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Lo sviluppo di un nuovo prodotto alimentare deve necessariamente prevedere a monte uno studio progettuale che porti poi via via alla definizione delle specifiche caratteristiche ricercate e pianificate. La stabilità chimica e microbiologica sono certamente due importanti parametri da definire che, dove e quando possibile, sono anche da prevedere con una certa precisione. Microbiologia predittiva, test accelerati di shelf-life (ASLT), test sensoriali e altre metodiche sono impiegate a tale scopo.

Uno dei fattori fondamentali da determinare rimane comunque l’aw.

Perchè è così importante?

Un esempio su tutti è che quasi tutte le attività metaboliche di molte specie microbiche sono inibite al di sotto del valore 0,6. Molte muffe sono bloccate con un valore di 0,7; il valore 0,8 vale per i lieviti e 0,9 per diversi batteri.

Questi valori sono ancor più importanti per bloccare proliferazioni dannose se associati a specifici pH, agenti conservanti, assenza di ossigeno, basse temperature. Conoscendoli, modificandoli e combinandoli insieme è possibile nella pratica conservare più a lungo gli alimenti.

Come modificare allora il valore di aw?

Abbiamo visto che processi tecnologici quali la disidratazione, l’evaporazione e anche il congelamento riescono a ridurre la disponibilità di acqua libera nei prodotti alimentari e spesso sono implementati proprio per questo. In tal modo si può ridurre, limitare o addirittura eliminare l’inizio e l’avanzamento delle reazioni chimiche così come le attività microbiologiche.

Lo zucchero e il sale riescono a modificare l’attività dell’acqua in maniera diversa in funzione del loro peso molecolare e delle quantità utilizzate. Nelle formulazioni dove il loro uso è possibile questi due semplici ingredienti sono i privilegiati e, a parità di concentrazione, il sale riesce ad influenzare maggiormente l’abbassamento dell’aw. Una soluzione acquosa al 16,5% di saccarosio ha una aw pari a circa 0,99, mentre la stessa concentrazione di cloruro di sodio (NaCl) in acqua porta l’aw a circa 0,90.

Il glicerolo, nell’etichetta di alcuni prodotti indicato con la sigla E422, è anche utilizzato per abbassare l’attività dell’acqua. Rispetto a sale e saccarosio ha un comportamento intermedio: una soluzione acquosa al 22% di glicerolo porta il valore di aw intorno allo 0,95, una di cloruro di sodio allo 0,86 circa e una di zucchero indicativamente allo 0,98.

Tra gli zuccheri invece, citiamo le differenze tra saccarosio, glucosio, zucchero invertito e sciroppo di glucosio (39-42DE). Per avere una soluzione acquosa con lo stesso valore di aw (0,9) dovremmo impiegare rispettivamente il 58% di saccarosio, il 48% di glucosio, il 41% di zucchero invertito o il 33% di sciroppo di glucosio.

Come si vede, ingredienti diversi hanno effetti diversi. Di questo bisogna tenerne conto prima di elaborare una nuova formulazione anche perché, nel caso degli zuccheri ad esempio, ci si dovrà attenere ad un certo grado di dolcezza, considerare la loro solubilità e l’influenza che questi hanno anche su altri parametri, vedi il FPDF.

Anche l’amido, le proteine e gli idrocolloidi influenzano l’attività dell’acqua anche se con meccanismi diversi. Possono agire infatti come “intrappolatori” (WHC, Water Holding Capacity) o come “leganti” (WBC, Water Binding Capacity) di acqua limitando la disponibilità e la migrazione della stessa.

Per chi volesse approfondire, interessante è la seconda edizione del Bad Bug Book dell’FDA dove sono trattati molti aspetti della microbiologia alimentare, compresi gli effetti che l’aw ha nella stabilità dei prodotti alimentari e sulle attività dei microrganismi.

Let’s food together!