Attività dell'Acqua e Microrganismi

Attività dell'Acqua

• La crescita e il metabolismo dei microrganismi richiedono acqua.
• Non tutta l'acqua negli alimenti è disponibile per i microrganismi.
• L'umidità è la quantità totale di acqua.
• L'attività dell'acqua (aw) è il grado di disponibilità dell'acqua per i microrganismi.
• Aw è il rapporto tra la tensione di vapore acqueo di un alimento (P) e la tensione di vapore dell'acqua pura (Po) alla stessa temperatura.
• L'Umidità Relativa all'Equilibrio (ERH) è il contenuto di acqua nell'atmosfera sopra un alimento in equilibrio con l'alimento stesso.
• ERH è correlata ad aw secondo la relazione: ERH = 100 x aw.
• L'acqua può essere non disponibile per i microrganismi perché contiene soluti disciolti, è cristallizzata sotto forma di ghiaccio, è presente come acqua di idratazione o è assorbita sulle superfici.
• Solo l'acqua libera presente in un ambiente consente la crescita dei microrganismi.

Microrganismi e Aw

• Ogni microrganismo ha un valore di aw ottimale e un valore di aw minimo per la crescita.
• Un abbassamento del valore di aw rispetto a quello ottimale comporta:
  • una diminuzione del tasso di sviluppo
  • un prolungamento delle fasi lag e di duplicazione
  • una diminuzione del numero di microrganismi raggiungibili in fase stazionaria
  • una fase di morte più rapida
  • un arresto completo della crescita.
• Quando i valori di aw scendono al di sotto del minimo, si arriva alla morte.

I batteri possono adattarsi alle variazioni di aw accumulando soluti fisiologicamente compatibili, come ioni K+ e amminoacidi.

I lieviti e le muffe accumulano K+ e, a seconda della specie, trealosio, saccarosio, glucosio e glicerolo.

Comportamento dei Microrganismi a Bassi Valori di Aw

• Il comportamento dei microrganismi dipende da come l'acqua viene rimossa.
• La rimozione rapida dell'acqua (come nella liofilizzazione) consente la sopravvivenza dei microrganismi per lunghi periodi.
• L'abbassamento di aw attraverso l'aggiunta di sale o zucchero causa danni osmotici alle cellule microbiche, portando a una morte più rapida.
• I danni irreversibili alla membrana e agli enzimi citoplasmatici causano la morte.

Definizioni

• Alofili: microrganismi in grado di svilupparsi in presenza di NaCl.
• Osmofili: microrganismi in grado di svilupparsi in presenza di zuccheri.
• Xerofili: muffe in grado di svilupparsi a bassi valori di aw.

Aw in Relazione alla Crescita Microbica

• La maggior parte dei batteri cresce bene ad aw > 0,98.
• Nessun organismo cresce ad aw < 0,60.
• C. botulinum non può crescere né produrre tossina con aw minore di 0,93.
• S. aureus non produce tossine con aw < 0,93 (ma può crescere).
• I valori di aw tra 0,93 e 0,98 permettono la crescita di diverse specie di batteri.
• I valori di aw tra 0,85 e 0,93 sono favorevoli per lo sviluppo di lieviti e muffe.
• I valori di aw tra 0,60 e 0,85 sono favorevoli per lo sviluppo di alcuni batteri, come stafilococchi e Bacillus.
• La maggior parte degli alimenti freschi hanno valori di aw che permettono la crescita di molti microrganismi, rendendoli soggetti a rapida alterazione.
• Gli alimenti con valori di aw inferiori a 0,61 sono stabili da un punto di vista microbiologico.

Classificazione degli Alimenti in Base alla Aw

• Alimenti ad altissima aw (0,99-0,95): alimenti freschi o processati poco drasticamente, come carne, pollame, latte, uova, vegetali, formaggi freschi.
• Alimenti ad alta aw (0,95-0,90): alimenti processati come formaggi e salami fermentati, prosciutto, pane.
• Alimenti ad intermedia aw (0,90-0,61): alimenti trattati con processi di essiccazione o mediante l'aggiunta di elevate quantità di sale o zuccheri, come prosciutto e formaggi lungamente stagionati, frutta secca, marmellate.
• Alimenti a bassa aw (< 0,61): latte in polvere, cioccolato, vegetali disidratati, miele, pasta, crackers, zucchero.