорганизмам принадлежит решающая роль.

Максимум потемнения продуктов за счет реакции не ферментативного потемнения наблюдается при аw =0,60-0,75.

Наблюдаемый максимум потемнения может объясниться наступлением равновесия для диффузии, которая регулируется величиной вязкости, степенью растворения и массообменном. При низкой активности воды медленная диффузия реагентов замедляет скорость реакции. По мере увеличения влагосодержания более свободная диффузия ускоряет реакцию до тех пор, пока растворение реагентов снова не замедляет ее. Точно так же более высокая концентрация воды замедляет ход реакции на тех обратимых стадиях, на которых образуется вода.

Ферментативные реакции могут протекать при более высоком содержании влаги, чем влага монослоя, т.е. когда есть свободная влага. Она необходима для переноса субстрата. Учитывая это, легко понять, почему скорость ферментативных реакций зависит от аw.

Большинство бактерий размножаются при аw =0,85-095, плесеней – при аw=0,6-0,8, дрожжей – при аw =0,8-0,9. Поэтому низкое значение аw тормозит процессы микробиологического роста.

Таким образом, для предупреждения целого ряда химических реакций, снижающих качество при их хранении, эффективным средством является снижение аw в пищевых продуктах. Для этого используют сушку, вяление, добавление различных веществ (сахар, соль и др.), замораживание. Для получения той или иной аw в продукте можно применять следующие технологические приемы:

- адсорбция – продукт высушивают, а затем увлажняют до определенного уровня влажности;

- сушка посредством осмоса – пищевые продукты погружают в растворы, аw в которых меньше аw пищевых продуктов. Часто для этого используют растворы сахаров или соли.

Для достижения требуемой аw добавляют различные ингредиенты в продукт, обработанный одним из указанных выше способов и дают ему возможность придти в равновесное состояние, т.к. один лишь процесс сушки часто не позволяет получить нужную консистенцию. Применяя потенциальные увлажнители(крахмал, молочная кислота, сахара, глицерин), можно увеличить влажность продукта, но снизить аw.

Помимо влияния на химические реакции и рост микроорганизмов, аw имеет важное значение и для текстуры продуктов. Максимальная аw, допустимая в сухих продуктах без потери желаемых свойств – аw =0,35-0,5, в зависимости от продукта (сухое молоко, крекеры, инстант-продукты и др.). Большая аw необходима для продуктов мягкой текстуры, которые не должны обладать хрупкостью.